наука: Наноалхимия

Автор: Губайловский Владимир

"Свинец расплавлен… Пора… Рудольф тингирует сам. Проекция исполнена мастерски - металл начинает кипеть… Император погружает оплодотворенную "матрицу" в холодную водяную ванну. Закатав рукав, собственноручно достает из купели плод и поднимает слиток на свет: нежное мерцание чистейшего новорожденного серебра…"

C того времени, которое Густав Майринк описал в романе "Ангел Западного окна", прошло четыре века. Император Рудольф умер в 1612 году в Праге. Он был покровителем Тихо Браге и Иоганна Кеплера. Он был алхимиком.

Алхимия переживала закат цвета киновари и отступала в тень. Ее место занимали естественные науки. Их пробуждение случилось в ту же эпоху. Корреспондентом императорского астролога Иоганна Кеплера был Галилео Галилей. XVII век стал началом экспериментальной науки, то есть науки в ее современном смысле.

Но читая и слушая многочисленные интервью доктора физико-математических наук, член-корреспондента РАН, и. о. вице-президента РАН, директора Института кристаллографии РАН, главного идеолога российского нанопроекта Михаила Ковальчука, я вдруг увидел под флером наукообразных терминов и рассуждений принципы алхимии, которые не были востребованы триста лет.

Приведу несколько высказываний Ковальчука из интервью, которое он дал журналу "Итоги" ["Итоги", номер 24 (574) от 11 июня 2007 года. Фотография Михаила Ковальчука украшает обложку журнала. Интервью озаглавлено не без претензии: "Нано домини", что можно перевести с латыни примерно так: "Это Нано, Господи!"]. (Рассуждения о великой российской науке, молочных реках и кисельных берегах опускаю.)

М.К.: Наука в современном понимании существует несколько сотен лет. Как она развивалась? По мере роста наших представлений о мире и расширения экспериментальных возможностей ученые вычленяли из единой и неделимой природы отдельные сегменты, доступные для изучения. Писали формулы - получили математику. Смотрели в лупу или подзорную трубу - появилась физика. Сливали жидкости - вышла химия <…> Углубившись в детали, пусть даже крайне важные, мы потеряли некую общую цель.

Современная наука началась с эксперимента. Галилей бросал свинцовые шары с Пизанской башни. Это все знают. Но почему он решил, что бросать надо свинцовые шары, а не, скажем, пух и перья, ведь выводы, к которым он пришел, равно верны и для перьев, и для шаров?

Галилей выбрал те объекты, для которых сопротивлением воздуха можно пренебречь. Если бы он этого не сделал, он не увидел бы существа события - оно бы потонуло в помехах. Главное открытие Галилей сделал еще до того, как бросил первый шар. Он понял, что для постановки эксперимента необходимо научиться пренебрегать - то есть абстрагироваться от бесконечного множества условий, несущественных для решения поставленной задачи. Такая идеализация, которая спрямляет углы и огрубляет параметры, такая "плодотворная односторонность", дающая возможность исследовать только одно качество объекта, - и есть рождение экспериментальной, современной науки вообще. Чтобы поставить эксперимент, нужно понять, как добиться таких условий, при которых несущественные (не исследуемые в этом эксперименте) взаимодействия пренебрежимо малы. Это умение абстрагироваться и есть специализация. Объект, взятый как целое, "единую и неделимую природу" исследовала именно алхимия, потому что во всем видела подобия и аналогии.

М.К. Все изменилось с появлением информационных технологий <…> Ведь они пронизывают, накрывают все отрасли без исключения. <…> Такое же надотраслевое значение имеют и нанотехнологии. Мы начинаем складывать из атомов новые материалы с заданными свойствами.

Если и можно сравнить нанотехнологии с вычислительными системами, то никак не с современными компьютерами, а, например, с арифмометрами XIX века. Тогда люди умели кое-что считать не вручную, тогда была задумана, хоть и не построена, аналитическая машина Бэббиджа. Но это были только разрозненные попытки.

Прорыв произошел в 1930-е годы, когда увидели свет работы Алана Тьюринга и Алонзо Черча. В них давалось конструктивное определение понятия "вычисление". Любое вычисление удалось свести к набору элементарных операций. Клод Шеннон заметил, что любую функцию, вычислимую по Тьюрингу, можно реализовать в виде электрических схем. Это двойное открытие и стало основой того прорыва, который случился в XX веке и привел к рождению информационных технологий. Предостерегая от повального увлечения теорией информации, которое прокатилось чуть ли не по всем областям науки в 1940–50-е годы, Шеннон писал, что природа почти никогда не позволяет открыть две свои тайны одним ключом. С информационными технологиями так и случилось. И это почти чудо.

Информационные технологии всё "пронизывают", потому что всё пронизывают вычисления, и мы четко представляем, как с ними работать. А вот пронизывают ли всё нанотехнологии? "Атомные кирпичики" есть, но управлять ими, руководствуясь столь же ясными принципами, какими являются вычислительные операции, мы не умеем, а научимся ли - неизвестно.

