В мире науки 2019-03

Физика

ФИЗИКА

Е.Б. Александров у пульта

50 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ НАУКИ

Как измерить сверхмалые магнитные поля, прожить
на дрейфующей льдине два с половиной месяца, про-
верить теорию относительности, бороться с невеже-
ством и лженаукой — в интервью с выдающимся уче-
ным, физиком-экспериментатором, академиком
Евгением Борисовичем Александровым, заведующим
лабораторией атомной радиоспектроскопии Физико-
технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, председа-
телем Комиссии по борьбе с лженаукой РАН.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 51

Физика

Академик только что сделано там и я бегу за уходящим по-
Е.Б. Александров ездом. Потом я все-таки нашел свое направле-
ние, но впал в «ересь», стал отрицать некие осно-
— Евгений Борисович, расскажите, пожалуй- вы квантовой механики. Решил, что я проверю
ста, о вашей лаборатории, чем она занимается, ее на новых объектах, и действительно нашел до-
когда была создана и для каких целей. вольно удивительные феномены, которые предъ-
явил физтеховским теоретикам. Они сначала ска-
— Я всю жизнь проработал главным образом зали, что этого не может быть, но потом признали
в Государственном оптическом институте (ГОИ) и заодно научили меня настоящей квантовой ме-
им. С.И. Вавилова, именно там у меня была лабо- ханике. Оказалось, что я не то чтобы перевернул
ратория ква нтовой ма гнитометрии. Но когда ГОИ к ва нт ову ю мех а н и к у, но на ше л в ней нечт о новое.
стал финансово тонуть в 1990-е гг., я перешел И в дальнейшем это привело к тому, что на меня
в Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, стали пикировать всякие «изобретатели велоси-
с которым всегда был связан. Здесь были знако- педов», которые, например, хотели сделать вечный
мые теоретики, которые меня наставляли в моих двигатель. Они считали, что я как раз тот человек,
исканиях. Ж.И. Алферов, в ту пору директор ФТИ который будет им помогать.
им. А.Ф. Иоффе, назначил меня начальником ла-
боратории. Она сейчас называется «лаборатория — Вы сразу поняли, с чем и кем имеете дело?
радиоспектроскопии атомов», но на самом деле она — Да, это я навожу мостик к моей борьбе с лжена-
за нимается и атома ми, и атомоподобными объек- у кой. Та к вот, мне уда лось сделать оригина льн у ю
та м и, та к и м и к а к цент ры окраск и в крис та л ла х. работу, которая была быстро оценена в качестве
ка н ди датской и докторской диссерта ций, под дер-
В ГОИ я попал в отдел, которым когда-то управ- ж а на теоре ти к а м и Физтех а, и я п риобре л некото-
лял С.И. Вавилов, и этот отдел был академического рую известность. Меня цитировали французские
направления, в то время как сам институт был от- физики во главе с Кастлером, потому что я пред-
раслевым и занимался преимущественно оборон- ложил новый метод измерения сверхмалых маг-
н ы м и за дача м и. А у нас в отде ле бы ла а ка дем и че- нитных полей. Они были такие малые, что никто
ская заводь, и мне предоставили огромную сво- в жизни не мог создать такое малое поле, чтобы его
боду, что привело меня в полную растерянность. измерить, а французы его создали внутри экранов,
У меня был старший наставник, ученый-оптик измерили и написали, что метод измерения приду-
П.П. Феофилов, вскоре избранный членом-корре- мал молодой человек из Государственного оптиче-
спондентом академии наук, который интересовал- ского института в Ленинграде.
с я новой атом ной спектроскоп ией в д у хе А льфреда Тогда обо мне узнали наши военные и стали при-
Кастлера, в будущем нобелевского лауреата. И он влекать к задачам противолодочной обороны,
предложил мне поработать в этом направлении — и дальше я уже 30 или 40 лет занимался магнито-
заняться оптической ориентацией атомов. метрией в приложении к поиску вражеских подво-
дных лодок. Это была трудная задача, потому что
Я довольно быстро воспроизвел все, что дела- область уже была очень «истоптана»: на Западе
ли на Западе, но видел — все, что я придумываю, было множество центров, которые занимались тем
же самым. И я видел, что у меня нет никаких но-
вых ресурсов, чтобы сделать намного лучше, чем
они, потому что мое изобретение касалось сверх-
малых магнитных полей, которые находятся где-
то в космосе. А тут речь шла о том, чтобы замечать
изменения магнитного поля Земли под действи-
ем искажающих объектов, в частности подводных
лодок. Но мы все же взялись за эту задачу. У меня
были аспиранты, и мы постепенно значительно
продвинулись в этой области. Настолько, что обо-
гнали весь мир. Это было связано с тем, что Запад
относительно мало занимался магнитной развед-
кой, в основном для поиска полезных ископаемых,
а подводные лодки они искали по шумам. Наши
лодки были тогда очень шумные, а американские
лодки были тихими, и потому наши поисковики
пошли по линии магнитометрии. И вот этой маг-
нитометрией мы занимались лет 30, и до сих пор
наши магнитометры остаются, пожалуй, лучши-
ми в мире.

52 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

— А какие другие задачи можно решать с по- И у меня появилась мысль, что в цивилизован-

мощью магнитометров? ных условиях этого сделать нельзя и что нам надо

— Прежде всего, это поиск полезных ископаемых. выехать в область, где нет техногенных источни-

Делалось множество попыток предсказывать зем- ков магнитных шумов. В качестве такого места

летрясения по поведению магнитного поля. Кроме мы рассмотрели ледяные поля Арктики, где, с од-

того, появились другие задачи. Мы занимались из- ной стороны, отсутствуют волны (а это очень боль-

мерением естественных магнитных полей Земли, шой источник шумов магнитного поля), потому

а сейчас появилось огромное количество задач из- что скованы льдами, а с другой — нет никакой ци-

мерения локальных магнитных полей разных мел- вилизации. Кроме того, я считал, что мы можем

ких объектов, таких как ионы, квантовые точки проверить предельную возможность обнаруже-

или аксоны в головном мозге, которые тоже гене- ния подводных лодок в условиях отсутствия маг-

рируют некие магнитные поля. И для этого нужны нитных шумов носителя, то есть самолета. Идея

совсем другие магнитометры, которые способны была такая: мы расставим несколько магнитоме-

разрешать пространственно очень малые структу- тров на льду и будем писать шумы естественного

ры. Наши датчики были большие, у нас были газо- магнитного поля Земли, а потом пригласим подво-

вые колбы размером по 100 мм. Сейчас появились дную лодку, чтоб она проплыла.

новые задачи, и ими занимается моя лаборатория, У меня были договоренности с адмиралом В.Н. Чер-

которая, в частности, переходит на микроскопиче- навиным и с академией наук, что все это будет сде-

ские датчики, например на крошечных кристал- лано. И наша маленькая группа два с половиной

ла х леги рова н н ы х а л мазов. месяца прожила на дрейфующей льдине, далеко

Кроме магнитных полей, подобного рода атом- от основного лагеря. Нас было четверо: техниче-

ные датчики способны служить датчиками точ- ский директор В.А. Бонч-Бруевич, я и еще два тех-

ного времени и, как ни странно, гироскопами. Эти ника из нашего института.

задачи всегда были в поле нашего зрения, но сей- Мы ушли на 2 км от основного лагеря, были

час они пошли уже в виде микродатчиков. Это но- в полном безмолвии и одиночестве, писали наши

вая нанофизика, она сейчас приводит к переоцен- магнитные поля и обнаружили массу удивитель-

ке всех старых решений, мы теперь делаем что- ных явлений. Мы записывали на таком уровне,

то очень маленькое. И если раньше мы создавали на котором никто не фиксировал, и увидели, что

уникальные инструменты, то теперь от нас тре- магнитное поле обладает совершенно неустрани-

буется массовое производство: например, чтобы мыми шумами в том частотном диапазоне, в кото-

каждый айфон содержал внутри себя атомный ром мы собираемся искать эти подводные лодки.

стандарт частоты, атомные часы, — эта зада- То есть мы поставили предел чувствительности

ча тоже находится в поле зрения нашей лабора- магнитного поля, связанный не с пределом при-

тории. боров, а с пределом природы земного магнитного

— В 1989 г. вы проводили испытания магнито- поля.

метров на дрейфующей льдине в Северном Ле- У нас было три магнитометра, расставленных

довитом океане в течение двух с половиной ме- на расстоянии до 1 км, и мы мерили не собствен-

сяцев в составе полярной экспедиции. Расска- но магнитное поле, а градиент магнитного поля,

жите об этом, пожалуйста. разницу магнитных полей. Она меряется г ораздо

— Дело в том, что военные хотели, чтобы

мы делали все более и более чувствитель-

ные датчики. Они требовали от нас, чтоб

мы превзошли западные датчики в сто,

тыс я ч у раз. А мен я это очен ь см у ща ло, по-

тому что я подозревал, что их нельзя будет

использовать, они будут слишком чувстви-

тельными. Иными словами, я предполагал,

что шумовая обстановка, особенно на само-

лете, который летает и ищет эти подводные

лодки, будет такая, что чувствительность

просто окажется излишней. Но запас чув-

ствительности мы накопили большой, и я

решил поставить такую задачу — измерить

с помощью наших совершенно уникальных

магнитометров, как ведут себя естествен-

ные шумы магнитного поля Земли на том

уровне чувствительности, на котором они

никогда не изучались. Красное солнце Арктики

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 53

Физика

т очнее, потому что при этом вычитаются магнит- — Вы не знали, что находитесь на дрейфую-
ные поля, связанные с ионосферой. Ионосфера на- щей льдине?
ходится далеко, на расстоянии порядка 100 км,
и она примерно одинаково воздействует на два от- — Нет, мы, конечно, это знали, но этот хаотиче-
носительно близко расположенных магнитометра, ский характер дрейфа, с временем смены направ-
так что в очень малой степени входит в разность лен и я поря д ка м и н у т, бы л д л я нас пол ной неож и-
их показаний. Поэтому можно с большой точно- данностью. Мы обнаружили это по нашим запи-
стью заметить появление любого инородного ло- сям магнитного поля. Вот такое «открытие». Тогда
кального возмущения поля. Мы, например, обна- еще не было глобальной системы позиционирова-
руживали магнитную жизнь в нашем лагере, кото- ния GPS, и я понял, что это способ обнаружения
ры й бы л о т нас в нескол ьк и х к и ломе т ра х. дрейфа льдин — по корреляции шумов магнитно-
го поля, регистрируемого разнесенными датчика-
Но все-таки из запланированного рандеву с под- ми. К сожа лению, это открытие за кончи лось вме-
водной лодкой ничего не вышло, потому что про- сте с появлением GPS, просто оно уже оказалось
изошла трагическая история: как раз во вре- не нужно.
мя нашего проживания на льдине утонула под-
водная лодка «Комсомолец» в Северном море. Это Это была замечательная эпопея. К сожалению,
была ужасная авария. После этого на все атомные тогда все это было засекречено и мы об этом очень
подводные лодки был наложен секвестр. Поэтому мало написали. Есть только одна статья по резуль-
мы прописали только шумовую обстановку, чего, татам исследований, где мы пишем о том, что за-
впрочем, было совершенно достаточно. мечаем дрейф по магнитному полю.

Мы тогда обнаружили новое интересное явле- — Как вы там жили?
н ие — поя в лен ие ш у ма, св яза н ного с д рейфом на- — Жили по-спартански. Было приблизительно
шей льдины. Она плыла над подводными горами, -40° C. Очень холодно, случались сильные метели.
и от этого у нас менялось магнитное поле. Плыла — А страшно было?
она хаотическим образом: закрывала одну трещи- — Да нет. Даже когда трескались льдины. Про-
ну, отражалась от нее, шла в другую сторону. Такое сыпаешься, а через твою юрту проходят трещи-
броуновское движение с общим дрейфом. ны и плещет вода. Но это все происходило мед-
ленно и совсем не пугало. Были очень интересные

Трещина во льду
54 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

п риключения с самолетами. Они

прилетали с провизией для поляр-

ников, и когда не могли сесть из-за

трещин во льдах, сбрасывали про-

дукты на парашютах. И тогда про-

исходили совершенно удивитель-

ные явления. Почему-то частенько

эти парашюты обрывались и по-

сылка разбивалась вдребезги. Туда

повадились приходить белые мед-

веди — разбирать то, что там оста-

валось. Потом прислали группу па-

ра ш ютис тов, которые с та л и вмес те

с посылками прыгать с самолетов

и проверять, что происходит. По-

сылки стали прекрасно спускаться.

В итоге выяснилось, что причина

была в коррупции. Стропы парашю-

та подрезали, а продукты разворо-

вывали...

— Евгений Борисович, то, чем Участники экспедиции переносят магнитометр (в утепляющей коробке)
вы занимаетесь, имеет отноше-

ние к смене магнитных полюсов Земли? о ткуда б ерется магнитное поле Земли. Предпола-

— Конечно, имеет. Правда, это не моя область, гают, что это связано с нашим жидким ядром.

а геофизики, но я слежу за этими работами. Есть — Можно сказать, что ученые точно знают,

гипотеза, что перемещение магнитных полю- что внутри Земли?

сов чревато тем, что при этом меняется и ампли- — Довольно много знаем. Но мы лучше представ-

туда магнитного поля — и даже переходит через ляем себе, как устроены черные дыры, чем наша

ноль. Точно известно, что магнитное поле в исто- Земля. Мы пробурили всего 12 км в глубину, а вся-

рии Земли много раз меняло положение полюсов, кие интересные события начинаются примерно

вплоть до полной переполюсовки. с 50 км.

— Зафиксировано то, что при этом происходи- — А стоит такая задача?

ло? — Естественно! Это очень интересно и важно.

— Трудно сказать, что при этом происходило. Ну, Сейчас один из марсоходов собирается измерять

например, климат кардинально менялся, и сейчас количество теплового потока на Марсе. Так вот, та-

эти процессы связывают в том числе с изменением кие потоки, конечно, измеряются на Земле, пото-

магнитных полюсов. Если на Земле не будет маг- му что она внутри горячая. По количеству тепла,

нитного поля, то образуется гораздо больше обла- которое выходит наружу, можно судить об устрой-

ков, потому что из космоса будут выпадать иони- стве Земли, о том, что происходит внутри. Соглас-

зирующие частицы, которые сейчас отклоняют- но теперешним моделям, она поддерживается в го-

ся и захватываются магнитным полем. Они будут рячем виде процессами радиоактивного распа-

спускаться ниже ионосферы и провоцировать об- да, но вообще она сохраняла огромное количество

разование облачного покрова, что может приве- тепла, которое связано с импактной историей ее

сти, например, к атомной зиме. Может начаться образования, когда Земли вся слипалась из про-

страшное похолодание. тооблака, летавшего вокруг Солнца. Но это не моя

— А не потепление, как сейчас прогнозируют? область.

— Не потепление. Это, вообще говоря, опасно, — Хочу вас спросить о работе Комиссии

но не безнадежно, потому что, во-первых, это про- по борьбе с лженаукой и фальсификацией на-

исходит примерно раз в несколько миллионов или учных исследований РАН. Когда вы поняли, что

даже в 100 млн лет. И это, конечно, долгий про- с этим надо что-то делать?

цесс, он тянется сотни лет. Во-вторых, сейчас — Понял, когда стал заместителем директо-

люди стали гораздо могущественней. Они, напри- ра Государственного оптического института, по-

мер, могут поддержать магнитное поле. Для это- тому что мне стали приходить на рецензию отче-

го понадобится парочка атомных станций, нужно ты от наших ведомственных институтов. И тут я

обмотать проводами Землю (смеется) и запустить поражался, потому что в этих номерных НИИ со-

магнитное поле. Ну, пока это глубоко неактуаль- вершались грандиознейшие открытия, утверж-

но. Это футурологические размышления наших далось, что найдены новые фундаментальные

геофизиков. Никто до сих пор надежно не знает, взаимодействия, которые будут обслуживать все

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 55

Физика

потребности Советского Союза, прежде всего обо- д оказательная база теории относительности сво-
ронные, разумеется. Вот, например, так называе- дится к опытам Альберта Майкельсона вековой
мые торсионные поля. Сначала, впрочем, они на- давности. На самом деле эта теория несравненно
зывались спинорными полями. Спинорные, тор- си л ьнее подтверж дена свои м и с ледс тви я м и — на-
сионные, аксионные, лептонные — это все слова, пример, ядерной энергетикой и ядерным оружием.
заимствованные из словаря «высоколобой» тео-
рии, что должно было внушить уважение к этим — Какова сейчас ситуация: растет или, наобо-
новы м секре тн ы м открыти я м. Тема поиск а новы х рот, уменьшается число псевдоученых?
взаимодействий мне была знакомой. Я знал, что
физики во всем мире их ищут, но при этом заве- — Мы научили власти скептически относиться ко
домо знают, что искомые поправки должны быть всем этим обещаниям. Договорились с Советом без-
безмерно малы. Некоторые из этих поправок пря- опасности РФ, что они будут присылать все такого
мо вытекают из общей теории относительности, рода проекты к нам в Комиссию по борьбе с лжена-
в том числе поле кручения («торсионное поле») во- у кой. Мошен н и ки перес трои л ись, он и ком мерц иа-
круг вращающейся массы. Но упомянутые поправ- лизуются. Постепенно из военной области торсион-
ки до такой степени малы, что их невозможно не то ные поля стали переселяться в сельское хозяйство:
что употребить, а обнаружить. Однако в этих отче- якобы повышали лактацию коров. Проникли в ме-
тах писалось, что новые взаимодействия отнюдь дицину, где будто бы излечивали от СПИДа. Не так
не малы, а скорее всемогущи. Говорилось, что но- давно их пытались продать в Англию в качестве
выми лучами (они же частицы, они же поля) мы бу- способа разведки нефти. Англичане написали нам
дем сшибать вражеские ракеты, уничтожать жи- письмо, и мы объяснили, что за этим стоит.
вую силу противника… После чтения этих отчетов
я написал министру, что всех авторов надо гнать Сейчас на нас подают в суд гомеопаты, которых
с работы и лишать ученых степеней. мы уличаем в лженаучности.

