Во имя имени
Нижегородским физикам к лицу мировая известность
ИНСТИТУТУ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ РАН 30 ЛЕТ
Нижегородский Институт прикладной физики РАН широко известен в нашей стране и за ее пределами. В этом нет ничего удивительного, так как выполненные здесь работы вошли в золотой фонд отечественной и мировой науки. Это создание гиротронов (мощных источников излучений в миллиметровом диапазоне электромагнитных волн), уникальных фемтосекундных лазерных комплексов, сверхнадежной и сверхчувствительной системы мониторинга (по фиксации сверхслабых шумовых сигналов) передвижения подводных объектов (атомных подводных лодок) в просторах мирового океана и многое другое. На днях ИПФ РАН исполняется 30 лет. Накануне этого события наш корреспондент Игорь Горюнов встретился с директором института, академиком Александром ЛИТВАКОМ и попросил ответить на ряд вопросов.
Александр Григорьевич, вы возглавляете Институт прикладной физики РАН. Насколько точно название отражает суть деятельности этого научного учреждения?
Название, конечно, не совсем точно отражает реальную деятельность нашего института. Он создавался три десятилетия назад на базе достаточно большого исследовательского коллектива, выделившегося из работавшего в структуре Минвуза РСФСР Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ). Для нового учреждения радиофизического профиля, естественно, надо было придумать название, однако сделать это было не просто. Радиофизический институт в стране уже был, физический и физико-технический тоже, поэтому было решено назвать создающееся научное учреждение Институт прикладной физики. В то время он входил в структуру АН СССР.
Прошедшие годы мы действительно много занимались и занимаемся в настоящее время прикладными исследованиями, у нас есть интересные практические разработки, в том числе доведенные до серийного выпуска приборы. Но все наши прикладные работы, как правило, сделаны на базе собственных фундаментальных исследований. Всего один пример, иллюстрирующий значимость фундаментального компонента в работах ИПФ: на одного научного сотрудника института приходится самое большое количество грантов РФФИ (сейчас 104) среди научных учреждений физического профиля.
Вы начинали с радиофизики и дошли до …
Строго говоря, мы радиофизикой и продолжаем заниматься. Хотя саму радиофизику в соответствии с традициями нижегородской радиофизической школы определяем очень широко: как науку о колебаниях и волнах любой природы и любых диапазонов: от сверхнизкочастотной сейсмоакустики (доли герц) до рентгеновского и гамма-излучения.
Наш институт принадлежит к числу физических институтов широкого профиля. Наши основные области исследований на протяжении всех 30 лет – это физика плазмы, электроника больших мощностей, гидрофизика и физика атмосферы. Серьезные работы ведутся и по физике конденсированного состояния, ядерной физике, астрофизике. По-существу, институт ведет работы по всем приоритетным направлениям фундаментальной науки, порученных Отделению физических наук РАН. Общая колебательно-волновая проблематика и ее аппарат объединяют все наши исследования и обеспечивают возможность продуктивного взаимодействия научных сотрудников, работающих в разных областях физики.
Каких значимых достижений коллективу института удалось достичь за 30 лет?
Наиболее известный изобретенный у нас прибор – это гиротрон: мощный источник излучения в миллиметровом диапазоне волн. Его первый прототип был создан почти 40 лет назад под руководством академика А.В. Гапонова-Грехова. К настоящему времени гиротрон доведен до стадии совершенного технического прибора, что потребовало от коллектива института решения массы фундаментальных проблем. Параллельно нами была проведена огромная работ по исследованию областей его применения.
Пока гиротроны используются главным образом для нагрева плазмы в установках термоядерного синтеза. Для реализуемого международным научным сообществом проекта «ИТЕР» (строительство экспериментального реактора термоядерного синтеза) ИПФ будет одним из основных поставщиков гиротронов, каждый из которых должен генерировать в непрерывном режиме мегаватт мощности.
