Нобелевский лауреат по химии 2011 года Даниэль Шехтман является десятым по счету представителем Израиля, получившим эту высокую награду. Еще в 1982 году он открыл квазикристаллы - объекты, имеющие необычные свойства и не встречающиеся в живой природе. О том, как домохозяйки используют передовые научные исследования, чего не хватает российским ученым и как уверенность в своих силах помогает первооткрывателям, профессор Шехтман рассказал РИА Новости во время своего визита в Петербург, который состоялся в рамках сотрудничества между Российской и Израильской академиями наук.
- Какова предыстория вашего открытия? Что такое квазикристалл?
- Большинство материалов в нашем мире имеют кристаллическую структуру (решетку): металлы, полимеры... Эту кристаллическую решетку образуют атомы. Все образцы, которые мы изучали со времени основания науки кристаллографии, имели определенную структурную упорядоченность. Она называется периодичность, осевая симметрия.
Осевая симметрия кристаллов бывает второго, третьего, четвертого и шестого порядков. Иначе говоря, кристаллы совпадут сами с собой при повороте на 180 градусов (симметрия второго порядка), 120 градусов (симметрия третьего порядка), на 90 градусов (симметрия четвертого порядка) и на 60 градусов (симметрия шестого порядка).
У квазикристаллов есть упорядоченность, но нет той самой осевой симметрии, которая есть у всех остальных кристаллов.
В 1982 году как раз исполнилось 70 лет со дня рождения кристаллографии. Я был в академическом отпуске в Америке - в Национальном бюро стандартов (НБС) в Мериленде и именно там обнаружил новый тип кристалла, который имел другой порядок осевой симметрии.
Сначала было очень сложно убедить научное сообщество, что сделанное мною открытие имеет и новизну, и важность. В НБС я показал коллегам результаты своих исследований, но отзывы в основном были негативными. И все-таки нашлись те, кто вдохновил меня на продолжение работы. В 1984 году я вернулся в Технион (Израильский технологический институт) и там встретил коллегу, который согласился со мной сотрудничать и предложил математическую модель, объясняющую суть моего открытия.
Мы написали первую статью, отправили ее на публикацию в научный физический журнал, но она была отклонена со словами, что физикам такие вещи не интересны. Затем мы еще раз подали заявку на публикацию, и статью обнародовали лишь полгода спустя. Летом 1984 года я вернулся в Америку, и в журнале прикладной физики наши материалы опубликовали немедленно.
- Но теперь-то уже никто не сомневается в существовании квазикристаллов, ведь Нобелевская премия - яркое тому доказательство?
- Если у тебя нет правил, ты их создаешь. Если ты нашел что-то отличное от всего остального, что видел раньше, то не отпускай это, вцепись в него изо всех сил, пока не поймешь, что же ты обнаружил.
С тех пор прошло уже 30 лет, и сотни ученых повторили мой эксперимент, развили заложенное направление. Этого не было в книгах, это было что-то совсем новое за 70 лет развития кристаллографии и противоречило всем сделанным ранее наблюдениям.
Сообщество кристаллографов не доверяло результатам, полученным с помощью электронного микроскопа. Они хотели исследований, доказанных с помощью рентгеновских лучей. А квазикристаллы настолько малы, что не поддаются таким исследованиям. Частица должна быть достаточно крупной, почти как песчинка. Понадобилось почти три года, чтобы в лабораторных условиях "вырастить" настолько крупный квазикристалл, чтобы произвести его дифракцию с помощью рентгеновских лучей. Результаты мы представили в 1987 году на суд международной организации кристаллографов. Прошло пять лет, прежде чем мое открытие признали. И все равно была оппозиция - во главе этого мощного войска стоял знаменитый профессор Лайнус Полинг, один из самых известных химиков ХХ века. Он говорил, что нет квазиматерии, есть квазиученые. Многие в сообществе американских химиков его поддерживали. Но в 1994 году он умер, и силы моих оппонентов постепенно иссякли.
- И все-таки, почему на протяжении 70 лет прекрасные, виднейшие ученые изучали тысячи видов кристаллов, но никто не обратил внимания на нечто подобное?
- Квазикристаллы можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Когда с ним работаешь, нужно быть экспертом, а не обычным пользователем. Большинство используют его просто как замечательную лупу для увеличения материала, но не как инструмент со множеством возможностей.
- Как квазикристаллы применяются в промышленности? Что они дадут человечеству?
- Вместе со мной Нобелевскую премию по физике в 2011 году получила группа из трех ученых - если сказать простым языком, за доказательство того, что Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. В чем же практическое применение такого открытия, могли бы спросить вы.
Но если серьезно, если вы хотите использовать новый материал, вы должны отыскать его уникальные свойства. Квазикристаллы во многом являются уникальными. У них малая теплопроводность, соответственно, они могут быть использованы как изоляторы, как некий универсальный "щит" от тепла или от холода. У них очень интересные магнитные, оптические свойства, любопытная электропроводность. Кроме того, поверхности, созданные из этих материалов, сродни тефлоновым - к ним ничего не прилипает. Вы в буквальном смысле слова можете покрыть квазикристаллами свою сковороду, жарить на ней еду, и на такой сковородке никогда ничего не пригорит. Уже есть такие металлические покрытия с различными присадками подобного типа - у меня и самого дома есть такая сковородка.