М.К. Одной из целей развития науки и техники индустриального общества, того, в котором мы жили до сих пор, было изучение "устройства" человека и его возможностей. Создавая какие-то технические системы, мы постоянно копировали себя, пытались усовершенствовать то, что дано нам природой. Например, подъемный кран - это фактическая имитация руки. В оптических приборах мы имитируем человеческое зрение, в акустических - слух. Когда началось создание интегральных схем полупроводниковой микроэлектроники, создатели компьютеров принимали за образец человеческий мозг.

Трудно копировать то, чего ты не понимаешь и даже не видишь. Точнее, это возможно только в одном случае: если ты изначально уверен в том, что все подобно всему. Макрокосм - микрокосму, природа - человеку, человек - Богу. Это всеобщее подобие и есть главный принцип алхимии.

И подъемный кран, и компьютер, и оптические и акустические приборы создавались вовсе не для того, чтобы копировать человека. При создании каждого прибора или механизма решалась совершенно определенная задача - нужно было реализовать определенную функцию, с которой люди справляются неудовлетворительно (как правило, одну и очень простую): поднять тяжесть, рассмотреть удаленный предмет, сохранить звук. Такие четко отграниченные (специализированные) задачи решать удавалось, но и Галилей, увидевший спутники Юпитера в телескоп, и Эдисон, создавший первый фонограф, и фон Нейман, предложивший архитектуру компьютера, были слишком плохо осведомлены, как соответствующие функции реализуются организмом человека.

М.К. Мы начинаем жить в постиндустриальном обществе, в котором иная цель развития науки и технологий. Это означает переход от технического копирования "устройства человека" на основе относительно простых неорганических материалов к воспроизведению систем живой природы на основе нанобиотехнологий и самоорганизации.

По простоте душевной я полагал, что "постиндустриальное общество" - это общество, которое переходит от производства материальных объектов - товаров, механизмов - к производству информации. Так считал и Даниэль Белл, сделавший популярным этот термин. По Беллу, главным источником богатства и власти в постиндустриальном обществе выступают не машинные, а интеллектуальные технологии. Знания и права на них, выраженные в патентах и торговых марках, оказываются куда дороже технологических линий. А если верить Ковальчуку, в постиндустриальном обществе почти ничего не изменилось - мы продолжаем копировать человека и природу, правда, при помощи других материалов - не из кремния и железа, а из белков. Но в целом мы продолжаем алхимическое познание.

М.К. Мы изучаем человека и пытаемся скопировать некоторые его свойства <…>. Но это всего лишь способ адаптировать нашу цивилизацию к живому миру, как он был задуман изначально.

Все алхимически точно. Нужно сделать цивилизацию подобной миру, "как он был задуман изначально". Задуман кем? В отличие от Михаила Ковальчука, у меня нет доверительных отношений с Господом Богом, мне Он не сообщал, как все это было задумано.

Современная цивилизация - цивилизация аналитическая. Мы разнимаем мир на части, чтобы понять действующие в нем принципы, а потом пытаемся собрать в целое заново. Так мы познаем мир - познаем конструктивно. Но это трудный путь, потому что необходимо предъявить конструкцию и метод ее построения, которым могут воспользоваться другие.

Я очень не люблю слово "междисциплинарный", которое так нравится Ковальчуку. Дисциплина она дисциплина и есть, тем более если она научная. Между дисциплинами существует только хаос, хаос непознанного. Конечно, может развиться новая наука, которая на более глубоких и общих принципах объединит две научные области, казавшиеся далекими. Но для этого нужно что-то большее, чем называние набора разнородных явлений словом "нано". Это похоже на "междисциплинарную науку", которая исследует яблоки и теннисные мячи, потому что они примерно одного размера.

Чем замечательна алхимия? Ясностью задачи, которая проста, как теорема Ферма. Счастье и бессмертие всем, и пусть никто не уйдет обиженным. Неужели вам жалко двести миллиардов рублей для счастья сограждан? Не жалко. Но у простых и ясных задач бывают невероятно трудные решения (а часто решений просто нет). У алхимиков была надежда - надежда на Бога. Наверное, современные ученые тоже прониклись этой надеждой. Вот только Бог не открывает свои тайны по команде.

Императоры мало изменились за последние четыреста лет. Их сегодняшняя щедрость завтра может аукнуться очень больно.

"Келли позвякивает серебряной цепью, пожалованной ему императором. Накидывая ее на преданно склоненную шею, Рудольф многозначительно произнес: "Серебро к серебру, золото к золоту, господин магистр балаганных наук. Не знаю, откуда у вас пудра, в следующий раз посмотрим, сумеете ли вы ее приготовить. И помни: корона для адептов, а цепи… всегда только цепи!" С таким напутствием, в котором угроза прозвучала весьма недвусмысленно, мы и были отпущены из Бельведера; на сей раз нам не пришлось сводить знакомство с лязгающими железом заплечных дел мастерами".

Героям Майринка удалось получить серебро из свинца. Что-то будет с сегодняшними наноалхимиками? Железо по-прежнему железо.