Мощные источники миллиметрового излучения могут найти широкое применение в промышленности. Например, использоваться в оригинальных технологиях спекания керамических, в том числе нанокерамичеких материалов.
В ИПФ также разрабатываются технологии по выращиванию поликристаллических и монокристаллических алмазных пленок и пластин. Обладая высокой оптической прозрачностью и теплопроводностью (в четыре раза выше, чем у меди) такие алмазы являются идеальным материалом для электроники, в том числе, и для полупроводниковой наноэлектроники.
До сих пор подобные пластины (кстати, очень дорогие, например, диск диаметром 100 мм и толщиной 1,5 мм стоит 100 000 евро) могла выращивать только одна из дочерних компаний знаменитой фирмы «Де Бирс». Нам на базе разработанных в ИПФ гиротронов удалось создать технологию, позволяющую выращивать подобные диски в 3-5 раз быстрее при существенно более низкой цене изделия. Эта технология уже запатентована в России и патентуется в мире.
То есть на базе проведенных в институте фундаментальных исследований есть возможность создавать новые технологии, а на их основе и наукоемкое производство?
Да, и яркий пример этого создание фирмы «Гиком». Во второй половине 1991 года, когда ситуация с финансированием науки стала стремительно ухудшаться мы решили наладить ориентированный на экспорт выпуск гиротронов. Для этого при институте было организовано малое предприятие «Гиком», акционерами которого стали люди, внесшие основной вклад в создание гиротрона. Причем это были сотрудники не только нашего, но и Курчатовского института (в то время основного потребителя этой продукции), а также специалисты электронных промышленных предприятий. Очень быстро ЗАО «Гиком» наладило поставку этих приборов за рубеж, а деньги стали использоваться в том числе для поддержки разработок ИПФ.
Все-таки предприниматели стали с вами делиться прибылью, а не сказали просто «спасибо» за предоставленную технологию и сосредоточились на набивании своих карманов?
Нет, такой вариант развития событий был исключен. Мы эту фирму создавали сами и оставили контроль за руководством института. Сегодня «Гиком» - это серьезное высокотехнологичное предприятие со своим коллективом, площадями и оборудованием. Около двух третей крупномасштабных термоядерных установок мира оснащено гиротронами, произведенными Гикомом.
Вообще создание подобных фирм, правда, размером поменьше, на базе разработанных в институте технологий было одним из стратегических путей выживания института в начале 1990-х годов.
По сути дела у вас создан тот инновационный механизм о котором так много говорят сегодня?
Можно сказать и так. Сейчас наш институт окружен целым поясом инновационных предприятий, производящих разработанные нами приборы и оборудование. Когда новый нижегородский губернатор Валерий Шанцев впервые знакомился с институтом, то был поражен, как он выразился, существующим при ИПФ технопарком и пообещал поддержку. Так, в 2008 году планируется из губернаторского фонда финансирование ряда реализуемых нами проектов на паритетных началах с РФФИ.
Возвращаясь к вопросу о достижениях коллектива ИПФ РАН за прошедшие 30 лет отмечу, что в Отделении физики плазмы и электроники больших мощностей института пионерские работы были выполнены и в области релятивистской высокочастотной электроники, связанные с созданием мощных источников СВЧ излучения на основе сильноточных релятивистских пучков электронов. В результате были созданы уникальные разработки для новых радиолокационных средств, а также для применения в следующем поколении ускорителей заряженных частиц – суперколлайдеров.
Теперь давайте поговорим о работах институтского Отделения нелинейной динамики и оптики. Из широкого спектра его деятельности я ограничусь двумя направлениями: созданием сверхмощных фемтосекундных лазеров и оптической когерентной томографией биологических тканей.