Все эти свойства квазикристаллов могут быть использованы в промышленности. Насколько я знаю, в Швеции выпускается особый вид стали с квазикристаллами. Это без преувеличения восхитительная нержавеющая сталь - очень, очень прочная, гибкая. Из нее делают бритвы, хирургические инструменты. Может быть, и военные ее используют, но я не знаю наверняка. Ясно одно - человек уже научился в промышленных масштабах применять квазикристаллы.
- В природе квазикристаллы встречаются?
- Есть один пример якобы обнаруженных в природе квазикристаллов, и это очень интересная история. В Италии некий куратор музея минералогии изучал множество кристаллов и заявил, что обнаружил квазикристалл. Я написал ему с просьбой выслать мне хотя бы маленький кусочек того, что он нашел, чтобы исследовать свойства этого вещества. Но он решительно отказал мне в этом. То, что обнаружили недавно на Чукотке - это остатки метеорита, то есть, получается, что чукотские квазикристаллы вообще занесены к нам из космоса. А что касается этого итальянского исследователя, то получается, что есть один человек в мире, который нашел квазикристалл в природе, но он никому этого не хочет показывать. В биологии и многих других дисциплинах ученому отказывают в публикации научных статей и подтверждении его открытия, если он не предоставляет коллегам образец своего материала. Не надо рассказывать, как и откуда ты это получил. Просто представь доказательства того, что твои исследования не пустые разговоры.
- Каково, на ваш взгляд, состояние российской науки?
- Ответ может вас поразить, но я не знаю. Потому что российские ученые не говорят по-английски. И они изолированы от мира. Мой английский далек от совершенства, и мне гораздо больше нравится говорить на родном языке. Однако английский - это язык международной коммуникации, в том числе и научной. Интернациональные исследования сегодня кругом, для науки нет границ, и наука для меня - это, прежде всего, общение. Так вот общения с российской наукой нет, поскольку нужен переводчик. Мир изменяется слишком быстро, появляется масса новых публикаций, но они все, как правило, также на английском.
В России прекрасные ученые с замечательной историей, но они не должны себя добровольно изолировать от этого мира. Например, китайцы, японцы, тайванцы - старательно учат английский. К слову, китайские ученые значительно продвинулись. Их научные статьи все лучше и лучше - по физике, химии. Они вкладывают гигантское количество денег в науку, едут учиться в США, Германию, работают в лучших лабораториях. В Петербурге мне показали замечательные лаборатории, хорошо оснащенные, с отличными специалистами. Но это все-таки лишь часть, а не целостная картина того, что сейчас есть в российской науке.
- Но, например, открытие бозона Хиггса - заслуга и российских ученых тоже...
- Одно могу сказать - зря они (ЦЕРН - прим. ред.) созвали журналистов на пресс-конференцию. Это было ошибкой по одной простой причине: пройдет еще три года, прежде чем мы наверняка поймем, что за маленькая частичка была недавно найдена в Большом адронном коллайдере. И ученые честно сказали, что не знают наверняка, однако журналисты все равно засыпали их вопросами и раструбили по всему миру о том, что еще предстоит доказывать кропотливыми трудами.
Читайте также: Бозон Хиггса укажет новые направления в теории происхождения частиц >>
- Если говорить не только о науке, то что бы вы могли рассказать нашим читателям о хобби? Говорят, что ювелирные украшения, сделанные вами, заказал король Швеции?
- Позвольте мне внести ясность: ни король Швеции, ни королева не просили меня сделать украшения для них, как писали некоторые СМИ. Правда только то, что я и моя супруга во время встречи с королевской четой упомянули в разговоре об украшении, которое было на моей жене и которое действительно сделал я. Монарх лишь расспросил меня об этой безделице, но не более того. В Швеции есть отличные ювелиры, и им моя помощь точно не требуется.
А пришел я к этому увлечению в один из вечеров в Америке. Мне было 32 года, я защитил кандидатскую, а моя жена еще училась на магистра и занималась тогда каждый вечер. Как-то, когда дети были уложены спать, я взял кусочки стекла, принесенные из какого-то арт-центра, и впервые попробовал сделать что-то вроде художественной эмали, когда порошок из стекла наносится на какую-то основу (чаще всего серебро) и спекается при температуре 800 градусов. С тех пор я делаю эти украшения с помощью разных техник. В Технионе даже была моя выставка.
По времени изготовление одной эмали занимает от 10 до 20 часов, а простые безделушки - 5-10 часов максимум. Уникальных образов с тех пор накопилось где-то 25, а сделанных другими способами - сотни, но это уже почти промышленное изготовление, когда повторяется один и тот же простой рисунок.
- Как вашей семье живется с нобелевским лауреатом?
- Моя жена тоже известный ученый, профессор психологии. Она путешествует по миру не меньше моего, сопровождает меня во многих моих поездках, в Петербург она приехала со мной, затем нас ждет поездка в Бразилию, а после она едет в Норвегию, потом мы вместе едем в Америку... Дети мной очень гордятся, конечно же.
Знаете, иногда я немного устаю от большого количества людей, бесконечного общения. Особенно трудно бывает подладиться под местное расписание, когда куда-то приезжаешь. Например, в Петербурге у нас была ночная экскурсия по рекам и каналам города, до трех часов ночи. А утром надо было вставать в девять. Вот это, конечно, тяжеловато.