— Сколько врагов вы, наверное, приобрели! — Бывают ситуации, когда люди искреннее
— Как физик я хорошо представлял себе, какие заблуждаются?
силы возможны, а какие нет. Есть четыре фунда-
ментальных взаимодействия, а все, что ищется за- — Полно таких! Но их очень часто берут в союз-
ново, должно быть бесконеч но с лабы м, ес л и вооб- ники мошенники-негодяи, которые умеют вхо-
ще есть. До сих пор ничего не обнаружено. Ищут, дить в контакт с чиновниками. А с чиновниками
потому что физике всегда интересны границы, где по-всякому бывает.
отказывают старые законы. Сейчас, например,
все время опровергают эйнштейновскую теорию — В иностранных академиях наук тоже есть
относительности. Несколько лет назад, замучен- комиссии по борьбе с лженаукой?
ный потоком ее опровержений, поступающих в Ко-
миссию по борьбе с лженаукой, я уговорил физи- — Да, есть. Это актуально во всем мире, но ни-
ков Курчатовского института поставить прямой где и никогда не было государственной поддержки
эксперимент по измерению скорости света от ре- этого дела, как у нас. Достаточно вспомнить из на-
лятивистского источника. (А уговорить было не- шего прошлого, скажем, Т.Д. Лысенко, или из не-
просто, потому что для профессионалов в обла- давних — В.И. Петрика.
сти ускорителей частиц справедливость теории
относительности — такая же будничная очевид- Но у нас все-таки есть некоторые завоевания.
ность, как справедливость таблицы умножения.) К нам стали прислушиваться, мы постоянно по-
Речь шла о проверке второго постулата теории от- л у чаем за я вк и о т А д м и н ис т ра ц и и Прези дента РФ
носительности — о независимости скорости све- с предложением проверить очередное замечатель-
та от скорости источника. Мы измеря ли скорость ное «открытие».
света от электронного сгустка в синхротроне, ле-
тящего со скоростью, практически неотличи- — Как вам кажется, от лженауки больше опас-
мой от скорос ти све та. По к лассической мех а нике ности для самой науки или для общества?
Ньютона можно было ожидать, что фотон, испу-
щенный в направлении движения сгустка, будет — Общество у нас, по-моему, в последнее вре-
иметь удвоенную скорость света — скорость све- мя ввергнуто в средневековье с помощью телеви-
та плюс скорость движения источника. Но, как ден и я. Э ти бесконеч н ые битвы экс т расенсов и п р.
и постулировал Эйнштейн, скорость фотонов ока- С точки зрения комиссии, не должно быть никакой
залась в точности световой. Впрочем, боюсь, бор- гос ударс твен ной сер тифи к а ц и и н и це л ит е лей, н и
цов с Эйнштейном это не убедит: число честолюб- экстрасенсов, ни прочих магов. Единственное, что
цев, мечтающих опровергнуть гения, не убыва- должно делать государство, — расследовать кри-
ет. Большинство ниспровергателей уверены, что минальную сторону, связанную с этим бизнесом.
И, главное, необходим категорический запрет го-
сударственной пропаганды и рекламы этих ус-
луг, которая сейчас есть во всех газетах. Понят-
ное дело, с сельскими бабушками вы справиться
не сможете, да и гадалки будут существовать всег-
да. С невежеством можно бороться только просве-
тительством.

Беседовала Ольга Беленицкая

56 В мире науkи | [03] март 2019



58 В мире науkи | [03] март 2019

МЕДИЦИНА

В РИТМЕ
ЖИЗНИ

w w w.sci-r u.org Нобелевская премия по физиологии и медицине
за 2017 г. досталась американским генетикам,
объяснившим на молекулярно-биологическом
уровне механизм функционирования
циркадианных (суточных) ритмов. Один
из пионеров такого рода исследований — наш
соотечественник, доктор медицинских наук,
профессор, заслуженный деятель науки РФ
Семен Исаакович Рапопорт, главный научный
сотрудник научно-исследовательского отдела
Первого Московского государственного
медицинского университета им. И.М. Сеченова.
О том, что такое хронобиология
и хрономедицина, в чем их важность для всех
и каждого, — этот разговор.

[03] март 2019 | В мире науkи 59

Медицина

Доктор медицинских наук,
профессор С.И. Рапопорт

— Семен Исаакович, правда ли, что хронобиоло- — Но ведь В.Х. Василенко был кардиологом?
гия и хрономедицина — направление, которым — Да, он был лучшим кардиологом страны, а мо-
ваша исследовательская группа начала зани- жет и мира. Кстати, он был личным врачом Мао
маться чуть ли не первой в мире? Цзэдуна. Владимир Харитонович был универса-
лом, его организаторский талант и высокая ответ-
— Это не совсем так. До нас вопросом хроно- ственность были гарантией успеха. Создали спе-
биологии занимались довольно много и в нашей циальную научную группу, и я оказался в ее со-
стране, и за рубежом. Это известные физиоло- ставе. Считаю это счастливым билетом в своей
ги и патофизиологи, крупные ученые, профессо- жизни, поскольку в результате я стал, во-первых,
ра Н.А. Агаджанян, В.А. Фролов, Ю.А. Романов. учеником В.Х. Василенко, во-вторых, гастроэн-
Но к клинической медицине это не имело прямо- терологом. Это интереснейшая, необъятная спе-
го отношения. Это была именно хронобиология — циальность. Я постигал ее шаг за шагом и чем
наука, изучающая процессы, которые происхо- больше понимал, тем больше у меня возникало
дят в определенной ритмике, и они к этой ритми- в опросов.
ке привязаны. — Что же это были за вопросы?
— В те годы одной из центральных проблем была
— Иначе говоря, все живое подвержено неким язвенная болезнь. Она и сейчас остается весьма
ритмам? острой, но раньше это была настоящая беда. А яз-
венная болезнь имеет свои особенности — ей при-
— И живое, и неживое. Скажем, смена дня и ночи сущи сезонные обострения. Спрашиваешь у паци-
или времен года. Ритмика — это универсальный ента, ка к он себя ч у вствует в за висимости от вре-
процесс, и ему подвержено все. А хронобиоло- мени года, и если есть сезонность — для меня это
гия — это то, что изучает ритмические процессы уже диагноз.
у животных и растений. Этими вопросами уче- Я спрашивал, откуда эта сезонность, и у В.Х. Ва-
ные занимались, проводили конференции, делали силенко, и у профессора А.С. Логинова, именем ко-
поп ытк и создать с тру кт у ру, котора я коорд и н и ро- торого сейчас назван Институт гастроэнтероло-
вала бы это научное направление. Было понима- гии. Но никто объяснить этого не мог.
ние, что это важная проблема. Я начал искать в литературе, узнавать, что та-
кое биоритмы. И однажды нашел кандидатскую
— А как получилось, что вы, гастроэнтеролог, диссертацию 1953 г. Ф.И. Комарова. Она называ-
увлеклись хронобиологией? лась «Особенности ночной секреции у больных яз-
венной болезнью». Так для меня впервые зазвучал
— Практически сразу после окончания институ-
та я бы л п ри н ят на работ у к а ка дем и к у В.Х. Васи-
ленко, которому Минздрав СССР поручил возро-
дить гастроэнтерологию, исчезнувшую после Ве-
ликой Отечественной войны.

60 В мире науkи | [03] март 2019

Медицина

вопрос суточной ритмики у пациентов. Оказалось, — Семен Исаакович, какие удалось сделать
что ночью у всех язвенников происходит избыточ- важные выводы, работая в направлении разви-
ное выделение соляной кислоты и что многие дру- тия новой науки — хрономедицины?
гие болезни имеют сезонный характер обостре-
ний. И тут я впервые подумал: вот бы сделать це- — Главный вывод состоит в том, что это универ-
лое направление в медицине, посвященное этой са льный процесс. Все ритмично. Р итмы есть раз-
ритмике. ные — ультрадианные, инфрадианные, циркади-
анные. Это главные три ритма, которые присут-
— Хрономедицина? ствуют у всех живых организмов. И нам сегодня
— Д а, и э т о бы ло т огда совершен но новое с лово. совершенно ясно, что многие, если не все, болезни
С этой идеей я обратился к Б.В. Петровскому, ко- тесно связаны с ритмикой.
торый был тогда министром здравоохранения.
Он поп роси л на п ис ат ь док ла д н у ю. По т ом п ред ло - — А какие конкретно?
жил заслушать меня на ученом совете Минздра- — Перечислять можно бесконечно. Практически
ва СССР. Далее было рекомендовано обратиться все болезни, в том числе и кардиологические —
в Академию медицинских наук. Вышло соответ- убийцы человечества номер один: гипертониче-
ствующее постановление. И уже тогда я позвонил ская, ишемическая болезни сердца, — тесно свя-
Ф.И. Комарову, автору той работы. Он в то время заны с нарушениями ритмов (десинхронозом). Мы
был уже академиком, генерал-полковником ме- знаем, когда человеку может стать плохо. И мы мо-
дицинской службы, начальником Военно-меди- жем предупредить обострение. Это профилактика,
цинского управления Советской армии. Это было которая всегда лучше лечения. И второе: мы знаем,
выше министра здравоохранения. К тому же он когда лучше начинает работать лекарство. Это оз-
заведовал кафедрой госпитальной терапии Пер- начает, что можно дать его один раз, но в нужное
вого медицинского института. Он меня внима- время, даже в меньшей дозе, чем обычно. Это на-
тельно выслушал и говорит: «Давайте этим зани- зывается «хронотерапия».
маться». — Все это индивидуально подбирается?
Федор Иванович всегда был человеком слова. — Конеч но. Т у т ва жен су точ н ы й мон итори н г со-
Если он что-то говорил, то всегда делал. Решили, стояния больного — контроль давления, ЭКГ. Все
что надо создавать такое направление в стране. это сейчас делается элементарно. В результате мы
Для этого АМН СССР сформировала академиче- даем, скажем, половину суточной дозы в опреде-
скую группу Ф.И. Комарова. Это был 1982 г. Дело ленное время. Этого будет достаточно, чтобы пред-
пошло довольно энергично. упредить разного рода неприятности: подъем ар-
— А что вы делали? Больных консультирова- териального давления, инфаркт миокарда, при-
ли? Проводили эксперименты? ступ ишемической болезни. Ну а если говорить
— Конечно, были и исследования, и пациенты. о желудочно-кишечном тракте, то весь процесс пи-
Меня в первую очередь интересовала язвенная щеварения ритмичен. Поэтому здесь знание зако-
болезнь с точки зрения биоритмов. Мы стали вы- нов хронобиологии бесценно. Когда мы стали да-
яснять, как развиваются клинические проявле- вать разным больным лекарство в строго опре-
ния и как это зависит от сезона и времени суток. деленное время, положительная динамика была
То ес ть нас и нтересова л и и сезон нос ть, и околосу- налицо.
точные ритмы. — Но я никогда не слышала, чтобы в каких-ли-
Потом мы создали проблемную комиссию Акаде- бо больницах применялись подобные схемы ле-
мии медицинских наук «Хронобиология и хрономе- чения.
дицина», которую возглавил Ф.И. Комаров, а заме- — Вы правы: внедрить такой подход непросто.
стителями стали Ю.А. Романов и я. Впоследствиии Куда проще всем давать лекарства по одной схеме,
я много лет, вп лоть до пос леднего времени, ею ру- т ри раза в ден ь. М ного ле т я выс т у па ю на раз л и ч-
ководил. Сейчас ее возглавил мой ученик профес- ных конференциях и говорю, что это центральная
сор С.М. Чибисов. Так, по сути, было создано новое проблема, которую мы подняли еще в 1980-е гг. Ее
направление. Дальнейшие события показали, что нельзя недооценивать. Повсеместно нужна хроно-
это был правильный и необходимый шаг. терапия, и тогда мы будем меньше и легче болеть.
Наверное, надо сказать, что Ф.И. Комаров жив, — То есть внедрить в массовое здравоохране-
ему 98 лет и, пожалуй, это старейший здравству- ние эту методику не удалось?
ющий академик. Причем он академик многих ака- — Я бы сказал так: постепенно дело сдвигается
демий мира. Очень уважаемый человек, который с мертвой точки. Сейчас хрономедицинские подхо-
пользуется почетом во многих странах. В 1941 г. он ды начали внедрять на Севере, где стало понятно,
был тяжело ранен, ушел на гражданскую службу что без этого осваивать данные земли невозмож-
и поступил в Военно-медицинскую академию в Ле- но. Мы очень убедительно описали эту проблему
нинграде. С этого и началась его медицинская де- в вышедшей в 2018 г. монографии «Хронобиология
ятельность. и хрономедицина» под редакцией С.М. Чибисова,
С.И. Рапопорта и М.Л. Благонравова.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 61

Медицина

— Почему именно на Севере это столь важно? часы ломаются. Ночной сон в темноте определяет

— Потому что там сутки, лето и зима другие качество здоровья, восприятие организмом раз-

по своей протяженности, надо все время приспоса- личных заболеваний. Примерно к 70 годам выра-

бливаться в плане и работы, и вообще жизни. Там батываемое количество мелатонина становится

почти всегда темно. Происходит десинхроноз, при- в два раза меньше, чем нужно. Заметно снижается

водящий к самым разным расстройствам со сторо- уровень продукции мелатонина. Вот почему пожи-

ны здоровья. Все мы знаем, например, про вахто- лые люди так мало и плохо спят, а младенцы, нао-

вый метод работы. Как вы думаете, он полезный? борот, спят по 20 часов в сутки.

— Думаю, не безвредный. — Правильно ли я понимаю, что мелатонин —

— Очень вредный. Могу сказать, что злокаче- это наш главный адаптирующий гормон?

ственные опухоли возникают чаще в три раза при — Совершенно верно, это наш главный адапто-

вахтовом методе работы. У медсестер, которые ген. Если его недостаточно, страдает весь орга-

работают в ночную смену, заболеваемость, в том низм.

числе раком, много выше, чем у тех, кто работает — И что делать, если у человека вырабатыва-

днем. Это о чем-то говорит? Значит, надо смотреть ется недостаточно мелатонина?

этих больных, проводить профилактику, давать — Сейчас существует множество препаратов

дополнительный отпуск. Надо предупреждать воз- на основе мелатонина. Они свободно продаются

можные осложнения. в аптеках. Доза там небольшая, абсолютно без-

— А как их предупреждать? вредная. Принимать их надо на ночь, как раз око-

— Какое-то время назад центральной проблемой ло 11 часов. Это заметно повышает качество сна

для Швеции были сезонные депрессии. А я был и, соответственно, влияет на наши самочувствие

знаком с ведущим психиатром Швеции. Зимой, и работоспособность. Надо сказать, когда мы на-

в декабре, день длится три-четыре часа, и этого чали работать, этих препаратов вообще не было.

достаточно для развития тяжелой формы депрес- Сейчас есть импортные и отечественные препара-

сии. В течение недели больные с депрессией ходи- ты. Они недороги, всем доступны. И сейчас наша

ли на два, три часа к нему в клинику, в помещение большая мечта — внедрить мелатонин в клинике

с освещенностью в 2,5 тыс. люксов. Это очень яр- в массовом порядке. Наши эксперименты показа-

кий свет. Неделя такого лечения значительно об- ли: если включать мелатонин в схему комплекс-

легчала состояние пациентов или предупреждала ного лечения при различных заболеваниях, это

возникновение депрессии. значительно повышает эффективность терапии.

— Но и у нас зимой короткий световой день Повторюсь — это наш главный адаптоген. Мы на-

и длинная ночь. чали добавлять в список лекарств, назначаемых

— Совершенно верно. У нас была идея создать при язвенной или гипертонической болезни, не-

такой кабинет светотерапии, но, к сожалению, со- большую дозу мелатонина. Эффект был порази-

рвалось по ряду технических причин. тельный. Первый доклад по лечению язвенной бо-

— А может быть, можно самим зажигать свет лезни мелатонином мы сделали в 1997 г. в Париже

поярче? на Первом съезде хронобиологов. Это произвело

— Конечно можно. Это, в том числе, профилакти- большое впечатление на всех присутствующих.

ка депрессии. Но вот что еще важно: в зависимости К нам подходили, спрашивали, поздравляли.