Фемтосекундные лазеры – идеальный инструмент для управления процессами в физических, химических и биологических системах, т.к. с помощью коротких (10-15с) оптических импульсов можно контролируемо возбуждать молекулы и атомы и наблюдать происходящие процессы. Наш институт располагает самым большим в России парком фемтосекундных лазеров. Но, конечно, нашей гордостью является субпетаваттный фемтосекундный лазер, запущенный в конце прошлого года. Этот лазер входит сегодня в тройку самых мощных действующих лазеров мира – его мощность более чем в 10 раз превосходит мощность всей электроэнергетики Земли, правда, в коротком импульсе, длительность которого составляет всего тридцать периодов колебаний света.
От других аналогичных систем этот лазер выгодно отличается своей компактностью и возможностью дальнейшего наращивания мощности, но уже при этом уровне мы получили возможность осуществления уникальных экспериментов по исследованию экстремального состояния вещества, получению сверхвысокогоэнергичных потоков заряженных частиц и когерентного рентгеновского излучения.
За счет чего удалось сделать такой уникальный лазер?
На такой вопрос очень трудно ответить односложно. Несмотря на трудности последних 15 лет нам удалось не просто сохранить коллектив, но в некоторых направлениях даже повысить его класс. За все эти годы благодаря внебюджетным работам мы ни разу не задержали выплату зарплаты, и даже старались обеспечить нашим сотрудникам возможность работать на современном оборудовании. Высокая квалификация специалистов, нормальные принципы организации работы, концентрация на перспективных направлениях исследованиях сработали и дали соответствующий кумулятивный эффект.
Кроме всего прочего в последние годы нам удалось привлечь в наш коллектив довольно много молодежи, которая плодотворно работает. Более трети наших научных сотрудников моложе 35 лет. Всего один пример: в 2000 году руководство РАН учредило медали для молодых ученых. Наши сотрудники могут участвовать в трех профильных номинациях и за семь лет завоевали около трети всех наград в этих разделах - 11 работ нашего института признаны лучшими молодежными работами среди всей академической, вузовской и отраслевой науки. Всего медали РАН получили 15 авторов этих работ. Кстати, в создании петаваттного лазера как раз определяющую роль сыграл сплав молодости и опыта, т.к. среди основных исполнителей этой работы много молодежи.
Как вы выбираете направления научной деятельности?
Перспективность фундаментальных исследований трудно предсказать. Мы работаем в наших традиционных направлениях и есть определенная логика развития, на которую, конечно, влияет и научная информация извне. Работы ведутся достаточно широким фронтом, часто тематика фундаментальных проектов определяется также потребностями решаемых прикладных задач, тем более что граница между фундаментальными и прикладными исследованиями сильно размыта. Очень важную роль играют и данные экспериментов, в том числе исследований природных явлений.
Иногда решение заняться новым направлением связано не с нашим лидерством, а наоборот, с отставанием в определенной области. При этом мы, конечно, должны обладать вполне определенным потенциалом для успеха. Один пример: в этом году мы начали заниматься процессами в квантовых вырожденных газах. Это чисто фундаментальная наука, хотя в дальнейшем у нее могут быть приложения типа квантового компьютера, сверхточных часов и др.
В этой очень активно развивающейся области, где уже присуждено несколько Нобелевских премий (за лазерное охлаждение газов и наблюдение Бозе-Эйнштейновского конденсата) в России нет ни одной экспериментальной установки. Через некоторое время может оказаться, что у нас в стране будет не только невозможно воспроизвести полученные в других странах результаты, но мы окажемся неспособными понимать, что там происходит. В то же время и основная техника этих уникальных экспериментов (лазеры, криогеника, сильные магнитные поля) принадлежат к числу основных исследовательских инструментов нашего института. Поэтому было решено часть своих денег и средств. Полученных от РАН вложить в создание уникальной установки, в которой будут исследоваться квантовые процессы в сверхнизкотемпературных газах (речь идет о температурах в миллионных долях Кельвина). Созданием установки и экспериментами на ней будет заниматься наш бывший аспирант, который защитил диссертацию в США, проработал несколько лет в одной из ведущих американских групп в этой области и недавно решил вернуться в Россию, чтобы продолжать у нас эти работы. Кстати, у нас есть совместная аспирантура с рядом ведущих университетов США и Европы: Принстонским, Нью-Йоркским, Эколь Политекник и др. Наш аспирант поступает сразу в две аспирантуры и, работая по согласованной тематике под руководством двух руководителей, часть времени проводит в ИПФ, а часть за рубежом. И защищает диссертации в обоих учреждениях.
