В Международном детском центре «Артек» состоялись завершающие занятия дополнительной общеразвивающей программы «300 лет РАН: фундаментальный взгляд на окружающий мир», организованные в рамках тематического партнёрства с Российской академией наук. Перед участниками научной смены выступил руководитель ТОП ФИАН, заведующий кафедрой МПГУ член-корреспондент РАН Андрей Наумов. В ходе смены он прочитал школьникам лекции, посвящённые проблемам климата и ресурсосберегающей энергетике, а также возможностям квантовых технологий.

В заключительной лекции научно-образовательной программы РАН в Артеке Андрей Наумов продемонстрировал слушателям взаимосвязь различных наук в изучении фундаментальных вопросов мироздания. Учёный отметил, что мир устроен удивительным образом: «Наша Вселенная будто бы специально подогнана под наше с вами существование. Если мы изменим какие-либо фундаментальные постоянные (например, известные со школьной скамьи гравитационную постоянную или постоянную Планка), изменим их хотя бы на один процент, то окружающий мир в том виде, каким мы его знаем, да и наше с вами существование станет невозможным», — привёл пример лектор. Он пояснил, что иногда такое устройство Вселенной называют антропным принципом — «наше существование стало возможным потому, что мир так устроен в соответствии с законами физики, химии, биологии».

От космологических масштабов учёный перешёл к описанию экосистемы Земли, которая и великолепно сложная, и хрупкая, одновременно. Наумов детально проследил взаимосвязь всех элементов природы: от рождения элементов периодической системы Менделеева в недрах звёзд до формирования сложных биологических систем на Земле. «Отдельные атомы складываются в молекулы, молекулы в молекулярные комплексы. И всё это превращается дальше в биологические системы, определяющие нашу с вами жизнь», — описал этот процесс учёный.

Важной частью лекции стал анализ антропогенных угроз для экосистемы Земли. Среди наиболее серьёзных вызовов учёный выделил загрязнение окружающей среды, обратив внимание на Большое тихоокеанское мусорное пятно, сравнимое по размерам с континентами.

Особое внимание Андрей Наумов уделил техногенному воздействию на природу, проиллюстрировав его последствия на примере строительства гидроэлектростанций. «Например, строительство Асуанской ГЭС в Египте повлияло на популяцию крокодилов, а каскад ГЭС на Волге привёл к существенному сокращению популяции осетровых рыб. Так, например, на Каме и Вятке — притоках Волги сокращается количество стерляди. Причина заключается в том, что для нормального существования этой рыбе необходимо свободно перемещаться по течению реки. Как только на Волге появился каскад гидроэлектростанций, условия обитания изменились, и с каждым поколением численность осетровых рыб снижается», — пояснил он.

Продолжая тему влияния технологий, учёный обратил внимание на растущее электромагнитное загрязнение планеты, вызванное работой десятков тысяч спутников связи, и на влияние искусственного освещения на здоровье и эволюцию организмов. «Сегодня продолжительность светового дня, воспринимаемого человеком, значительно увеличилась. Это кардинально отличается от ситуации в которой формировалась человеческая популяция в течение сотен тысяч лет. Мы постоянно находимся под воздействием искусственного освещения, которое влияет не только на нас, но и на все остальные организмы. Разумеется, в процессе эволюции наш организм будет адаптироваться к этим новым условиям», — отметил лектор.

Логичным развитием этой мысли стал вопрос о новых угрозах, в частности, об информационном загрязнении и его влиянии на когнитивное здоровье человека. Учёный охарактеризовал это явление как своего рода «фастфуд для мозга», приводящий к стрессу, депрессии и когнитивной перегрузке. «В среднем человек проводит 74 часа в неделю перед экранами устройств <…> Всемирная организация здравоохранения это уже обнаружила, это официально зарегистрированное заболевание — зависимость от носимой электроники». Лектор предупредил, что цифровая среда формирует неспособность воспринимать длинные тексты. «Когда вы пытаетесь прочитать длинный текст, например, „Войну и мир“, выясняется, что после прочтения двух-трёх страниц вам становится тяжело», — сказал Андрей Наумов.

В качестве противодействия негативным тенденциям учёный предложил осознанное потребление информации и цифровую гигиену: «Точно так же, как в жизни вы никогда с грязными руками не начнете кушать. В цифровом мире это понятие остаётся <…> Если вы перед сном хотя бы час не будете пользоваться смартфоном, телевизором, компьютером, то качество сна у вас существенно улучшится».

Ответом на многие современные вызовы, включая экологические и технологические, являются фундаментальные науки.

«Совершенно новые вызовы возникают перед человечеством в связи с развитием систем искусственного интеллекта и робототехники. Как отвечать на возникающие новые вызовы — эти новые задачи нам только предстоит решить», — заявил член-корреспондент РАН.