от светового дня меняется выработка мелатонина, С тех пор этим заинтересовался весь мир. Только

одного из главных веществ, регулирующего нашу вот заинтересовать всех наших врачей и медицин-

ритмику. Мелатонин определяет многое в нашей ских чиновников пока не удается... Но мы назна-

жизни — самочувствие, чаем нашим пациен-

сон, выносливость. В те- там мелатонин, и сво-

чение дня его выраба- им ученикам я об этом

тывается мало, а начи- рассказываю. Никаких

ная с 11 вечера — много. противопоказаний нет,

— То есть он выраба- а показания практиче-

тывается ночью? ски все.

— Не просто ночью, — У меня есть такой

а в темноте, когда мы препарат на основе

спим. Поэтом у, ес ли че- мелатонина. Я всегда

ловек работает ночью, беру его в командиров-

у него включен свет, ки, во время которых

происходит сбой, десин- меняются часовые по-

хроноз, он нарушает ра- яса. Там на упаковке

боту биологических ча- даже изображен летя-

сов. Можно сказать, эти Академики С.И. Рапопорт и Ф.И. Комаров щий самолет.

62 В мире науkи | [03] март 2019

Медицина

Академик Ф.И. Комаров
с дочерью Натальей
Федоровной

— Совершенно верно. Для людей, которые ча- значительно легче. Человек, собирающийся поко-
сто отправляются в командировки, такие препа- рять космос, должен быть адаптивен к тем измене-
раты незаменимы. Меняется суточный ритм, он ниям, которые обязательно будут с ним происхо-
вступает в противофазу, и надо восстановить су- дить, когда он покинет родную планету.
точную продукцию мелатонина, так называемую
циркадианную ритмику. Люди, которые принима- — Семен Исаакович, в позапрошлом году Но-
ют такие меры, лучше себя чувствуют, у них выше белевскую премию по биологии и медицине по-
выносливость. Мы проводили соответствующие лучили зарубежные ученые за исследование
исследования, и выяснилось: если человек переле- биологических часов. А ведь вы этим занимае-
тает из нашей страны в Соединенные Штаты, ему тесь уже много лет. Не обидно?
нужно около месяца, чтобы прийти в норму. А если
использовать мелатонин, для адаптации достаточ- — Ну что вы! Наоборот, я очень рад, что наши
но двух-трех дней. зарубежные коллеги смогли показать всему миру
важность этих работ. Тем более что они выш-
— Семен Исаакович, я вижу, что в вашей но- ли на принципиально новый уровень — генети-
вой книге «Хронобиология и хрономедицина» ческий. Мы этим не занимались. Хотя около де-
есть целый большой раздел «Биоритмы и кос- сяти лет назад я хотел создать такую лаборато-
мос». Какая связь? рию в МГУ, подключить генетиков. Не вышло. Но я
очень горд, что Первый Московский государствен-
— Самая тесная. Как мы знаем, существуют маг- ный медицинский университет им. И.М. Сечено-
нитные бури, которые влияют на наши здоровье ва стал действительно первым, где работа в этом
и самочувствие. Оказывается, есть экзогенные направлении ведется уже многие годы. И ведется
ритмы, которые меняют продукцию мелатонина успешно. Спасибо нашему ректору — академику
и всю ритмику организма человека в зависимо- П.В. Глыбочко.
сти от этих факторов. Мы проанализировали ра-
боту скорой помощи Москвы с точки зрения того, — Какими вам видятся перспективы развития
что происходит с Солнцем. Оказалось, в неспокой- хрономедицины в нашей стране?
ное время инфарктов миокарда на 10–15% больше,
чем обычно. А когда мы начали применять мелато- — Думаю, перспективы неплохие. Не так давно
нин, количество таковых значительно уменьши- прошел III Всероссийский съезд по хронобиологии
лось. Убедительно? и хрономедицине, собралось много специалистов,
п розву ча ло м ножес тво и нт ересн ы х док ла дов. Э то
Сейчас идет речь о том, что люди хотят создавать означает, что многие понимают, насколько важ-
поселения на Луне. Потом собираются колонизиро- но развивать это направление. А я всегда считал
вать Марс. Так вот, если это когда-нибудь произой- и считаю, что это одно из важнейших и перспек-
дет, биоритмику это сломает во всех отношениях. тивных направлений в медицине, которое без
Это вам не полет в США или во Владивосток. Су- больших затрат и сложных исследований может
точный ритм там будет совершенно другой. Если сделать нас всех здоровее и счастливее.
использовать хрономедицину, мы сделаем полет
Беседовала Наталия Лескова

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 63

НЕЙТРИННЫАстрофизика СМОСА

Е ОЧКИ ДЛЯ КО

64 В мире науkи | [03] март 2019

АС Т Р О Ф И З И К А

Cлева: В эти дни на Байкале происходит историческое
установка гирлянды событие — запускается крупнейший подводный
оптических модулей. эксперимент по исследованию нейтрино,
Вверху: который специалисты называют окном в космос.
фотография лагеря О том, чем уникален этот эксперимент и каких
с высоты птичьего полета. от него стоит ожидать сюрпризов, — наш
разговор с Жаном Магисовичем Джилкибаевым,
доктором физико-математических наук, ведущим
научным сотрудником лаборатории нейтринной
астрофизики высоких энергий Института ядерных
исследований РАН.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 65

Астрофизика

Доктор физико-математических наук Ж.М. Джилкибаев процессах, которые происходят в разных объек-
тах во Вселенной. Никакая другая частица не об-
— Жан Магисович, как я понимаю, вы всю свою ладает такими характеристиками. Но есть и труд-
научную жизнь работаете в этой лаборатории? ности: нейтрино очень сложно зарегистрировать,
нужна большая масса вещества, большая мишень,
— Да, практически сразу после института я при- чтобы нейтрино вст у пи ло во вза имодействие и по
шел сюда ста жером, потом ста л аспира нтом. Всю его результату можно было бы судить о том, какие
жизнь работаю в этом институте, а в байкальском характеристики оно имело — энергию, направле-
эксперименте с 1981 г., то есть почти 40 лет. ние и т.д.

Наш Институт ядерных исследований, что по- — Сегодня такие мишени научились создавать?
нятно уже по названию, изучает проблемы ядерной — Еще в 60-х гг. прош лого века советским физи-
физики, элементарных частиц, есть также подраз- ком академиком М.А. Марковым был предложен
деления, которые занимаются астрофизикой, свя- метод регистрации нейтрино в больших водных
занной с изучением нейтрино. Наша лаборатория объемах, в озерах или в океане. Чем это хорошо?
нейтринной астрофизики высоких энергий как раз Водный объем в естественной среде практически
специализируется на такой работе. Нейтрино — безграничен: не нужно строить шахты, произво-
это элементарная частица, которая слабо взаи- дить выработки, как это делается сегодня в под-
модействует с веществом, но активно образуется земных экспериментах. Марков предложил реги-
в ядерных процессах и благодаря своим характе- стрировать черенковское излучение мюонов, ко-
ристикам позволяет исследовать космос. торые образуются в результате взаимодействия
нейтрино. Этот изящный метод стал развивать-
— Почему именно нейтрино так удобно для ис- ся. Первый международный проект, который был
следования космоса? предложен, — DUMAND (Deep Underwater Muon And
Neutrino Detector) в Соединенных Штатах. Это была
— Дело в том, что нейтрино рождается во всех довольно широкая коллаборация, в которой уча-
высокоэнергичных процессах: это взрывы сверх- ствовали в том числе физики из Советского Союза.
новых, слияние нейтронных звезд и черных дыр, Он предполагал строительство установки объемом
процессы в активных ядрах галактик. Но самое порядка кубического километра около Гавайских
удивительное, что, рождаясь, оно практически островов, в океане. Кубический километр воды —
не взаимодействует, а сразу улетает в простран- это как раз та масса мишени, которая достаточна
ство и летит, не отклоняясь и не поглощаясь, и та- для регистрации нейтрино.
ким образом приносит нам информацию о тех — Насколько я знаю, ваш байкальский экспе-
римент тоже был в числе первых?
— Наш байкальский эксперимент был предложен
позже. Снача ла мы успешно у частвова ли в экспе-
рименте DUM AND, но когда произош ли известные
событи я в Афга н ис та не, п ра вит е л ьс тво СШ А ск а-
зало своим физикам буквально следующее: «Мы,
конечно, не вмешиваемся в ва ши дела, вы свобод-
ные люди, но вы должны понимать, что если рус-
ские буд у т у частвовать в эксперименте, то вы фи-
нансирования не получите». И наше участие при-
шлось свернуть.
— Вмешалась политика...
— Да, именно так. И тогда другой наш выдаю-
щийся физик, академик А.Е. Чудаков, предложил
использовать Байкал как полигон для пилотного
эксперимента.
— Почему именно Байкал?
— По ряду причин. Во-первых, это самый боль-
шой водоем пресной, прозрачной воды. Прозрач-
ность Байкала уникальна для озер. Во-вторых, это
самое глубокое озеро в мире. И еще одно свойство
Байкала, которое очень помогает в такого рода экс-
периментах, — там имеется лед. С ледовой плат-
формы можно легко монтировать всю установ-
ку, причем делать все соединения насухо, не под
водой, в глубине, а на поверхности льда, потом

66 В мире науkи | [03] март 2019

Астрофизика

о пускать установку под воду на нужную глубину. маленькой. Она имела размер значительно мень-
Это дешево и надежно. Этот метод мы реализовали ше кубического километра, необходимого для ре-
на Байкале. В 1981 г. начались эксперименты, тог- гистрации нейтрино астрофизической природы.
да же была образована лаборатория нейтринной Поэтому следующий шаг — создание километро-
астрофизики высоких энергий, ее возглавил член- вого детектора на Байкале. К 2011 г. мы разрабо-
корреспондент РАН Г.В. Домогацкий, который тру- тали проект и приступили к созданию этой уста-
дится на этом посту по сей день. новки совместно с учеными из Объединенного ин-
ститута ядерных исследований в Дубне. Сейчас
Начались исследования Байкала. Первые де- мы находимся на стадии создания детектора и уже
сять лет мы хотели понять и изучить, что же со- к 2021 г. должны построить установку, которая бу-
бой представляет Байкал, можно ли здесь реализо- дет регистрировать астрофизические нейтрино —
вать экспери мент. Ок аза лось, мож но. В 1993 г. м ы то, что представляет для нас наибольший интерес.
начали монтировать первую установку для перво-
го в мире глубоководного эксперимента. Установ- — Все это дает только фундаментальные зна-
ка называлась НТ-200, то есть нейтринный теле- ния или имеет практический выход?
скоп, содержащий примерно 200 оптических мо-
дулей. Телескоп этот мы строили в тяжелые для — Сейчас говорить о практическом выходе труд-
нашей страны годы — с 1993 по 1998 г. Мы успе- но, однако уже на этом этапе можно вести такие
ли подготовить оптический модуль и всю необхо- важные практические исследования, как, напри-
димую аппаратуру и в 1998 г. запустили в эксплу- мер, сканирование Земли. Это дает возможность
атацию первый в мире нейтринный телескоп. определять ее состав, видеть полезные ископае-
мые, отслеживать экологическую обстановку. Та-
— Получается, в прошлом году вы отметили кая сеть нейтринных детекторов может иметь
20-летний юбилей с начала его работы? важное прикладное значение.

— Да, но это бы л первый ша г, позволивший на м — Мы находимся, как я понимаю, в производ-
проверить все методы, которые мы использова- ственном цеху, где создаются важные части этой
ли, оценить фоновые условия, разработать спосо- установки. А что это за «головы», набитые элек-
бы отбора событий. Однако установка оказалась тронными «мозгами», находятся рядом с вами?

Глубоководные модули управления работой телескопа [03] март 2019 | В мире науkи 67

w w w.sci-r u.org

Астрофизика

Вид ледового лагеря во время зимней экспедиции ИЯИ РАН — Я вижу, у вас уже стоят наготове метал-
на озеро Байкал лические емкости. Сидите на чемоданах?

— Нужно пояснить, как устроен нейтринный те- — Да, у нас уже практически все готово, мы
лескоп и чем он отличается от оптического. Ней- немного спешим, потому что Байкал замерз,
тринный телескоп — это набор приборов, кото- а это значит — шлагбаум поднялся, мы можем
рые регистрируют свет. И по этому свету, который выезжать.
регистрируется под водой, мы определяем, отку-
да пришла частица, ее энергию и прочие характе- — Как вы будете их доставлять, самоле-
ристики. Основной ключевой элемент — большой том?
фотоэлектронный умножитель, информация с ко-
торого должна идти дальше, где-то аккумулиро- — Автотранспортом. На берегу озера есть
ваться, оцифровываться и передаваться на берег. город Байкальск, и там у нас находится база,
И вот в этих шарах, которые вы сравнили с голова- куда мы завозим все наше оборудование, а по-
м и, к а к раз на ход ит с я элект рон ное оборудова н ие, том уже или по льду, или по железной дороге
собирающее данные с каждого фотоумножителя доставляем его в береговой центр и начинаем
и определяющее форму сигнала, чтобы потом его развертывание.
оцифровать и передать на берег по подводному ка-
белю. Так что ваше сравнение с электронным моз- — На какую глубину вы будете все это опу-
гом вполне обоснованно. скать?

— Такие шары под водой, видимо, закрыты? — Глубина Байкала в этом месте — 1366 м.
— Конечно, они будут герметично закрыты, мало Она формируется иловыми осадками, поэ-
того — из них откачивается воздух, чтобы они тому там очень ровное, практически плоское
плотно прижимались друг к другу. А здесь нахо- дно. Водолазы у нас опускаются только до 30 м,
дятся выходы, куда подсоединяются кабели опти- на первом шаге. Если что-то нужно отремонти-
ческих модулей. Это базовый элемент во всей этой ровать, мы поднимаем установку. Водолаз заныри-
установке, и весь эксперимент зависит от того, как вает, цепляет гирлянду, состоящую из таких «го-
работают эти приборы. Здесь же у нас находится лов», потом м ы ее п ри помощ и лебедок под н и маем
опытный стенд, на котором мы проводим долго- на поверхность, ремонтируем и снова монтируем.
временное тестирование установки. Наша уста- А чтобы на глубине установка не качалась, мы ста-
новка состоит из нескольких подустановок — неза- вим специальные якоря.
висимы х детекторов меньшего объема. У телеско- — Не обрастает ли она микроорганизмами?
па будет 12 таких детекторов. В настоящее время — Нет, вода в Байкале очень чистая. Кстати, это
на Байкале функционируют три детектора, и каж- еще одна из наших важных прикладных задач —
дый последующий год мы планируем делать еще мониторинг экологического состояния Байка-
по два. На этом стенде происходит тестирование ла, наблюдение за его подводными обитателями.
всей этой сложной электроники на надежность, По этой части мы активно сотрудничаем с биоло-
и ес ли что-то не работает, за меняетс я. Сейчас те- гами и экологами.
стирова ние за кончено, мы нача ли па ковать элек- — На какие вопросы вы хотите получить от-
тронику для отправки на Байкал. вет в первую очередь? Что вас больше всего ин-
тересует в этом эксперименте?

Монтаж гирлянды оптических модулей первого в мире
глубоководного нейтринного телескопа НТ-200 на Байкале

68 В мире науkи | [03] март 2019

Астрофизика

750 м 300 м Останкинская у них есть одна особенность: они не могут точно
телебашня локализовать источник на небе, потому что во льду
(Москва) сильное рассеяние света.