Что это вам дает?
Две вещи: во-первых, это укрепляет связи с зарубежными коллегами по интересующей нас тематике. Во-вторых, позволяет нам сохранить способных ребят в стране. Окончив такую аспирантуру, во всяком случае часть из них, продолжает работать в нашем институте, да и с остальными мы поддерживаем деловые отношения.
Вы часто употребляете слово «Мы». Кто такие «Мы»? Директор?
У нас тесное научное сообщество и коллективный стиль руководства, особенно в области определения перспективных направлений исследований. Регулярно работает Ученый совет, на котором представители трех научных отделений, фактически имеющих статус самостоятельных научных институтов, детально обсуждают все научные и организационные вопросы. Все вопросы научной и хозяйственной политики решаются на еженедельных заседаниях дирекции.
Активную роль в решении всех этих вопросов играет научный руководитель института, его организатор и бессменный директор на протяжении 26 лет академик А.В. Гапонов-Грехов. У нас с ним полностью согласованная политика и абсолютная преемственность.
Если здравая научная идея будет высказана любым сотрудником ИПФ, руководство ее услышит?
Конечно. Если будет принято решение ее поддержать, то мы приложим все усилия, для ее реализации.
Все развиваемые в ИПФ научные направления как раз так и возникли?
В основном да. Давайте, как уже было обещано, я расскажу еще о таком новом научно-технологическом направлении исследований как оптическая когерентная (ОКТ) томография биологических объектов. Как известно ткани человеческого организма оптическое излучение не поглощают, а в основном рассеивают. Подобно тому как туман рассеивает свет прожектора. Но если взять импульсы очень короткой длительности и амплитуду рассеянных сигналов регистрировать, то фактически можно будет измерить концентрацию и распределение рассеивающих центров. В этом, собственно говоря, и состоит суть метода ОКТ, который сегодня достаточно широко используется для медицинской диагностики, в частности, для ранней онкологической диагностики.
Работы в этой области продолжаются и недавно был выигран конкурс в Роснауке на осуществление комплексного проекта, в котором должно быть создано около двух десятков различных типов приборов на этом принципе.
Третье традиционное и важнейшее направление наших исследований – гидрофизика и гидроакустика, которым занимается соответствующее отделение. Исторически речь идет об изучении волновых процессов в океане: в его толще и на поверхности.
Наиболее важными объектами исследований являются волны на поверхности океана (ветровые, капиллярные, волны цунами) и внутренние волны (в том числе большой интенсивности, которые называют волнами-убийцами), а также их взаимодействие между собой.
Наши сотрудники на протяжении длительного времени занимаются этими вопросами. Сразу после известного цунами в Индонезии, наши сотрудники ездили в экспедицию исследовать произошедшую трагедию, чтобы потом попытаться описать этот процесс и найти способы его прогнозирования и предотвращения. В качестве практических рекомендаций были предложены способы оценки цунами-риска, например, определены зоны возможного затопления на побережье, методы ранней диагностики цунами с летательных аппаратов и спутников.
Другая сторона нашей «морской» деятельности: диагностика объектов искусственного и естественного происхождения в океане, в том числе подводных лодок. Для этой цели используются активные методы локации. Это акустическая гидролокация, в чем-то сходная с радиолокацией. Дело в том, что современные атомные лодки мало шумят и по их собственному шуму и порождаемому во время плавания источнику волн зафиксировать лодки очень тяжело. Поэтому и возникает потребность в локации.