В процессе общения со школьниками, Андрей Витальевич продемонстрировал междисциплинарные связи с лекциями ведущих учёных РАН, прочитанными в течение Артековской смены — по химии и материаловедению (академиков С.Н.Калмыкова и Ю.Г. Горбуновой), астрофизике и науках о космосе (члена-корреспондента РАН А.Л.Лутовинова), медицине (члена-коррреспондента РАН К.А. Зыкова), биологии (академика Ю.В. Плугатаря), а также своей лекции и мастер-класса по физике, с которых и началась смена. Лектор подчеркнул, что именно знания из области физики, химии и биологии, которые старались донести до артековцев учёные Российской академии наук в течение смены, являются ключом к пониманию мира и осознанному ответу на вызовы будущего. «Если вы знаете причины, вы можете попытаться влиять на следствия этих причин», — отметил он.

В рамках проведённых занятий учёный рассказал о причинах и следствиях глобального потепления, методах изучения этих процессов, контроля за окружающей средой, например, в рамках специальных проектов карбоновых полигонов, реализуемых в различных регионах нашей страны в последние годы.

Ярким примером такого ответа на глобальные вызовы является энергетический переход, где значимое место начинают занимать все более эффективные источники энергии — атомная, альтернативная «зелёная» энергетика. Большие надежды человечество возлагает на управляемый термоядерный синтез. Во всех этих направлениях вклад отечественных академических научных школ остается определяющим.

Завершая цикл лекций и занятий, проведённых с участниками образовательной смены в Артеке, учёный вернулся к тематике лекции, с которой началась образовательная смена, и которая выполняла связующую роль во всей образовательной программе смены — фотонике и квантовой науке.

«И во время лекций, и на реальных практических занятиях мы с вами увидели, что современная фотоника и квантовая наука выступают своего рола двигателем в развитии самых различных областей — химии и материаловедения, биологии и медицины, астрофизики и космонавтики, информационных технологий, атомных технологий, обороны и безопасности. Вы познакомились с историей и достижениями лазерных технологий, спектроскопии, оптических технологий. Так, квантовая механика совсем недавно представляла собой чисто фундаментальную теорию, описывающей поведение материи и энергии на микроскопическом уровне. Но буквально на наших глазах развитие этих теорий кардинально изменило наш мир. Мы стали свидетелями так называемой первой квантовой революции», — отметил Андрей Наумов.

Лектор напомнил, что решением Организации Объединённых Наций в ознаменование 100-летия возникновения квантовой механики 2025 год объявлен Международным годом квантовой науки и технологий.

«Именно в 1925 году появляются ключевые постулаты квантовой физики — уравнение Шрёдингера, волновая теория де Бройля и соотношение неопределённостей Гейзенберга <…> У каждого из нас есть приборы, которые изготовлены с использованием инструментов квантовой физики, либо непосредственно используют квантовые эффекты», — сказал Андрей Наумов.

В стартовой лекции научно-образовательной смены большой блок был посвящён квантам и фотонике на службе человечества. Речь шла о медицинской фотонике, которая использует свет для решения задач в диагностике и терапии; о квантовой механике, описывающей поведение электронов в полупроводниках и ставшей отправной точкой для революционного развития технологий. Развитие квантовых технологий определило и успех атомной отрасли.

Член-корреспондент РАН отметил, что сейчас мы стоим на пороге второй квантовой революции. Здесь речь идет о создании квантового компьютера, развитии квантовых телекоммуникаций и криптографии, квантовой сенсорике. Эти задачи уже сейчас решаются ведущими научными коллективами нашей страны. Так, коллектив ФИАН и Российского квантового центра в рамках дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления» создал 50-кубитный квантовый вычислитель на ионной платформе.

Завершая лекционную программу, учёный подчеркнул, что мир меняется стремительно: исчезают одни профессии, появляются другие. Поэтому людям нужно популярно рассказывать о том, что происходит в современной науке и технологиях. Эту задачу решают ряд научных школ и лабораторий, где студенты могут заниматься квантовыми технологиями, фотоникой, новыми материалами и медицинской физикой.

Кроме того, Российская академия наук воспитывает в молодёжи научный интерес ещё со школы. Так, реализуется проект «Базовые школы РАН». Его цель — создать максимально благоприятные условия для выявления и обучения талантливых детей, их ориентации на построение успешной карьеры в области науки и высоких технологий. РАН уделяет значительное внимание и вопросам работы с учителями, проводятся регулярные курсы повышения квалификации и дополнительного образования учителей.

«Популяризация науки для детей и, в целом, широких слоёв населения принципиально необходима. Современный мир развивается настолько быстро, что постоянное обучение становится необходимостью. Это вопрос образования на всех уровнях — от детского сада до непрерывного обучения взрослых», — подытожил лектор.