525 м 540 м — А вы сможете?
36 ОМ — А мы сможем. Мы будем знать с большой точно-
стью, откуда пришла та или иная частица. Наши
91 м главные надежды связаны с тем, что наш экспери-
мент будет решать задачи нейтринной астрономии.
Конфигурация нейтринного телескопа Baikal-GVD в 2018 г. Мы собираемся постепенно улучшать угловое раз-
Нейтринный телескоп включает в себя три кластера, решение и получать новые результаты. Знание, от-
содержащих в общей сложности 864 фотодетекторов. куда пришло нейтрино, невероятно важно, оно дает
нам новую информацию о природе разных объек-
— Мы хотим выделить первое астрофизическое тов во Вселенной, которую нельзя получить дру-
событие — найти в массиве всех этих данных со- гими способами. В настоящее время уже получе-
бытие, которое указывает на то, что это нейтрино ны первые результаты исследований астрофизи-
пришло из космоса. Ведь известно, что у нас име- ческих объектов и протекающих в них процессов
ется фон и наша атмосфера тоже производит ней- с помощью гравитационных антенн и детекторов
трино бла годаря том у, что космические л у чи вза- электромагнитного излучения практически во всем
имодействуют с атмосферой. Такие нейтрино уже диапазоне длин волн. Если исследования подобно-
давно регистрируются, но нам важно научиться го рода будут дополнены регистрацией нейтрино,
их дифференцировать. Увидеть настоящие косми- то будет реализован эффективный комплексный
ческие события в нашем байкальском эксперимен- научный подход, мультимессенжер исследования,
те — все равно что открыть окошко в космос. как сейчас модно говорить, что позволит суще-
ственно расширить горизонты наших знаний.
— Но ведь уже существует аналогичный ва- — Если помните, главный герой фантастиче-
шему международный эксперимент IceCube ского романа Станислава Лема «Солярис» Крис
на Южном полюсе. Кельвин рассматривает в микроскоп кровь
Хари, которая ему постоянно является, и вы-
— Да, там оборудование вморожено в лед. Они, ясняет, что она состоит из нейтрино. Насколь-
по существу, прошли тот же путь, что и мы, и хотя ко фантастична идея таких существ, «замешен-
начинали позже нас на год или два, установ- ных» на нейтрино?
ку смогли поставить раньше. Запустили ее сра- — Она гра ндиозно фа нтастична. Ка к я у же ска-
зу после того, как прекратил работу эксперимент зал, нейтрино практически не взаимодействуют
DUMAND, о котором я уже упоминал. Там возник- с веществом, их нельзя удержать, поэтому они про-
ли проблемы — затекало оборудование, кабели. ходят весь космос, пронизывая, по существу, Все-
И Конгресс США прекратил его финансирова- лен н у ю и нас с ва м и. Вот м ы сей час си д и м, а ней-
ние, зато открыл финансирование эксперимента трино бесконечно бегут сквозь нас, и мы этого ни-
на Южном полюсе, и это оказалось весьма продук- как не замечаем.
тивным, потому что лед очень прозрачный на глу- — Будем надеяться, когда-нибудь мы узнаем
бине начиная с 1 тыс. м. что-то такое, что нас сильно удивит.
— Да, мы на это надеемся, ведь это будет прин-
— И там удалось зарегистрировать космиче- ципиально новый взгляд на космос, новое окно
ские нейтрино? в астрофизический мир. Вот простой пример: если
бы вы обладали нейтринным зрением, то видели
— Да, это п роизош ло в 2013 г., когда у н и х объем бы Солнце круглые сутки, потому что Земля про-
в установке достиг кубического километра. Конеч- зрачна. При этом мы бы не видели друг друга, и это
но, им сложнее проводить эксперимент, чем нам, очень плохо, потому что мы не нашли бы своих лю-
поскольку вода и лед — это разные типы среды. бимых, мы бы погибли. Но, с другой стороны, мир
Но каждый год они регистрируют по шесть-восемь бы приобрел совсем другие очертания, изменился
нейтрино астрофизической природы. При этом бы до неузнаваемости.
— Может быть, когда-нибудь удастся создать
нейтринные очки?
— В принципе, наш байкальский телескоп — это
и есть такие огромные нейтринные очки, с помо-
щью которых мы будем пронзать космос совершен-
но другим, новым взглядом.

Беседовала Наталия Лескова

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 69

Математика

70 В мире науkи | [03] март 2019

КОМАТЕМАТИКА Математика

ЧАСТИЦЫ
Ученые разрабатывают
математический аппарат,

чтобы выявить новые
частицы и явления на самом
большом в мире ускорителе

элементарных частиц

Мэттью фон Хиппель

ATLAS EXPERIMENT, © 2016 CERN Большой адронный коллайдер (БАК) — самая
большая машина из когда-либо созданных чело-
веком. Объединив ресурсы более чем 100 стран, он
разгоняет протоны до скорости всего на миллионную
долю процента меньше скорости света. Когда прото-
ны сталкиваются, они разваливаются на составляющие
их компоненты (кварки и глюоны — частицы, которые
«склеивают» кварки в единое целое) и образуют частицы,
которых там раньше не было. Именно так в 2012 г. на Боль-
шом адронном коллайдере впервые был зарегистрирован бо-
зон Хиггса, последняя недостающая частица, предсказанная
Стандартной моделью физики элементарных частиц. Сейчас
физики надеются, что БАК обнаружит нечто по-настоящему но-
вое — частицы, которых нет в их нынешней теории, могущие, на-
пример, объяснить загадку темной материи или дать ответы на дру-
гие вопросы. Ради такого открытия ученые должны тщательно из-
учить 30 петабайт данных, которые ускоритель выдает в год, чтобы
выявить мельчайшие расхождения с результатами, рассчитанными
с помощью Стандартной модели. Конечно, все эти усилия окажутся беспо-
лезными, если мы не знаем, что предсказывает Стандартная модель.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 71

Математика

ОБ АВТОРЕ

Мэттью фон Хиппель (Matthew von Hippel) — постдок в Международной академии им. Нильса
Бора в Копенгагене. Увлекся амплитудами рассеяния с тех пор, как, будучи студентом-старше-
курсником, в поисках задания на лето случайно забрел в кабинет своего научного руководите-
ля. Он также занимается популяризацией науки с тех пор, как вступил в дискуссию с научным ре-
дактором журнала Ars Technica по вопросу определения термина «теория». Его блог можно най-
ти по адресу: https://4gravitons.wordpress.com

Вопросы, которые мы хотим задать БАК, формули- описывать определенные амплитуды на языке гео-
руются в виде вероятностей. Какова вероятность метрии) стал темой новостей в 2013 г., а культовый
того, что два протона отразятся друг от друга? Как персонаж телевизионного сериала «Теория Боль-
часто будет образовываться бозон Хиггса? Ученые шого взрыва» Шелдон Купер проявляет интерес
рассчитывают эти вероятности с помощью «ам- к амплитудологии.
плитуд рассеяния», формул, которые говорят нам,
какова вероятность того, что частицы «рассеются» За последнее время мы совершили большой шаг
(то есть отлетят) друг от друга определенным об- вперед, продвинувшись от уже разработанных
разом. нами основных инструментов к более сложным ме-
тодикам. Мы вторгаемся в царство вычислений до-
Я вхожу в группу физиков и математиков, кото- статочно точных для того, чтобы соответствовать
рые работают над тем, чтобы ускорить эти вычис- растущей точности БАК. С помощью этих новых
ления и найти более хитрые трюки, чем старые инструментов мы готовы выявить даже крошеч-
трудоемкие методы, оставленные нам в наследство ные различия между предсказаниями Стандарт-
нашими предшественниками в науке. Мы называ- ной модели и тем, что происходит в реальности
ем себя амплитудологами. внутри Большого адронного коллайдера, — что,
возможно, позволит нам обнаружить неоткрытые
Амплитудологи прослеживают истоки нашей частицы, о которых мечтают физики.
области до работ двух физиков, Стивена Парке
(Stephen Parke) и Томаша Тейлора (Tomasz Taylor). Петли и линии
В 1986 г. они вывели простую формулу, которая
описывает столкновения любого числа глюонов, Чтобы организовать вычисления, ученые уже дав-
упрощающую то, что обычно занимало страницы но используют рисунки, называемые диаграм-
тщательных вычислений для каждого конкретно- мами Фейнмана. Придуманные физиком Ричар-
го случая. Эта область исследований практиче- дом Фейнманом в 1948 г., эти фигуры изображают
ски умерла в 1990-х — начале 2000 гг., когда боль- пути, по которым движутся частицы. Допустим,
шое количество новых методов открыло надежду мы хотим узнать вероятность того, что два глюона
на упрощение широкого круга вычислений в фи- сольются вместе и образуют бозон Хиггса. Мы на-
зике элементарных частиц. В настоящее время ам- чинаем, рисуя линии, представляющие частицы,
плитудология находится в самом расцвете: в кон- о которы х мы знаем: д ва входящ и х глюона и од ин
ференции «Амплитуды-2018» приняли участие выходящий бозон Хиггса. Затем нам следует сое-
160 человек, а за неделю до этого 100 человек посе- динить эти линии, начертив линии новых частиц
тили летнюю школу, цель которой — обучить мо- в середине диаграммы согласно законам Стан-
лодых ученых хитростям в нашей области. К тому дартной модели. Эти дополнительные частицы мо-
же мы привлекли общественное внимание: ампли- гут быть «виртуальными», то есть они не в точно-
туэдр физиков Нимы Аркани-Хамеда (Nima Arkani- сти такие же частицы, как глюоны и бозон Хиггса
Hamed) и Ярослава Трнки (Jaroslav Trnka) (способ на нашей диаграмме. На самом деле это у словные

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Graphics by Jen Christiansen

Чтобы заниматься поиском новых явлений на Большом адронном коллайдере, физики должны иметь возмож-
ность точно рассчитать вероятности различных столкновений частиц и реакций.

Ученые в области, получившей название «амплитудология», разрабатывают передовые математические методы,
чтобы справиться с этими трудоемкими вычислениями. В частности, они строят «алфавит» из логарифмов, которые
могут комбинировать различным образом, чтобы завершить невозможные ранее вычисления.

Последние достижения в создании такого алфавита, вероятно, позволят достичь точности расчетов, необходимой
физикам, чтобы обнаружить невиданные ранее частицы, которые открывают дверь в новые глубины физики.

72 В мире науkи | [03] март 2019

Математика

обозначения — способ проследить, как различные В принципе, чтобы вычислить амплитуду рас-
квантовые поля могут взаимодействовать друг сеяния, мы должны нарисовать каждую из диа-
с другом. грамм, которая могла бы связывать наши части-
цы, все возможные пути, по которым исходные
Диаграммы Фейнмана — не просто красивые ри- частицы могли бы превратиться в конечные про-
сунки, это инструкции, объясняющие, как исполь- дукты (в данном случае — пару глюонов и бозон
зовать информацию о частицах, которые мы на- Хиггса). Это огромное количество диаграмм, фак-
рисовали, чтобы вычислить вероятность. Если мы тически бесконечное их число: мы могли бы ри-
знаем скорость и энергию глюонов и бозона Хиггса совать петли внутри петель сколько нашей душе
на на шей д иа гра м ме, то можем поп ытатьс я вы яс- угодно, что потребовало бы каждый раз вычислять
нить свойства промежуточных виртуальных ча- все более и более сложные интегралы.
стиц. Хотя в некоторых случаях определенного от-
вета не существует. Проведите пальцем вдоль пути Петли внутри петель
частицы — и, возможно, вы обнаружите замкну-
тую петлю: путь, который заканчивается там, от-
куда вы начали. Путешествие частицы в петле, по-
добной этой, — это не «вход» и не «выход»: ее свой-
ства никогда не измеряются. Мы не знаем, как
быстро она летит или какая у нее энергия. Хотя
это и противоречит интуитивному представле-
н и ю, э т о — с ледс твие фу н да мента л ьного п ри н ц и-
па неопределенности квантовой механики, кото-
рый не дает нам возможности одновременно из-
мерить две характеристики частицы, например
скорость и местоположение. Квантовая механика
объясняет, как обращаться с этой неопределенно-
стью: мы должны добавить все возможности, сум-
мируя вероятности для любой скорости и энергии,
которые мог ут иметь вирт уа льные частицы, с по-
мощью метода интегрирования, который вы, мо-
жет быть, вспомните из старших классов школы.

Диаграмма Фейнмана: на входе два глюона, на выходе бозон Хиггса
Даже если мы знаем, какие энергии имеют глюоны…
…и с какой скоростью вылетает бозон Хиггса…

Бозон Хиггса

Глюоны

Кварк К счастью, нас спасает маленькая величина
...мы по-прежнему ничего не знаем о петле. большинства квантовых сил. Когда группа ли-
Мы должны суммировать все возможные ний диаграммы соединяется в одну точку, это
варианты при помощи интеграла. описывает «взаимодействие» между различными
типами частиц. Каждый раз, когда это происхо-
Интеграл: площадь под кривой функции дит, мы должны умножить [вероятность] на кон-
станту, связанную с величиной силы, заставля-
Интеграл вычисляет площадь под кривой ющей частицы взаимодействовать. Если мы хо-
y тим начертить диаграмму с б льшим числом
петель, мы должны соединить больше линий и ум-
Кривая = f(x) ножить на большее количество этих констант.
Для электричества и магнетизма соответству-
∫Интеграл: ющие константы малы: для каждой петли, кото-
рую вы добавляете, вы делите [вероятность] при-
Площадь = … f(x)dx мерно на 137. Это означает, что диа гра ммы со все

ab x

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 73

Математика

б льшим числом петель вносят все меньший состояла из трех физиков — Маркуса Спрадлина
и меньший вклад в ваш окончательный результат, (Marcus Spradlin), Кристиана Вергу (Cristian Vergu)
и в конечном итоге этот вклад становится настоль- и А нас таси и Волови ч — и математи ка А лекса н д ра
ко слабым, что эксперименты не в состоянии его Гончарова (Александр Гончаров и Анастасия Воло-
обнаружить. Самые тонкие эксперименты с элек- вич — выпускники мехмата МГУ 1982 и 1999 гг. со-
тричеством и магнетизмом имеют поразительную ответственно. — Примеч. пер.). Прием, который
точность в десять десятичных знаков — точность они использовали, оказался необычайно мощным
измерений, одну из самых высоких в науке вооб- и познакомил амплитудологов с областью матема-
ще. Чтобы забраться так далеко, необходимы «все- тики, котору ю большинство из нас ра нее не ви де-
го лишь» четыре петли, четыре множителя 1/137, ли и которая продвинула мою карьеру к текущему
прежде чем число, которое вы хотите вычислить, положению дел.
станет слишком маленьким, чтобы его можно
было измерить. Во многих случаях эти числа дей- Периоды и логарифмы
ствительно вычислялись и все десять десятичных
знаков совпадали со значениями, полученными Покажите математику, такому как Гончаров, один
экспериментально. из интегралов, который мы вывели из диаграмм
Фейнмана, — и первое, что вы услышите, будет:
Сила сильного ядерного взаимодействия — зверь «Так это же период».
пострашнее. Это сила, которая склеивает вме-
сте протоны и нейтроны, а также и кварки вну- Периоды — это особого рода числа. Вероятно,
три них. Она немного сильнее, чем электричество вы знакомы с натуральными (1, 2, 3, 4…) и раци-
и ма гнетизм: д ля вычис лений на Большом а дрон- ональными числами (дробями). Квадратный ко-
ном коллайдере каждая петля означает деление рень из 2 — число не рациональное, вы не можете
не на 137, а на десять. Чтобы получить точность получить его делением двух натуральных чисел.
в десять знаков, нужно начертить десять петель. Так какое же оно тогда? Оно алгебраическое: вы
можете написать алгебраическое уравнение, ска-
Эксперименты на БАК не столь точны, как экспе- жем, х2 = 2, решение которого — квадратный ко-
рименты с электричеством и магнетизмом. На дан- рень из 2. Периоды — это следующий шаг: хотя вы
ный момент измерения этой машины только на- не всегда можете пол у чить и х из а лгебра ического
чали соответствовать вычислениям с двумя пет- выра жения, вы всегда можете пол у чить и х из ин-
лями. Тем не менее эти результаты уже достаточно теграла.
трудоемки. Например, вычисления с двумя пет-
лями, выполненные в 2010 г. физиками Витто- Почему они называются периодами? В простей-
рио Дель Дукой (Vittorio Del Duca), Клодом Дюром шем случае это буквально и обозначает то, что
(Claude Duhr) и Владимиром Смирновым (ведущий они есть: расстояние между чем-нибудь повторя-
научный сотрудник НИИЯФ МГУ. — Примеч. пер.), ющимся. Вернемся назад, в старшие классы шко-
чтобы рассчитать вероятность того, что при стол- л ы. Скорее всег о, вы вспом н и т е, к а к воева л и с си-
кновении двух глюонов образуются четыре. Они нусами и косинусами. Возможно, вы даже помни-
провели расчеты, используя упрощенную тео- т е, ч т о и х мож но об ъед и н и т ь с помощ ью м н и м ы х
рию с некоторыми специальными ухищрениями, чисел (квадратных корней из отрицательных чи-
и конечная формула едва уложилась в 17 страниц сел — другими словами, с помощью чисел, кото-
сложных интегралов. Такая длина не стала боль- рых в привычном смысле слова не существует), ис-
шой неожиданностью: все знали, что вычисления пользуя формулу Эйлера: eix = cos x + i sin x (где e —
с двумя петлями трудоемки. константа, а i — квадратный корень из –1). У всех
трех этих функций sin x, cos x и eix период равен
Пример с двумя петлями: на входе два глюона, на выходе — четыре 2 : если вы дадите х пройти от 0 до 2 , функция
повторится и вы снова получите те же самые зна-
чения.

Формула Эйлера

Глюоны eix = cos x + i sin x

Но уже через несколько месяцев ситуация из- 2 — период, поскольку это расстояние, на ко-
менилась, когда другой группе удалось получить тором значения функции eix повторяются, но вы
такой же результат в две строчки. Эта группа также можете рассматривать его как интеграл.

74 В мире науkи | [03] март 2019

Математика

Начертите график функции eix на комплексной Это было секретом, которым Гончаров поделился
плоскости: мнимые числа вдоль одной оси, дей- со Спрадлином, Вергу и Волович. Он показал им,
ствительные — вдоль другой. Она представляет к а к вз ять 17-с т ра н и ч н у ю к у ч у форм ул Де л ь Д у к и,
собой окружность. Если захотите измерить дли- Дюра и Смирнова и укоротить до чего-то похожего
ну этой окружности, вы можете сделать это с по- на алфавит из логарифмов. Этот алфавит подчи-
мощью интеграла, прибавляя каждый раз неболь- няется собственным грамматическим правилам,
шой сегмент при движении по кругу. Проделав это, основанным на соотношениях между логарифма-
получите ровно 2 . ми, и, используя эту грамматику, физики смогли
переписать результат в виде всего нескольких спе-
Формула Эйлера, представленная как окружность циальных «букв», заставив многотрудные вычис-
на комплексной плоскости, и ее развертка во времени ления физики элементарных частиц выглядеть на-
много проще.
eix = cos x + i sin x Мнимые числа eix
С помощью трюка Александра Гончарова сложная диаграмма
Действительные sin x Фейнмана представлена в виде интеграла…
числа cos x
∫Интеграл:

Площадь = … f(x)dx

Один период (2π) …который затем разбивается на «буквы», ведущие себя как логарифмы.