В ИПФ были созданы принципы такой локации, а также уникальные источники излучения низкочастотных акустических волн (они с наименьшим поглощением распространяются в океане). Эта тематика начала развиваться еще в советские годы, но весьма существенные успехи были достигнуты в последние годы.
Одно из приложений этого метода было продемонстрировано в середине 1990-х годов в ходе реализации проекта по акустической термометрии океанского климата в рамках российско-американской программы совместных научных исследований Гор-Черномырдин.
Что касается измерения сверхслабых шумовых сигналов, производимых различными объектами (кораблями, подводными лодками и т.п.), то в нашем институте разработаны лучшие (по крайней мере, в России) принципы их измерений и создана соответствующая аппаратура по их измерению. В прошлом году эта аппаратура рекомендована к применению на всех судостроительных заводах России.
Подобную аппаратуру можно рекомендовать и, например, для защиты от подводных террористов морских акваторий где осуществляется добыча нефти или газа.
ИПФ активно откликается на решение стоящих перед человечеством глобальных проблем, будь то изменения климата или угроза терроризма?
В рамках круга своей профессиональной активности. В последние годы у нас появилось еще одно новое интересное направление, связанное с исследованиями электрических и других процессов в атмосфере. Как практическое приложение этих исследований мы, в частности, создали оригинальные приборы по дистанционному измерению содержания озона в атмосфере. Наблюдения динамики озонных дыр с помощью созданной нами аппаратуры уже проведены в атмосфере Антарктиды и полярных районах России.
Наверное, пора подвести итоги тридцатилетия. Можно сказать, что заложенные при создании института принципы работы крупного академического института: объединение тематики исследований общей колебательно-волновой культурой, обеспеченность прикладных работ фундаментальным научным заделом, прочная связь науки с системой вузовского образования – обеспечили жизнеспособность института даже в трудные 90-е годы прошлого века. Они сохраняют свою эффективность и сегодня.
Кстати, считаю необходимым заметить, что 14 работ института было удостоено Государственных премий СССР и РФ, а среди сотрудников института один лауреат Ленинской премии, 45 лауреатов Государственной премии, обладатели других отечественных и международных научных наград, в институте работают 4 академика и 4 члена-корреспондента РАН.
Существует ряд серьезных проблем, от решения которых зависит вообще будущее академической науки, о которых я хотел бы сказать. Конечно, решение этих проблем индивидуально для каждого института.
В силу того, что происходило с финансированием науки в последние 15 лет, да и нынешней трактовки роли научного знания в стране как главным образом средства обеспечения инновационных процессов (экономики знаний) происходит неизбежная технизация научной деятельности, т.е. нарушение баланса между фундаментальными и прикладными исследованиями. Это опасно, т.к. лишает прикладные исследования необходимого фундаментального задела. Поэтому одним из основных направлений деятельности руководства института должна быть поддержка фундаментальных исследований. У нас есть много новых интересных многообещающих проектов, есть и молодежь, способная их реализовать. В каком-то плане мы здесь должны исправлять просчеты государственной политики, т.к. раньше серьезные фундаментальные программы поддерживались Министерством науки, а сегодня Роснаука фундаментальные исследования не финансирует. Гранты РФФИ способны поддержать лишь небольшие проекты.