A C B A D E ...

Грамматика для этих «букв» основана на соотношениях между
логарифмами.

Натуральные логарифмы ln (AB) = ln A +ln B

Время Например, логарифм AB равен логарифму A плюс логарифм B

C F AB E D = C F A E D + C F B E D

И логарифм C в степени n равен n умножить на логарифм C

А что сл у чится, если вы по кру гу пройдете в не- ln Cn = n ln C
которую точку z? В этом случае вам следует ре-
шить уравнение z = eix. Возвращаясь снова в сред- Мы можем применить те же самые правила, чтобы манипулировать
нюю школу, вы, возможно, вспомните, что вам нашим алфавитом для вычисления диаграмм Фейнмана.
потребуется, чтобы решить это уравнение: на-
туральный логарифм, ln z. Вероятно, логарифмы D A Cn B A = n × D A C B A
не похожи на «периоды» так, как 2 , но поскольку
вы можете пол у чить и х из интегра лов, математи- Вспом н и м, чт о физи к и рассч иты ва ю т а м п л ит у-
ки также называют их периодами. Помимо 2 , ло- ды рассеяния, используя диаграммы Фейнмана,
гарифмы — самые простые периоды. для чего требуется вычислять интегралы. Эти ин-
тегралы — всегда периоды, временами сложные,
Конечно же, периоды, которые занимают ма- но мы часто можем разбить эти сложные периоды
тематиков и физиков, могут быть намного слож- на более простые (логарифмы), используя прием,
нее, чем то, о чем рассказано выше. В середине предложенный Александром Гончаровым, кото-
1990-х гг. физики начали классифицировать пе- ры й с та л за па лом д л я моей облас ти изу чен и я а м-
риод ы в и нт егра ла х, ко т орые рож да ю т с я из фей н- плитуд рассеяния. Мы можем упорядочить многие
мановских диаграмм, и с тех пор нашли ошелом- из используемых нами интегралов в алфавитную
ляющее множество экзотических чисел. Одна- последовательность букв, которые ведут себя как
ко примечательно, что картина, запомнившаяся логарифмы. И те же самые правила, которые при-
со времен средней школы, остается полезной. Мно- менимы к логарифмам, такие как основные зако-
гие из этих экзотических чисел, если их рассма- ны вроде ln xy = ln x + ln y и ln xn = n ln x, работают
тривать ка к периоды, можно разбить на логариф- в применении к этому алфавиту.
мы. Разберитесь в логарифмах, и вы сможете по-
нять почти все остальное.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 75

Математика

Головоломка со словами (Jeffrey Pennington) мы получили результат в форме,
позволявшей сравнить его со старыми вычисления-
Алфавитный трюк Александра Гончарова не ока- ми с двумя петлями Дель Дуки, Дюра и Смирнова. Те-
за лс я бы с тол ь впечатл я ющ и м, ес л и бы он тол ько перь вместо 17 страниц мы вывели формулу, которая
экономил место в журнале. Теперь, когда мы выу- помещалась на 800 страницах, причем она была по-
чили новый алфавит, мы можем проделывать но- лучена без вычерчивания диаграмм Фейнмана.
вые вычисления — такие, которые другими спосо-
бами выполнить невозможно. По существу, зная С тех пор мы продвинулись к еще большему коли-
алфавит, давайте отложим в сторону диаграммы честву петель, и число у частников на шей гру ппы
Фейнмана и просто угадаем ответ. выросло — к нам присоединились Дюр, Эндрю Ма-
клеод (Andrew McLeod), Симон Карон-Хуот (Simon
А теперь рассмотрим неизменный атрибут по- Caron-Huot), Георгиос Папафанасиу (Georgios
следних страниц газет — головоломки со словами. Papathanasiou) и Фалько Дулат (Falko Dulat). Мы
В головоломке у каза но, ка кие бу квы ва м потребу- работаем с семью петлями, и я не знаю, сколь-
ются и какой длины должно быть слово. ко страниц займет запись новых формул. Трюка
Гончарова недостаточно, чтобы упростить резуль-
Если вы ленивы, то могли бы заставить ком- тат, когда вы ч ис лен и я нас тол ько с лож н ы. Сей час
пьютер записать все эти буквы в любом возмож- мы рады просто тому, что это сделало вычисле-
ном порядке, а затем просмотрели бы весь список ния возможными! А пока мы сохра нили на ши ре-
и в конце концов отыскали бы слово, которое имеет
смысл, и получили решение головоломки.

Головоломка со словами: найдите буквы в кружочках Возможно, требуется найти
всего одно недостающее
LCPASIRET звено в наших данных,
MORHIAGLT чтобы разгадать загадки
LDRLCEOI физики элементарных
частиц, кажущиеся
Однако список возможных вариантов может ока- неразрешимыми
заться достаточно длинным. К счастью, в физике
мы начинаем с подсказок. Мы начинаем с алфави- зультаты в виде настолько тяжелых компьютер-
та логарифмов, которые описывают свойства, ко- н ы х фа й лов, что вы могл и бы под у мать, будто это
торые наши частицы могут иметь, такие как энер- видеоф айлы, а не текстовые документы.
гия и скорость. Затем мы начинаем выписывать
слова с помощью этого алфавита, представляя ин- Эллиптическая граница
тегралы, которые могли бы показать нам оконча-
тельный ответ. Определенные слова не имеют фи- Вспомните, что чем больше петель вы включае-
зического смысла: они описывают частицы, кото- те в расчеты амплитуды рассеяния, тем точнее
рые фактически не существуют, или диаграммы, будет предсказание. Семь петель дали бы более
которые невозможно начертить. Другие нужны, точный результат, чем две (или около того) пет-
чтобы объяснить то, что мы уже знаем: что проис- ли, — точность, которую могут дать измерения
ход ит, когда час ти ца с л и ш ком быс тро за мед л яе т- на Большом адронном коллайдере, — и точнее,
ся или ускоряется. В конце концов, мы можем со- чем современные расчеты с четырьмя петлями
кратить число слов, например, с нескольких мил- в квантовой электродинамике. И все же я сейчас
лионов до тысяч, затем до нескольких десятков сказал «дали бы», потому что есть одна загвозд-
и, наконец, до одного уникального ответа. Начав ка: наши вычисления с семью петлями использу-
с простой догадки, мы пришли к единственному ют «игрушечную модель» — более простую теорию
возможному слову, которое имеет смысл в качестве взаимодействия частиц, чем любая, описываю-
нашей амплитуды рассеяния. щ а я ре а л ьн ы й м и р. Мод ифи к а ц и я на ш и х вы ч ис-
лений таким образом, чтобы они описывали ре-
В 2011 г. Ланс Диксон (Lance J. Dixon), Джеймс альность, будет трудной задачей, и перед нами
Драммонд (James M. Drummond) и Йоханнес Хенн стоит множество сложных проблем. Например,
(Johannes Henn) использовали этот метод, чтобы на м на до буде т вн и к н у т ь в неч т о, на зы в аемое эл-
найти правильное «слово» для вычислений с тремя л и п т и ческ и м и и н т ег ра ла м и.
петлями. Я присоединился к этой группе в 2013 г.,
когда улизнул из аспирантуры на Лонг-Айленде, что- Упрощенная модель, которой мы пользуемся, ве-
бы провести зимний семестр, работая с Диксоном дет себя очень хорошо. Одна из ее привлекатель-
в Национальной ускорительной лаборатории Стэн- ных особенностей состоит в том, что для вычис-
фордского университета (SLAC). Вместе с тогда еще лений, которые мы используем, метод Г ончарова
студентом-выпускником Джеффри Пеннингтоном

76 В мире науkи | [03] март 2019

Математика

работает всегда: всегда можно разбить инте- амплитуды рассеяния с использованием эллипти-
гра л на а лфа вит логарифмов, на интегра лы вдоль ческих интегралов. Я никогда так быстро не писал
окружностей. В реальном мире этот пример упи- статьи, и в течение всего времени мы опасались,
рается в проблемы с двумя петлями: два интеграла что проиграем в гонке, что другая группа продела-
могут переплестись так, что их нельзя разделить. ет вычисления раньше нас.

Представьте два переплетенных кольца, кото- Однако никому не удалось обогнать. Но уже вско-
рые нельзя разъединить. Если вы перемещаете ре мы получили что-то вроде рождественского по-
одно кольцо вокруг другого, его поверхность опи- дарка: две статьи, написанные Дюром, Дулатом,
шет фигуру в виде пончика или тора. У тора есть Йоханнесом Бределем (Johannes Br del) и Лорен-
два «периода», два различных способа провести во- цо Танкреди (Lorenzo Tancredi), где они изложили
круг него замкнутую линию, соответствующую лучший способ обращения с этими интегралами,
двум различным кольцам. Проведите интегриро- основанный на работах математиков Фрэнсиса
вание вокруг самого круга — и получите логарифм. Брауна (Francis Brown) и Андрея Левина (выпуск-
Попытайтесь нарисовать кольцо вокруг тора — ник мехмата МГУ 1983 г., старший научный со-
и у вас не всегда получится окружность: вместо трудник Института океанологии РАН. — Примеч.
этого вы получите эллипс. Такие интегралы вокруг пер.). Эти статьи вместе с последующей, написан-
тора мы называем эллиптическими интегралами ной при участии Бренды Пенанте (Brenda Penante),
(интегралами вдоль эллиптической кривой). доба ви ли недоста ющ у ю дета ль, котора я бы ла не-
обходима: новый алфавит «эллиптических букв».
Эллиптический интеграл вокруг тора
С помощью такого рода алфавита мы можем при-
Определение Определение менить трюк Гончарова к более сложным интегра-
периода 1 периода 2 лам и начнем понимать амплитуды с двумя петля-
ми не только в упрощенной «игрушечной» модели,
Эллиптический но и также и в реальном мире.
интеграл
Если мы научимся выполнять вычисления с дву-
Понимание эллиптических кривых приводит мя петлями для реального мира, если вычисле-
к некоторым хорошо известным сложным мате- ния в рамках Стандартной модели удастся под-
матическим задачам. Некоторые из них настоль- нять на новый уровень точности, то мы сможем
ко трудны, что организации вроде Агентства на- увидеть, совпадают ли данные Большого адрон-
циональной безопасности используют их, что- ного коллайдера с ее предсказаниями. И если ока-
бы зашифровать секретную информацию, исходя жется, что это не так, у нас появятся все основа-
из предположения, что никто не может решить ния считать: происходит нечто абсолютно новое,
их достаточно быстро для того, чтобы взломать что наши теории объяснить не в состоянии. Воз-
код. Задачи, которыми мы интересуемся, не на- можно, требуется найти всего одно недостающее
столько неразрешимы, но они, тем не менее, тоже звено в наших данных, чтобы продвинуть физику
сложны. При этом с увеличением точности изме- элементарных частиц к следующей границе, что-
рений на Большом адронном коллайдере эллип- бы разгадать эти давние загадки, которые кажут-
тические интегралы становятся все более и бо- ся неразрешимыми.
лее необходимыми, подстегивая группы во всем
мире к освоению новой математики. Ускоритель Перевод: А.П. Кузнецов
был остановлен в конце 2018 г. для модернизации,
но у ученых по-прежнему горы данных, которые ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
необходимо просмотреть. Ускоритель снова зара-
ботает в 2021 г. и будет производить в десять раз Берн Ц., Диксон Л., Косоуэр Д. Петли, деревья и новая
больше столкновений, чем ранее. физика // ВМН, № 7, 2012.

Временами от скорости, с которой развивает- Classical Polylogarithms for Amplitudes and Wilson Loops.
ся эта область исследований, у меня захватывает A.B. Goncharov et al. in Physical Review Letters, Vol. 105, Arti-
дух. Прошлой зимой с группой сотрудников — Ма- cle No. 151605; October 7, 2010. Препринт доступен по адресу:
клеодом, Спрадлином, Жакобом Буржели (Jacob ht t ps://a r x i v.org/a bs/10 0 6.5703
Bourjaily) и Маттиасом Вильхельмом (Matthias
Wilhelm) — я окопался в Принстонском универ- Bootstrapping Six-Gluon Scattering in Planar N=4 Super-Yang-
ситете. За две недели мы продвинулись от схемы Mills Theory. Lance J. Dixon et al. Presented at the 12th DESY
в общих чертах к полноценной статье, вычисляя Work shop on Element a r y Pa r t icle Physics, Wei ma r, G er ma ny, Apr i l
27– M ay 2, 2014. Пр еп ри н т до с т у пен по а д р е с у : ht t ps://a r x iv.org/
abs/1407.4724

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 77

Устойчивое развитие

УСТОЙЧ И ВОЕ РАЗВИТИ Е

чСтмообжыезмалмиедмлыитуьдиа ллиитдьаджоестпаотвоечрнноуСтьОв2 сипзяаттьмосферы,
изменение климата?

Ричард Коннифф

Нагнетательная скважина на исландской
геотермальной электростанции Хедлисхейди
закачивает рассол вместе с захваченным
игозрвноызхдупхоарCоOд2 в глубоколежащие горизонты

78 В мире науkи | [03] март 2019

Устойчивое развитие

НА ЕЖ А

Photographs by Liz Tormes

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 79

Устойчивое развитие

ОБ АВТОРЕ

Ричард Коннифф (Richard Conniff) — писатель, удосто-
енный наград. Среди его книг пользуется известностью
«Искатели видов: герои, дураки и безумная погоня за жиз-
нью на Земле» (The Species Seekers: Heroes, Fools, and the Mad
Pursuit of Life on Earth, 2011).

е так давно казалось, что сокращение выбросов пар-
никовы х газов спасет мир от изменения климата —
как и замена электростанций на ископаемом то-
пливе на чистые источники энергии, эффективная
эксплуатация автомобилей и зданий, переход на све-
тодиоды, снижение употребления мяса и т.д. Сокра-
щение эмиссии и продвижение возобновляемых ис-
точников энергии представлялись верным отве-
том даже Межправительственной группе экспертов
по изменению климата (МГЭИК) в 2005 г. Однако
принятая стратегия не сработала, как планирова-
лось. Эмиссия в глобальных масштабах не уменьшается, а наоборот увеличивается.
И сегодня становится очевидным, что даже сведение годового объема нетто-выбро-
сов до нулевого значения к 2050 г. во всем мире будет недостаточной мерой.

Чтобы предупредить распад экономики и окружа- и климатических изменений им. Меркатора в Гер-
ющей среды, как утверждают климатологи, мы мании. Он вместе с соавторами предупредил
должны достичь негативной эмиссии. Выполнение в Environmental Research Letters, что это вопрос
этой задачи означает удаление миллиардов тонн «безотлагательной необходимости», если челове-
д вуокиси у глерода из атмосферы ка ж д ый год. Это чество надеется ограничить потепление до 1,5° C.
все равно что сказать, что мы больше не можем вы- Почти все страны планеты поддержали это пред-
носить мусор, но нам постоянно надо убирать тот, ложение, принимая во внимание серьезное отсту-
что мы выбросили в прошлом. пление от 2° C, оговоренных в Парижском соглаше-
нии по изменению климата в 2016 г. В настоящее
Негативная эмиссия превратилась в широких время наблюдается потепление около 1° C по срав-
масштабах в «биофизическую потребность» для нению с доиндустриальным периодом, и каждые
достижения смягчения климатического воздей- десять лет происходит повышение на 0,2° C. В ок-
ствия, согласно определению, данному в работе тябре 2018 г. в специальном докладе МГЭИК выска-
2018 г., выполненной под руководством Яна Минк- зала опасение, что у нас в запасе всего лишь 12 лет,
са (Ja n C. Min x) из Нау ч но-исс ледовате л ьского и н- чтобы избежать опасности соскользнуть с 1,5° C,
ститута глобальных объектов всеобщего д остояния

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5° C, в этом столетии страны должны убрать из атмосферы Земли
1 трлн выбросов двуокиси углерода.

Решающее значение будет иметь определение оптимальной комбинации методов удаления СО2. Установки, захва-
тывающие углекислый газ из воздуха, смогут удалить 250 млрд т к 2100 г. Восстановление леса на вырубках сможет до-
вести результат до 180 млрд т.

Диапазон чистых затрат составляет $0–300 за тонну. Пока использование удаленного СО2 не выйдет на широкую
рыночную дорогу, налоги на выбросы диоксида углерода могут стать лучшей поддержкой разработке технологий.

80 В мире науkи | [03] март 2019

Устойчивое развитие

12

Установка компании Climeworks вса-
стыавтаеетльCвOн2уитзраиткмуопсофлаер(2ы) (1). Нагне-
закачивает
газ более чем на 700 м под землю, где
он вступает в реакцию с базальто-
выми коренными породами, при этом
образуются карбонаты, видимые как
3 белые потеки на образце керна, выре-

занного из толщи базальта (3).

то есть с того уровня, который был принят боль- и хранению СО2 уже с 2030 г.,
шинством ученых как предельный, если мы хотим, то есть всего через 11 лет. Это
чтобы наша жизнь не изменилась. может означать введение в строй
огромных механизмов добычи
Пребывание в этих рамках предписывает вы- углекислого газа из воздуха или
полнение определенного «углеродного бюджета» — разработку биоэнергетических
суммарного количества углекислого газа, кото- установок, сжигающих древеси-
рое мы можем добавить в атмосферу, чтобы по- ну, поставляемую на основе не-
тепление не вышло за установленные пределы прерывного цикла возобновле-
температуры. При нынешних темпах выбросов — ния, и применяемых для улав-
40– 50 млрд т в год — вероятно, остается только ливания СО2 с последующим
пять лет на выбросы СО2 при развитии сценария захоронением глубоко под зем-
1,5° C, по расчетам Минкса с соавторами. После лей. Их дополнят старые техно-
чего ка жда я дополнительна я тонна должна будет логии: посадки на месте выру-
возмещена равнозначным изъятием. По подсчетам бленных лесов или расширение
группы Минкса, мировое сообщество должно бу- существующих, мелиорация пахотных и пастбищ-
дет убрать от 150 млрд т до более 1 трлн т диокси- ных земель для удержания большего количества
да углерода из атмосферы к 2100 г., или приблизи- углерода, дробление и распространение опреде-
тельно 2–16 млрд т в год, начиная с 2050 г. ленных видов горных пород, поглощающих СО2.
Надо сказать, что большинство высоких техно-
Для выполнения этой задачи, как считают логи й по за х ват у д вуок иси у глерода на ход ят с я все
Минкс и его команда, нам надо начать строить еще на ранних стадиях разработки. Они требуют
в год несколько сотен установок по улавливанию огромных финансовых вложений при значитель-
н ы х риска х неудач, в лек у т за собой серьезн ые по-
бочные последствия, в том числе они вступают
в конкуренцию за землю, что сегодня наблюдается
на примере выбора — прокормить людей или дать
приют дикой природе.
И все же улавливание двуокиси углерода в мас-
совом порядке представляется единственно воз-
можным вариантом. Когда в 2017 г. статистик
из Вашингтонского университета Эдриан Рэф-
тери (Adrian E. Raftery) и соавторы опубликова-
ли исследование в Nature Climate Change, где рас-
сматривались современные тенденции без уче-
та технологий негативной эмиссии, они пришли

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 81

Устойчивое развитие Как выстраиваются
методики удаления СО2
Сравнение методов
Которая из технологий может помочь изъять больше всего двуокиси углеро-
Прямоугольники показывают да в 2050 г.? Как дорого они обойдутся? В больших квадратах сравнивают-
разброс величин, согласно ся подходы. Числовые данные получены в результате метаанализа много-
экспертной оценке. Внесение численных исследований, выполненных экономистом Забине Фусс и ее
удобрений в океан (F) коллегами. Отдельно вынесены диаграммы с подробными оценка-
не включено. ми, взятыми из исследований и экспертиз команды Фусс.

Шкала отдельныхПрямой захват воздуха Выделенные диаграммы (фиолетовый)
диаграмм (лиловые)
может быть расширена Цветом обозначен диапазон величин, полученных
или сужена для лучшего на основании множества исследований. Чем тем-
рассмотрения. нее, тем сильнее перекрытие.

СО2E Выветривание Совпадение исследований

200 В G D 6 Потенциальное удаление
Биоэнергетика углекислого газа
300 упСгоелчкевврееосдтарация Слабое Сильное
5
Стоимость удаления СО2

Стоимость в 25–75 процентиль оценок Красными
гигат4оннах) Экспертная оценка линиями
на основе метаанализа обозначены
СО2 исходные
(в данные для
удобства
г. сравнения

тонны 3
2050

Биоуголь в

СО 100А С Предпол1агаЛеесмоореаиззвъе2ядтеинеиеСО
2
(в 8
10
2
Высокий
долларах 400
300
200
100
США) Ниже Потен4циал6
Цена
Выше 2

0
0

B 0
0
Биоэнергетика со связыванием и хранением углерода
Низкий
ппРоеарсдтезеренамибляаю,тпыновагалвюоещтчснаяоювещтхоирепалнСиеОвн2о,ис.ежС. ОПи2груаодюиатзлсвяяоеддтслстяявивоыздраакаеабтчодитвокахиеоэтднс,еянргоглишуибиоирклооикое
применение чревато использованием сельскохозяйственных площа-
дей, необходимых для выращивания продовольственных культур.

СО2

Graphics by Pitch Interactive, Illustrations by Ben Gilliland А C

Лесовозобновление и облесение Биоуголь

Посадки деревьев ведутся на вырубках или для расшире- Растительная масса, органические удобрения или отходы нагреваются
иниз яатсмущосефсетвруыюищпирхеоплборщазаудюетйелгеосва.сДвеорйепврьиярпоосгтл,овщклаюючтаСяО2 в отсутствие кислорода, при этом образуются биотопливо и био-
корни. Торговля древесиной и практика ведения хозяйства уголь — своего рода древесный уголь, насыщенный диоксидом углеро-
должны быть реформированы. да. Он разбрасывается на сельскохозяйственных полях для улучшения
спвроиймситвнипмоачвлыьн, одмоппоолтнриетбеллеьнниоисэвняезрыгвиаиямСОож2. еМтабсысотьвоперопбрлоеимзваотдичснтвоо.
82 В мире науkи | [03] март 2019

Устойчивое развитие

Положительный Поднимутся За и против
Ограниченный Не изменятся
Отрицательный Упадут Технологии улавливания угле-
ТЗЗЗССРЭЭБВКАПППДНтеааакнлаиолоороыоггохчзееоттьовмлноиррнегнеерддбреодыяяисгмннеооаенчыоеззтчезвоццйаднвмннсвтпесснеииоиоыиеесатиотфчааочлсекнньчрвенллпоеькаииенипьрооссбоясееиееснтчкырпкгктрагвпввиаааэоьосяоооезеыеяктвпзчрниуопоменывдтнненвркоеухоаеогтеонзгхчягйоаииоамркабсввдтузаимтеионуыокоCзьстбпив2щOоиолыепвм*ичсавоитиссавнвтаооьсдтыь рода в 2050 г. (ряды) могут со-
Обратимый провождаться положительными
Неопределенный и отрицательными побочными
Стабильный эффектами (кружочки). В колон-
ке «Техническая готовность»
Лесное хозяйство Побочные последствия Тенденции после 2050 г. показано, какой набор подходов
Биоэнергетика можно применять в это время.
Биоуголь Категория «Долговечность» ото-
Выветривание бражает, может ли сохраненный
С«ОО2бурйаттиисмныойв»а—в автымсооскфиейрруи: ск
Прямой захват воздуха возврата; «Стабильный» — низ-
Удобрение океана кий риск (алмазы). Пойдут ли
Секвестрация потенциальные возможности
углерода в почве секвестрации или ее стоимости
вверх или вниз после 2050 г.,
* Из подземных хранилищ. показано справа (треугольники),
определено на основе данных
ограничения землепользова-
ния. Последствия оцениваются
главным образом по опублико-
ванным материалам.

СО2 СО2

D $200$400$600$80 $01000 F $20 $40 $60 $80$100
$0 $0
0 0

20 10
40 20
60 30
80 40
100 50

Усиленное выветривание Удобрение океана
Горные породы измельчаются в пыль. Будучи разбросанными над Железные опилки разбрасывают в море, способствуя размножению
пборлыязмгаин,ноынми исвняаздыовкаеюатнCоOм2,иознвиорзедаугхиариуюудтосбмрояюрсткпоойчввоуд. Боуйд, упчеирер-аз- мплаатнекртиоанла.,ПкоостлоероытймвибриарнаиеятмCоOр2 искпирееоврргаащнаиезтмеыгоосвесдаахюатранаи клеточный
ивопдеяреCOно2 вс карбонаты, выпадающие на дно морское. Размалывание дне океана.
горных пород важны, но экономически зависимы. Успех недолговечен, а изменение экосистем рискованно, поэтому экспер-
ты не включили этот метод в комплексную оценочную диаграмму.
-$40 $0$40$80$120$160$200
СО2 СО2 0
2
$200$400$600$80 $01000 6
$0 10
0 14

2,5 SOURCE: “NEGATIVE EMISSIONS—PART 2: COSTS, POTENTIALS AND SIDE EFFECTS,” BY SABINE FUSS ET AL.,
5 IN ENVIRONMENTAL RESEARCH LETTERS, VOL. 13, NO. 6, ARTICLE NO. 063002; JUNE 2018
7,5 G
10
E Секвестрация углерода в почвах

Прямой захват воздуха Дюиткеогроавсвтуещщиеестивлоиккоурлньетуйр, знаыкерреапслтяеянтиаякпиомглообщраазюотмCуOг2лиерпордеовбпроачзвуе- .
Технологии обработки почвы смогли бы усилить секвестрацию угле-
Установка втягивает окружающий воздух и химическим путем от- рода и повысить урожайность растительных культур. Перспективы
дПерлеядептоCлOаг2,акеомтаоярсытйозиамкоасчтиьвваыетссоякап,ондозсемралзювинтаивеемчнтоеехнхорлаонгеинйие. долгосрочного применения могут быть ограничены, поскольку почвы
ожидается ее снижение. (Данных для оценки потенциальных воз- способны содержать только определенное количество углерода.
можностей не имеется.)

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 83

Устойчивое развитие

к заключению, что мы стоим на пути дости-

жения рубежа потепления в 3,5° C к концу

столетия при его вариабельности от 2° C до

4,9° C. В более позднем исследовании, опубли-

кованном в Proceedings of the National Academy

of Sciences (PNAS), Янъян Сюй (Yangyang Xu),

климатолог из Техасского сельскохозяйствен-

ного и политехнического университета, и его

коллега уточнили, что потепление более 3° C

относится к категории «катастрофическое»,

а выше 5° C определяется ка к «су щественна я

угроза большинству населения».

Предположим, что в этом столетии необхо-

дим 1 трлн т негативной эмиссии: в среднем

20 млн т в год с 2050 по 2100 г. Какую долю

этого пирога может обеспечить каждое из воз-

можных средств и по какой цене? Учитывая

конкурентность в использовании определен-

ных ресурсов, таких как, например, земель-

ных, какое же сочетание средств стоит счи- Биоуголь, удобрение, сделанное путем нагревания куриных отхо-
тать наилучшим для применения? И можем дов со щепой, которые иначе бы выделяли CO2 во время гниения
ли мы собрать всю политическую волю, чтобы

осуществить негативную эмиссию, одновремен- Research Letters, дается более трезвая оценка. За-

но радикально снизив текущий выброс двуо киси бине Фусс (Sabine Fuss) из института им. Меркато-

углерода? ра и ее коллеги рассмотрели стоимость, побочные

Очистить ветер действия, устойчивость окружающей среды и дру-
гие факторы, относящиеся к секвестрации двуоки-

На поле застывшей лавы с разбросанными валуна- си углерода, и потенциальные возможности семи

ми и пятнами мха, у подножия гор близ Рейкьяви- основных способов ее осуществления. Фусс с соав-

ка, установка величиной с гараж для одной маши- торами определила возможности прямого захвата

ны пропускает воздух через химический фильтр, для 2050 г. лишь в размере от 500 млн т до 5 млрд т

очищающий от углекислого газа. Она приводит- в год, подытоживая для всего столетия показатель

ся в действие сбросом тепла близлежащей геотер- 25– 250 млрд т по цене $100–300 за тонну. Что каса-

мальной электростанции и закачивает собран- ется перспективы, то каждый наш автомобиль вы-

ную двуокись углерода на 700 м под землю, где брасывает обычно по 4,6 т СО2 в год.
затем газ реагирует с базальтовыми породами И в самом деле, захват воздуха, по словам Джеймса

и превращается в твердое ископаемое. Швейцар- Маллигана (James S. Mulligan) из Программы по из-

ская новаторская компания Climeworks впервые учению продовольственных, лесных и водных ре-

в мире запустила завод по прямому захвату возду- сурсов Института мировых ресурсов, не представ-

ха и хранению СО2. На нем из атмосферы ежегодно ляется «серебряной пулей». Он говорит: «Это не бле-
изымается 50 т диоксида углерода. стящий объект исследования. Он ужасен. Но нам он

Прямой захват и хранение — вероятно, самый необходим». Некоторые из исследователей заявляют,

прямой путь к негативной эмиссии, когда множе- что они могли бы снизить затраты до $100 за тонну.

ство последователей станут добывать СО2 в не- Минкс поясняет, что может быть слишком поздно,
бесах и закапывать его. По мнению ученых, бла- если выполнение этой задачи должным образом зай-

годаря данной технологии возможно удалять мет более 60 лет, как это случилось с переходом ис-

10–15 млн т двуокиси углерода в год до конца сто- пользования солнечной энергии со спутников с кон-

летия, а несколько специалистов полагают, что ца 1950-х гг. на широкий рынок в наши дни.

и 35–40 млн т. Такие привлекательные перспекти- При прямом захвате воздуха также потребляет-

вы вызывают беспокойство климатологов, так как ся огромное количество электроэнергии. Извлече-

могут спровоцировать недобросовестное отноше- ние 1 млн т СО2 в год потребует выработки элек-
ние: люди способны решить, что можно повреме- тростанцией 300–500 МВт, согласно расчетам

нить с сокращением использования ископаемого Дженнифер Уилкокс (Jennifer Wilcox), химика-тех- JEFF HUTCHINS Getty Images

топлива в надежде на более позднее технологиче- нолога, профессора Вустерского политехнического

ское спасение. института. Если электростанция работает на угле,

В самом тщательном обзоре способов изъятия она может также дать больше вредных выбросов,

СО2, сделанном по материалам еще одного иссле- чем поглотить двуокиси углерода. При использова-
дования 2018 г., обнародованном в Environmental нии электроэнергии от солнечных или ветровых

84 В мире науkи | [03] март 2019

Устойчивое развитие

станций надо учесть, что они займут много места э того, вполне очевидно, что для лесопосадок подой-
на земле, которая может потребоваться для сель- дут земли, когда-то расчищенные под земельные
ского хозяйства или природоохранной деятельно- у год ь я и л и пас т би ща, но затем заброшен н ые вви-
сти. И, что очевидно, 1 млн т едва ли составит про- ду их неплодородия. Восстановление 5 млн км2 по-
рыв к цели в 200 млрд т в год. добных земель могло бы дать изъятие 3,7 млрд т
диоксида углерода в год при соответствующем фи-
Возводя подобные заводы сегодня, важно было нансировании, согласно исследованию 2015 г.,
бы на дальнейшую перспективу этого столетия п роведен ном у под ру ководс твом Р и чарда Хоу тона
разрабатывать эффективные конструкции, при- (Richard Houghton) из Научно-исследовательско-
меняемые в более широких масштабах. Однако го центра в Вудс-Холе и напечатанному в Nature
Роджер Айнс (Roger Aines), руководитель Энерге- Climate Change.
тической программы Ливерморской националь-
ной лаборатории им. Лоуренса, отмечает: «Если Бронсон Гриском (Bronson Griscom), заведую-
осуществить прямой захват 20 млн т воздуха се- щий научными исследованиями лесного углеро-
годня, то это было бы плохое обращение с вашими да в природоохранной организации Nature Con-
деньгами. Потребовалось бы много солнечной и ве- servancy, а также материалами по решению кли-
тровой энергии, и если у вас есть это количество, матических проблем в PNAS, дает пояснения, что
то лучшее использование — послать его в элек- превращение всех выпасов, которые когда-то были
тросети и отключить угольные электростанции». покрыты лесом, снова в лесные у годья может обе-
Ограничение производства новой эмиссии до сих спечить 10 млрд т негативной эмиссии в год. Это
пор приоритетно. уже значительная часть очищения от двуокиси
углерода, необходимая ежегодно. Однако такая ак-
Портфолио решений ция может повлечь за собой глобальный сдвиг к от-
казу от потребления мяса — тенденции, противо-
В исследовании Фусс не раскрываются потенци- положной нынешней.
альные возможности семи технологических при-
емов улавливания двуокиси углерода, поскольку Фусс с соавторами предсказывают более скром-
некоторые из них соперничают за использование ные перспективы. Деревья живут и умирают, а это
одних и тех же ресурсов. Так, например, слишком значит, что они поглощают углерод сегодня, что-
бол ьш ие лесопоса д к и за й м у т п лоща д и, необход и- бы потом в этом или следующем столетии его от-
мые для выращивания биотоплива, а производ- дать. Общая величина секвестрированного СО2
ство слишком большого количества биоэнергии та к же, возмож но, буде т у мен ьшатьс я по мере зре-
может конкурировать с методом прямого захвата лости леса, поскольку его рост будет замедлять-
воздуха в сфере подземного депонирования углеро- ся. Пожары, вырубки леса и изменение климата
да. Климатологи настаивают, что необходимо оп- повышают риски. Тем не менее расширение лес-
тимизировать сочетание методов. ных массивов может служить временной критиче-
ской мерой, в т о врем я к а к п ря мой за х ват возд у х а
Пит Смит (Pete Smith), почвовед, занимающийся и другие технологии вырастут в масштабах. Фусс
глобальными изменениями, профессор Абердин- определяет потенциа л уда ления двуокиси у глеро-
ского у ниверситета, ви дит один из прямы х п у тей да на уровне 500 млн — 3,6 млрд т в год к середине
формирования набора средств в пропорциональ- столетия. Это может послужить достижению по-
ном увеличении всего того, что известно, как де- ставленной на наше столетие цели в 1 трлн т в раз-
лать. Мы знаем, как сажать деревья. Нам известно, мере 25 –180 м л н т по цене о т $5 до $50 за т он н у.
как восстанавливать торфяные болота, в основном
посредством поднятия уровня грунтовых вод, ког- Более эффективное управление может увели-
да торфяник за держивает двуокись у глерода вме- чить выгоды. Гриском отмечает, что в юго-восточ-
сто ее выделения. Мы знаем, как улучшить по- ной части США на лесопосадках заготовки сосны
чву и содержание СО2 в ней. И все с помощью сти- ладанной сознательно проводятся за несколько
мулирования тех средств, которые относительно лет до достижения оптимальной зрелости дере-
легки в исполнении и могут быть применены сра- вьев. Разрешение продажи квот на выброс двуо-
зу. Таким образом, это, вероятно, и есть один путь киси углерода, покрывающих годы дополнитель-
из возможных для достижения цели. ного роста, позволило бы отложить лесозаготовки
до опти ма л ьного возрас та деревьев, п ри этом воз-
Рассмотрим облесение. Прискорбно отмечать росли бы ка к за готовки древесины, та к и количе-
это, но тропические леса мира стали источником, ство СО2, отправленного на хранение.
а не поглотителем двуокиси углерода в результа-
те вырубки и сжигания деревьев или деградации Аналогичным образом выращивание азото-
разоренных лесов. Возвращение лесов на терри- фиксирующих растений на пастбищах и переход
торию негативной эмиссии прежде всего потре- к более разумной системе пастбищного севообо-
бует проведения серьезных реформ на междуна- рота способствовали бы как более продуктивно-
род ном ры н ке д ревеси н ы, ко т оры й на ход ит с я под му выпасу, так и лучшему подземному хране-
сильным давлением незаконной торговли. Помимо нию углекислого газа. По осторожным расчетам