Еще одна проблема – это проблема подготовки кадров. Встречаясь со студентами факультета «Высшая школа общей и прикладной физики» Нижегородского госуниверситета, одного из главных поставщиков кадров в ИПФ, организатором и деканом которого я был в течение 15 лет, я обычно рассказываю им о двух способах начала работы в науке. Можно пойти в работающую группу со сложившейся тематикой, но в которой принципиальные шаги уже сделаны, и нужно заниматься какими-то, пусть и очень важными, но доделками. Здесь можно довольно быстро преуспеть, набрать материал на диссертацию, тем более, что и старшие уже остепененные товарищи из группы тоже будут частично работать на вас. Возможно, здесь в наиболее приемлемом для вас виде будет разрешено когда-то обозначенное когда-то академиком Арцимовичем противоречие между коллективным характером научной деятельности и частным характером присвоения ее результатов. Но превзойти в этой области своих руководителей, обладающих большим опытом и интуицией, вам вряд ли удастся. Намного труднее при этом и научиться ставить самостоятельные задачи.
Самый лучший способ для роста молодого ученого – иметь новую проблему, над которой руководитель еще не успел поработать. У него есть идеи, но он новой тематикой занимается факультативно, не бросив прежних занятий, и вы за счет высокой работоспособности и большего затраченного времени, можете быть с ним на одном уровне. Именно фундаментальные исследования обеспечивают наилучшие возможности для реализации такой схемы становления молодых ученых и развития их самостоятельности. Многие люди моего поколения, занимающие ключевые научные позиции в институте, и в некотором смысле уже близкие к финишу своей активной научной деятельности, начинали занятия именно в такой ситуации.
Чтобы стать высококлассными специалистами молодые ученые помимо всего прочего должны иметь возможность руководить какими-то научными проектами уже в начале своей карьеры. Если этого не будет, то есть если человек будет становиться руководителем в 50 лет, когда освободятся соответствующие позиции, то хорошего руководителя из него уже не получится. Это поздно. Талантливые ребята должны иметь возможность возглавлять перспективные направления где-то в районе 30 лет. Так было в нашей молодости, но тогда в период экстенсивного развития науки это было легко осуществить.
Мы постоянно думаем, как создать для молодежи все вышеперечисленные условия, так как понимаем, что без привлечения и воспитания молодых специалистов будущего у института нет. Но осуществлять все это нам не просто, тем более в условиях когда ИПФ, нормально работающему, не имеющему в штате мертвых душ институту, предписывают в течение трех лет в сократить численность на 20%. Причем научных сотрудников, а не только обслуживающего персонала. Для уборки помещений можно было бы привлечь коммерческую фирму и решить проблему.
При численности научных сотрудников института в 400 человек от нас требуют в этом году 7,2% сокращения, то есть увольнения 29 человек. А как быть с заканчивающими в этом году аспирантуру 17 очень перспективными молодыми ребятами? Для них тоже надо освобождать вакансии.
Вместо усиления коллектива молодежью нас толкают на не понятно какие действия. Вроде бы ради нашего блага: зарплата научного сотрудника к началу 2009 года достигнет 30 000 рублей (это по последним сведениям, до этого, правда, говорили, что это случится уже в 2008 году). Но почему нельзя согласиться с нашим предложением, чтобы средняя зарплата была несколько ниже (27 тыс. руб.), и мы имели бы возможность привлекать на работу, на которую существует спрос в стране и за рубежом, перспективных молодых людей? Такие действия власти, конечно, сильно мешает реализовывать наши планы, но в грех уныния мы не впадаем.
То есть, несмотря на складывающиеся обстоятельства кластеры роста новых направлений вы будете создавать и привлекать молодежь для работы в них?
Обязательно. Это одно из стратегических направлений деятельности руководства института.
Часто говорят, что Россия может стать второй Японией или Южной Кореей, если купит лицензии на чужие патенты и наладит высокоэффективное производство. Но в силу нашей ментальности и способа работы мы при всем желании не сможем конкурировать с азиатскими странами на этом поле. Наше преимущество в том, что мы еще сохранили сильную фундаментальную науку. Ее надо поддержать и тогда у нас будут собственные уникальные разработки и технологии, которым будет открыта дорога на мировой рынок наукоемкой продукции. Опыт деятельности нашего института свидетельствует, что такой вектор развития страны возможен и перспективен.