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 85

Устойчивое развитие

Фусс, благодаря усовершенствованиям секвестра- возможности этого метода как 2–4 млрд. т в год
цию у глерода в почве можно довести до 5,3 м лрд т по цене от $50 до $200 за тонну. Ее команда делает
в год — 265 млрд в этом столетии — по цене от $0 вывод, что подкормка удобрениями океана — вбра-
до $100 за тонну. сывание измельченного железа или других пита-
тельных веществ в океан для усиления роста водо-
Все это можно рассматривать как дополнение рослей и разных видов планктона, поглощающих
к получению биоугля. Данный процесс удаления двуокись углерода, — будет слишком неэффектив-
СО2 состоит в том, что в специальной печи под дей- на и кратковременна, чтобы оправдать возможное
ствием тепла при отсутствии кислорода биомас- неблагоприятное воздействие на экосистемы. «Это
са превращается в форму древесного угля, а также нежизнеспособная стратегия негативной эмис-
образуются полезные побочные продукты, такие сии», — пишут они.
как бионефть и синтетический газ. Применение
древесного угля на пашнях дает связывание ди- Прибыль, а не затраты
оксида углерода в почве и улучшает урожай. Од-
на ко пока не т п ри меров ш и рокого испол ьзова н и я Куда же нас ведут расчеты? В исследовании Фусс
биоугля. Фусс с соавторами считают, что он мо- они составляют разброс от 150 млрд т до чуть бо-
жет оправдать доверие как источник от 300 млн лее 1 трлн т к 2100 г. Последнее число как будто
до 2 млрд т годового изъятия двуокиси углеро- должно решить наши проблемы. Но мы даже не мо-
да по цене $90–120 за тонну, что соответствует жем толком подытожить все расчеты, поскольку
15 – 100 м л рд т д л я с т оле ти я. разные методы вступают в противоречие. Фусс по-
лагает, что все, что мы можем сделать, — это ис-
Еще од и н ме т од, п ри в яза н н ы й к зем ле, пол у ч и л пользовать их взаимовыгодные соединения. На-
название «биоэнергетика со связыванием и хра- пример, усиление выветривания можно проводить
нением углерода» (BECCS). Первые планы многих на той же территории, где выра щиваетс я биомас-
стран, принявших парижские обязательства, ос- са для BECCS.
новывались на нем, хотя он до сих пор вызыва-
ет горячие споры. На электростанции сжигают- Ученые утверждают, что все подходы нужда-
ся дрова, сельскохозяйственные отходы и другое ются в значительных инвестициях в исследова-
энерге ти ческое сы рье из биомассы, та кое ка к, на- ние и разработку. Айнс из Ливерморской нацио-
пример, просо прутьевидное. Первоначально эти нальной лаборатории им. Лоуренса говорит: «Это
источники энергии поглощают двуокись углеро- станет долгой и трудной битвой». Но органы госу-
да из атмосферы по мере роста или накопления. дарственного управления с неохотой оплачивают
При горен и и она вновь освобож дае т с я, но ула в л и- расходы на технологии негативной эмиссии, ру-
вается в дымовой трубе электростанции и отсы- ководствуясь идеологической ставкой на победи-
лается на вечное хранение глубоко в толщу гор- телей и пресловутыми промахами прошлых ин-
ных пород. Надо сказать, что некоторые сторон- вестиций. Министерство энергетики США, на-
ники этого метода не отрицают, что залесение под пример, потратило огромные суммы на проекты
массовое производство биоэнергии может погло- по улавливанию СО2 в целях реализации выработ-
тить много пахотных угодий мира, угрожая про- ки электроэнергии на «чистом угле». Южная ком-
изводству продуктов питания и охране природы, пания отказалась в 2017 г. от последних попыток
так же как и удаление СО2 другими способами вро- в окру ге Кемпер, штат Миссисипи, переведя элек-
де разведения лесов и секвестрации почвой. Из- тростанцию с чистого угля на природный газ по-
влечение выбросов из труб также резко снижает сле затрат в $7,5 млрд.
производительность электростанций, по крайней
мере при использовании современных технологий. Налог на выбросы двуокиси углерода помог бы
В результате Фусс оценивает устойчивый выход обойти политику выбора победителей, установив
от применения BECCS на уровне только 2 млрд т цену на эмиссию — стоимость выбрасывания му-
в год, то есть значительно ниже, чем другие ис- сора в атмосферу. В результате появилась бы ры-
следователи, и по цене $100–200 за тонну. К 2100 г. ночная заинтересованность как в сокращении
в этом случае, по расчетам Фусс, негативная эмис- выбросов в настоящее время, так и позднее в воз-
сия будет составлять 100 млрд т. мещении затрат за прошлую эмиссию. В Велико-
британии такие налоги, приблизительно в размере
Остаются на рассмотрении еще два способа сни- $25 на тонну, налагаются прежде всего на тепло-
жения уровня СО2. Усиленное выветривание экс- вые электростанции, которые наполовину сокра-
плуатирует естественный процесс: углекислый газ тили выбросы СО2 с 2015 по 2016 г. Следует отме-
в атмосфере превращается в карбонат при взаимо- тить, что большинство правительств ведут себя
действии с определенными видами дробленой гор- уклончиво, считая налоги слишком радикальной
ной породы. Остается ответить на вопрос, удастся мерой спасения экономики, построенной на иско-
ли ученым найти способ, чтобы экономически це- паемом топливе.
лесообразно раздробить нужную породу в порошок
и ускорить природный процесс. Фусс о ценивает За редким исключением акционерные компа-
нии также не расположены вкладывать средства

86 В мире науkи | [03] март 2019

Устойчивое развитие

в технологии очистки от СО2, поскольку до по- многих». На случай, если и это послание окажется
следнего времени они не видели здесь рыночных не с л и ш ком у бед ите л ьн ы м, Х а нс Йоа х и м Ше л л ьн-
рычагов. С их точки зрения укрепление климата хубер (Hans Joachim Schellnhuber), заслуженный
имеет общественное значение, на чем нельзя за- директор Потсдамского института исследований
работать. Однако ситуация может измениться, по- воздействия на климат, сообщил корреспонден-
скольку в начале 2018 г. Конгресс США одобрил па- там, что конечные последствия могут быть тако-
кет налоговых льгот, неожиданно поддержанный вы, что мир сможет поддерживать жизнь только
обеими партиями. Благодаря так называемой за- 1 млрд людей — по сравнению с 7,5 млрд, прожи-
конодательной инициативе 45Q были значитель- вающими в нем в настоящее время.
но повышены налоговые скидки, которые компа-
нии могут затребовать в следующие 12 лет не толь- Даже сегодня некоторые политические деятели
ко за улавливание двуокиси углерода и подземную видят изменение климата в туманном свете, не-
секвестрацию из расчета $50 на тонну в налого- смотря на исчерпывающие доказательства того,
вых льготах, но и за использование СО2 самыми что это и есть наше мрачное настоящее и еще бо-
различными способами. лее мрачное будущее. В замешательство приводят
технологии негативной эмиссии, даже сами уче-
Больше всего разногласий вызывает добыча ные не имеют о них четкого представления. Сте-
нефти с применением методов повышения нефте- фани Роу (Stephanie Roe), эколог из Виргинского
извлечения. Нефтяные компании покупают ди- университета, говорит о повышении содержания
оксид углерода, перегоняют его по трубопроводу двуокиси углерода в почве: «Все толкуют о зависи-
и закачивают в истощенные нефтяные скважи- мости от того, что представляет собой субстрат,
ны, выдавливая остатки нефти, которую не могли в какой части мира вы находитесь, какие здесь
извлечь обычным способом. Решение по измене- осадки и температурный режим».
нию климата, включающее увеличение производ-
ства ископаемого топлива, звучит по-оруэлловски Исследователи также погрязли в спорах о том,
двусмысленно, и ряд экологов раскритиковали 45Q может ли какой–либо из методов удаления угле-
как еще одну замаскированную программу, под- кислого газа, не говоря обо всех, довести результат
держивающую использование ископаемого топли- до уровня миллиардов тонн в год. Брендан Джор-
ва. Однако добыча нефти вторичным методом мо- дан (Brendan Jordan) из Института Великих рав-
жет послужить сокращению имеющейся эмиссии, нин в Миннеаполисе поясняет: «Возможно, слиш-
так как СО2, в основном полученный из природно- ком много внимания уделяется зависящему от об-
го газа или при производстве этанола, изолирует- стоятельств масштабу. Я боюсь, что это ослабляет
ся под землей. Некоторые защитники окружающей нас, тогда как мы не можем себе позволить ника-
среды, например Курт Уолцер (Kurt Waltzer) из Ра- кой с лабости». На м на до начинать добиватьс я не-
бочей группы по очищению воздуха (Clean Air Task гативной эмиссии, невзирая на неясности, по-
Force), утверждают, что внедрение выловленного скольку они обыденны и мелки в сравнении с по-
диоксида углерода в энергетические технологии, ложением дел, когда мир остановился, как в игре
а не технологии выбросов — первый шаг на пути «Музыкальные стулья», на той грани изменения
к широкому коммерческому применению удале- климата, где места, чтобы сесть, не хватает для
н и я у глек ис лого газа. Вновь за х вачен н ы й СО2 п ре- 6,5 млрд людей.
вращается в продукцию, которая покупается или
продается, а не становится бременем расходов. Это Перевод: В.И. Сидорова
могло бы стать ключевым поворотом к окончатель-
ной негативной эмиссии.

Время действовать ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ

Способен ли набор методов снижения уровня СО2, Бие л ло Д. И л л юзи я ула в л и в а н и я CO2 // ВМ Н, № 5 – 6, 2016.
налогов и рыночных механизмов помочь добить- Natural Climate Solutions. Bronson W. Griscom et al. in Proceed-
ся цели в 1 трлн т к 2100 г.? Жаркое лето 2018 г., ings of the National Academy of Sciences USA, Vol. 114, No. 44, pages
возможно, стало поворотным моментом. Амери- 11, 6 45 –11650; October 31, 2017.
канский Запад был в огне пожаров. Люди на че- Negat ive Em issions — Pa r t 2: Cost s, Potent ia ls a nd Side Ef fect s.
тырех континентах подвергались волнам жуткой Sabine Fuss et al. in Environmental Research Letters, Vol. 13, No. 6,
жары. В Японии тысячи пострадавших от солнеч- A r t icle No. 0 6 30 02; Ju ne 2018.
ного удара попа л и в бол ьн и ц у в т ечен ие од ной не- Technological Carbon Removal in the United States. James Mul-
дели. Климатологи перешли от осторожности в со- ligan et al. World Resources Institute, September 2018.
общениях к прямому предупреждению в PNAS, что
дальнейшее потепление несет угрозу превращения
нашей планеты в «теплицу, которая будет с тру-
дом поддаваться контролю и станет опасной для

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 87

Медицина

п

88 В мире науkи | [03] март 2019

пПопрынаавтоку

МЕДИЦИНА

Большинству онкологических больных, никогда
не попадающих в число испытуемых, на которых апробируют

новейшие препараты, не удается это из-за невозможности
преодолеть препятствия, стоящие на пути врачей
муниципальных больниц

Дэвид Фридман

Illustration by Kotryna Zukauskaite Новейшие эффективные препараты ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Чтобы решить проблему, необходи-
апробируются на пациентах в ходе кли- мо уменьшить нагрузку на медицин-
нических испытаний, и онкологические К сожалению, для таких испытаний ский персонал муниципальных больниц,
больные, принявшие в них участие, ча- нередко не набирается достаточно- связанную с включением их пациентов
сто живут дольше, чем те, кто получает го числа участников, в частности пото- в число испытуемых, и усовершенство-
стандартное лечение. му, что большинство больных просто вать систему отбора подходящих кан-
не знают об этой опции, а лечащие вра- дидатов.
чи на местах не имеют возможности ор-
ганизовать их участие в испытаниях.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 89

Медицина

ОБ АВТОРЕ

Дэвид Фридман (David H. Freedman) —
журналист из Бостона, пишущий на науч-
ные темы.

Джин Реймерс, 75-летняя пенсио- в региональную сеть медицинских учреждений,
никак не связанных с крупными центрами. «Я
нерка, живет в Гранд-Айленде, штат Не- не думала, что жители маленьких городов имеют
такие же шансы участвовать в клинических испы-
браска, небольшом городе на берегу реки таниях, как и те, кто живет в мегаполисах», — гово-
рит Рей мерс. Ед и нс твен ное, на чт о она могла рас-
Платт, главные достопримечательности считывать, — это трехчасовые поездки раз в две
недели в более крупную больницу в Омахе. Веро-
которого — Музей первопроходцев пре- ятно, она могла бы оста ваться та м на ночь, и ско-
рее всего она бы этого не делала. Но главный онко-
рий им. Штура и заповедник канадских лог Клиники Св. Франциска решил, что Реймерс
по всем критериям под ходит д ля у частия в тести-
журавлей. Около двух лет назад женщи- ровании нового двухкомпонентного препарата; он
подготови л все необходимые док у менты, пол у чи л
на узнала от своего врача, что у нее рак, лекарства и начал действовать.

х уже того — метастазиру ющий рак лег- Препараты, проверяемые в ходе клинических ис-
пытаний, — это последние разработки фармацев-
кого на поздней стадии, плохо поддаю- тов; многие из них гораздо эффективнее, чем все
известные на тот момент. Половина из дошедших
щийся лечению. Стандартный подход до третьей фазы испытаний, которая проводится
на пациентах, получают одобрение FDA. В каче-
в таких случаях состоит в облегчении стве примера можно привести герцептин, ставший
средством номер один для борьбы с раком молоч-
состояния больного. «Мне казалось, что ной железы после испытаний, которые он успешно
прошел в 1998 г., и с тех пор его получили 420 тыс.
я не протяну и года», — говорит Джин. женщин. Позже примерно 90 тыс. страдающих ра-
ком молочной железы были пролечены препара-
Сегодня она не только жива, но и полна энергии том под названием «ибранс», но вплоть до 2015 г.
и не ощущает никакой боли. Компьютерная томо- он п ри мен я лс я т ол ько в ходе исп ыта н и й. В 2014 г.
графия, сделанная прошлой осенью, показала, что одобрение FDA получил препарат кейтруда, и к на-
все метастазы у меньши лись и ли вообще исчезли. стоящем у времени им пролечено 70 тыс. больны х
Большой радостью для нее было появление на свет раком разных типов.
одиннадцатого внука.
Несмотря на то что в США, по данным Нацио-
Все это стало возможным благодаря приему экс- нального института онкологии, критериям на уча-
периментальных лекарственных средств в рамках стие в клинических испытаниях удовлетворяет
клинических испытаний. Терапия заключалась примерно треть больных раком, в число доброволь-
в применении комбинации двух иммунопрепара- цев включают всего 4%, а некоторые эксперты пола-
тов — ипилимумаба и ниволумаба, еще не полу- гают, что таковых еще меньше. В чем же дело? Вра-
чивших одобрения Управления по санитарному чи муниципальных больниц, где лечится подавля-
на дзору за к ачес твом п и щевы х п род у кт ов и мед и- ющая часть онкологических больных, не связанные
каментов (FDA) США в качестве средства борьбы ни с какими крупными медицинскими центрами,
с раком легких. Реймерс участвовала в испытании заявляют, что у них нет ни времени, ни побудитель-
данных средств на эффективность. ны х мотивов, ни фина нсовой под держки для орга-
низации участия своих пациентов в клинических
Эта история не была бы чем-то особенно при- испытаниях и их подготовки к ним. По данным На-
мечательным, если бы Реймерс лечилась в ка- циональных академий наук, инженерии и меди-
ком-нибудь известном медицинском центре, на- цины, «врачам муниципальных больниц недоста-
ходящемся в крупном городе. Такие знамени- ет инфраструктуры, обеспечивающей их активное
тые учреждения, как Онкологический центр
им. М.Д. Андерсона Техасского университета или
Мемориальный онкологический центр им. Слоу-
на — Кеттеринга в Нью-Йорке, проводят клини-
ческие испытания с участием 25% своих паци-
ентов. Но к Гранд-Айленду с его 51 тыс. жителей
ближе всего находится Клиника Св. Франциска,
обычная муниципальная больница, входящая

90 В мире науkи | [03] март 2019

Медицина

SOURCE: “CLINICAL TRIAL AWARENESS, ATTITUDES, AND PARTICIPATION AMONG PATIENTS WITH CANCER AND ONCOLOGISTS,” BY LAURIE FENTON ET AL., IN COMMUNITY ONCOLOGY, участие в клинических испытаниях». В одной из пу- Проблема низкой вовлеченности в испытания
VOL. 6, NO. 5; MAY 2009 (patient responses); “TERMINATED TRIALS IN THE CLINICALTRIALS.GOV RESULTS DATABASE: EVALUATION OF AVAILABILITY OF PRIMARY OUTCOME DATA AND бликаций в журнале Scientific American по клиниче- отрицательно сказывается и на научных исследо-
REASONS FOR TERMINATION,” BY REBECCA J. WILLIAMS ET AL., IN PLOS ONE, VOL. 10, NO. 5, ARTICLE NO. E0127242; MAY 26, 2015 (trial termination); Graphic by Jen Christiansen ской онкологии утверждается, что степень участия ваниях. Дефицит пациентов приводит к тому, что
медицинских учреждений низшего уровня в таких многие испытания приходится прерывать — и не
испыта ния х «катастрофически ма ла», и обусловле- получается никакого результата, либо само испы-
но это отчасти неосведомленностью врачей относи- тание надолго откладывается. Каждое из шести
тельно всех аспектов данного мероприятия. планируемых испытаний не может набрать необ-
ходимого числа пациентов. «Самая большая пре-
Недоступность для 85% больных жизненно важ- града на пути разработки новых препаратов — не-
ных препаратов — национальная проблема ги- достаток добровольцев, на которых их можно было
гантского масштаба. Так, в испытаниях новых бы проверить, — говорит Джон Коул (John T. Cole),
лекарств, направленных на борьбу с болезнью онколог из Системы здравоохранения Окснера
Альцгеймера, участвует менее 1% больных. Что со штаб-квартирой в Новом Орлеане, отслежива-
касается онкологии, то здесь последствия упущен- ющий работу одной из сетей по обслуживанию он-
ных возможностей особенно болезненны: прогресс кологических больных. — Мы не справимся с этим
в разработке новых противораковых препаратов вызовом, пока не решим вопрос об у частии в к ли-
сегодня поражает воображение. «Многие из се- нических испытаниях пациентов муниципальных
годняшних клинических испытаний проводятся больниц».
с применением наиболее многообещающих препа-
ратов», — говорит Т уфиа Х а д да д (Tuf ia Haddad), он- По словам Робин Алты Чаро (R. Alta Charo), про-
колог из Клиники Майо. С появлением новых мето- фессора права Висконсинского университета
дов идентификации связанных с раком мутаций в Мадисоне, государственные деятели и регулиру-
и целевого воздействия на них в опухолевых клет- ющие органы мало чем могут помочь врачам муни-
ках было разработано более 600 эксперименталь- ципальных больниц в устранении перечисленных
ных противораковых препаратов, показавших хо- выше преград. Пока что они приняли закон о «пра-
рошие результаты в опытах на животных и первых ве на попытку», согласно которому FDA разреша-
испытаниях применительно к человеку. Необхо- е т назначать па ц иента м, на ход я щ и мс я на терм и-
димо отметить, что, вопреки общепринятому мне- нальной стадии, экспериментальные препараты,
нию, согласно которому во время испытаний вы которые они не могут получить в рамках клиниче-
рискуете с большой вероятностью получить пла- ских испытаний. На самом деле FDA никогда и не
цебо, при широкомасштабных испытаниях этот вводило такого запрета, так что новый закон об-
риск очень мал. легчит участь лишь горстки больных и не поможет

Упущенные Недостаточная осведомленность Дефицит участников
возможности
81% онкологических больных заявили, что их Анализ причин преждевременного прекращения
Больные, принимающие лечащие врачи не обсуждали с ними возмож- проведенных в США клинических испытаний, ре-
участие в клинических ность участия в каких-либо испытаниях. Эти зультаты которого были обнародованы в 2015 г.,
испытаниях, чаще данные, опубликованные в 2009 г., получены показал, что на первом месте стоит дефицит
живут дольше и даже при опросе 406 больных и 200 врачей-онко- участников. Из 905 испытаний 57% не дошли
излечиваются, чем те, кто логов. Основной причиной неучастия в таких до финиша именно по этой причине и лишь 21%
получает стандартное мероприятиях пациенты считают свою неосве- были прерваны по медицинским показаниям,
лечение. Тем не менее домленность. например потому, что тестируемый препарат
доля больных, которые не показал желаемой эффективности.
становятся участниками
подобных испытаний, Основные причины неучастия в испытаниях Основные причины прерывания испытаний
непростительно мала.
Многие даже не знают Отсутствие информа- Недостаточная
о такой возможности. ции о каких-либо над- скорость появления
Нередко испытания лежащих испытаниях новых пациентов
не проводятся, поскольку
не набирается достаточного Получаемое лечение Получение научных
числа участников, либо более действенно данных
прерываются по тем или Боязнь возможных
иным причинам. Неудовлетворительное
побочных эффектов бизнес-решение
Несоответствие критери-
ям участия в испытаниях Решение организаторов
испытания
Нежелание смены
лечащего врача Внешние источники
(в частности, результа-
Нежелание ждать начала тов других испытаний)
испытания Финансовые проблемы

Доля онкологических больных, %: 0 25 50 75 0 25 50 75

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 91

Медицина

по существу. «Гораздо эффективнее было бы устра- когда изменение в политике правительства от-

нение дефицита врачей в муниципальных больни- носительно числа приглашенных ученых едва

ца х», — говорит А лта Чаро. не кончилось для него лишением визы. Единствен-

Поиски по-настоящему действенных путей по- ной надеждой на ее продление было получение

мощи — нелегкая задача. Одной из мер может гранта, на который могли рассчитывать врачи,

служить, например, разработка программ с уча- проработавшие не менее трех лет в муниципаль-

стием искусственного интеллекта, которые осу- ных клиниках, где не хватает персонала. Он на-

ществляли бы скрининг массива данных об онко- шел такую больницу в Гранд-Айленде и был при-

логических больных. Существенным подспорьем нят на работу.

способно стать повыше- «Прибыв на место

ние квалификации пер- и осмотревшись, я при-

сонала муниципаль- шел в ужас и решил,

ны х больниц, что изме- что моей карьере при-

нило бы их отношение шел конец», — вспоми-

к участию в испыта- нает Коп у р. Он на мере-

ниях. Для всего это- вался продолжить свои

го опять-таки необхо- клинические исследо-

димы мотивация вра- вания, но в больнице

чей, финансирование, не было даже библио-

изменение графика ра- теки и доступа в интер-

боты медиков, чтобы нет. Никаких клиниче-

у них появилось время ских испытаний не про-

для самообразования, водилось, и когда Копур

и многое другое. В Кли- предложил руковод-

нике Св. Франциска су- ству хотя бы попытать-

мели так организовать Мехмет Копур, врач-онколог, организующий участие сво- ся принять участие
работу, что в испытани- их пациентов в клинических испытаниях, приветствует в каких-то из них, ни
ях уже приняли участие одну из своих подопечных
коллеги, ни админи-

35 ее пациентов. Это за- страция его не поддер-

слуга в первую очередь Мехмета Копура (Mehmet жали. «Мне пришлось вступить в борьбу с первых

Copur), главного онколога больницы. дней работы, — говорит он. — Даже врачи больниц,

Миссия одного врача находящихся в крупных городах, не всегда пони-
мали, как важно участие в этих испытаниях, что

Как только Реймерс впервые пришла на прием уж говорить о таком небольшом городе, как Гранд-

к Копуру, он, проведя необходимые обследова- Айленд!»

ния, сразу начал искать возможность включить ее Для Копура проблема была еще и в том, что он

в клинические испытания. Для этого ему понадо- мог зарабатывать на жизнь, только принимая не-

билось связаться с разными академическими цен- мыслимое число пациентов за пять рабочих дней

трами, как он это делал не раз в случаях с други- в неделю. Для того чтобы включить своих больных

ми пациентами. Отказ означал бы невозможность в число тех, кто участвует в клинических испы-

для серьезно больного человека получить лечение, таниях, нужно было время, втрое превышающее

которое, возможно, спасет ему жизнь. Так он вся- то, которое Копур тратил на обычных пациентов:

кий раз говорил коллегам из крупных медицин- необходимы были дополнительные обследования

ских центров, стараясь убедить их в необходи- и тщательные наблюдения за состоянием больно-

мости действовать. Не так давно Копур перешел го. В крупных центрах такое время предусматри-

на работу в Онкологический центр им. Моррисона валось, для этого вводились специальные ставки.

в другой коммуне того же штата. Здесь он занима- Копур же должен был трудиться внеурочно: прово- MARY LANNING HEALTHCARE AND ALAN JACKSON STUDIOS

ется созданием такой же программы по участию дить многочисленные диагностические тесты, за-

пациентов в клинических испытаниях. «Стан- полнять разного рода документы и тому подобное.

дартное лечение сегодня — это то, что дали испы- Он попытался получить грант Национальных ин-

тания, проведенные десять лет назад, — говорит ститутов здравоохранения и присоединился к кон-

он. — Включить в них пациента означает дать ему сорциуму муниципальных больниц, что повышало

шанс получить помощь, которая станет доступной шансы на успех.

лет через десять». Далеко не все его пациенты соглашались на уча-

В 1995 г. Копур был молодым ученым-медиком, стие в испытаниях, не желая, по их словам, играть

приехавшим из Турции в США. Он занялся фунда- роль «морских свинок», на которых тестируют вы-

ментальными научными исследованиями в систе- сокотоксичные вещества, — заблуждение, широ-

ме Национальных институтов з дравоохранения, ко распространенное среди жителей о тдаленных

92 В мире науkи | [03] март 2019

Медицина

регионов, как считает Джеймс Аткинс (James муниципальным больницам нет необходимости
Atkins), онколог из Юго-Восточного медицинско- участвовать в них в таком же масштабе, какого до-
го онкологического центра в Северной Кароли- с ти г Коп у р. Ес л и всего од на че тверта я час ть всех
не. Копур терпеливо объяснял им, что сегодня ис- муниципальных больниц достигнет десятипро-
пытания организованы таким образом, чтобы их центного у ровня у частия в испыта ния х, в резуль-
участники получали максимальную пользу, и что тате в масштабах страны число вовлеченных в них
токсичные вещества они уже так или иначе при- онкологических больных увеличится на 50%. Ре-
нимают, но их эффективность несравнимо ниже. зультаты опроса широкого круга пациентов пока-
Большинство пациентов Копуру удавалось убе- зали, что в 81% случаев лечащие врачи даже не об-
дить. А вскоре его коллеги по больнице заметили, суждали со своими подопечными вопрос участия
что дела у тех, кого лечит Копур, идут гораздо луч- в клинических испытаниях.
ше, чем у их пациентов. В результате опыт Копура
распространился на всю больницу. Деятельность Копура с коллегами высветила
те препятствия, которые стоят на пути больниц
«Копур проделал в одиночку гигантскую рабо- к участию в клинических испытаниях. Но деся-
ту, — говорит Правин Викас (Praveen Vikas), онко- типроцентное участие не требует от врачей без-
лог из Айовского университета. — Это редкий слу- умных жертв — так утверждают клиницисты,
чай обеспечения врачом муниципальной больницы помогавшие своим коллегам из провинции сде-
медицинских услуг, превосходящих то, что предо- лать решающий шаг. Аткинс, который возглав-
ставляют своим пациентам занимающие высокие ляет крупный консорциум муниципальных боль-
посты работники специализированных центров». ниц, охватывающий весь юго-восток США, рабо-
тает совместно с 25 больницами в пяти штатах.
В 2018 г. Копур и его коллеги устроили участие По его с лова м, многие врачи, ес ли можно та к ска-
своих пациентов в 74 клинических испытаниях. зать, у же «на бор т у». Э т о означае т, чт о он и т ратят
Для этого Копуру пришлось работать с раннего утра на своих пациентов не стандартные 50 часов в не-
до позднего вечера, прерываясь только на обед. «Ис- делю, а на пять часов больше. «Это не такая уж су-
пытания — вся моя жизнь, — говорит он. — Иногда щественная нагрузка, но если врач не соглашается
я мечтаю о том, чтобы заняться фундамента льны- на нее ради своих пациентов то, по моим представ-
ми исследованиями, но мои излечившиеся пациен- лениям, это не что иное, как лень».
ты свидетельствуют, что в своем теперешнем каче-
стве я могу принести больше пользы». Для того чтобы уменьшить нагрузку на врачей
муниципальных больниц, испытания можно ор-
Один молодой человек, живущий недалеко ганизовать по-другому — так, чтобы больше рабо-
от Гранд-Айленда, два года назад узнал, что его ты приходилось на специалистов тех центров, ко-
рак почки дал метастазы. Надежда на одобрен- торые их организуют. В результате исследований,
ные к применению препараты была невелика, и он проведенных Медицинским центром Питтсбургско-
принялся за поиски мест, где проводились под- го у ниверситета совместно с шестью дру гими а ка-
ходящие клинические испытания. Он отправил- демическими медицинскими центрами и Нацио-
ся в Вашингтон на консультацию к одному специ- нальными институтами здравоохранения, была
алисту, и тот посоветовал ему вернуться в Небра- выработана программа по привлечению муници-
ску и обратиться к доктору Копуру. «Если честно, пальных больниц к участию в испытаниях. Она
я был настроен скептически, но Копур обнадежил предусматривает 38 шагов, направленных в пер-
мен я, пообеща в на йти возмож нос ть п ри н ять у ча- вую очередь на повышение заинтересованности
стие в одном из испытаний по моему профилю, — врачей и параллельно на уменьшение дополнитель-
вспоминает молодой человек. — Мой мобильник ной нагрузки, связанной с работой с пациентами-
нача л и нформ и ровать мен я о возмож н ы х вариа н- участниками. Среди этих шагов — поездки кли-
тах, когда я только выезжал с парковки около боль- ницистов в муниципальные больницы для разъ-
ницы». Сегодня пациент чувствует себя прекрасно, яснения преимуществ участия в испытаниях для
и все это — следствие курса иммунотерапии, прой- пациентов; проведение телеконференций; напи-
денной им в ходе испытаний, в которых он принял сание специальных научных статей; организация
участие благодаря Копуру. веб-сайта с информацией об испытаниях; выпуск
брошюр. Исследование, результаты которого были
Преодолевая барьеры опубликованы в 2014 г. в журнале Clinical Pediatrics,
показало, что после реализации всех этих мер чис-
Опыт Копура показывает: в том, что касается кли- ло участвующих в испытаниях добровольцев повы-
нических испытаний, муниципальные больницы силось на 38%.
могут быть не менее результативными, чем круп-
ные клиники. И если этот опыт распространить Соника Бхатнагар (Sonika Bhatnagar), соавтор
на Онкологический центр им. Моррисона в Хей- работы и доцент педиатрии Медицинской шко-
стингсе, то свидетельства тому будут еще более лы Питтсбургского университета, отметила, что
весомыми. Для того чтобы решить проблему де- в ходе этих исследований было установлено, какие
фицита участников в клинических испытаниях,

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 93

Медицина

факторы мешают врачам включить своих пациен- За помощью — к высоким технологиям
тов в испытания в первую очередь. «Самое серьез-
ное препятствие — дефицит времени, — говорит Есть надежда, что данный пробел удастся ликви-
она. — Минимизация нагрузки стоит на первом ме- дировать с помощью высокотехнологичных подхо-
сте, и мы сделали все возможное, чтобы ее умень- дов. Один из них апробирует Клиника Майо, осно-
шить». Среди мер, приняты х Бхатна гар с кол лега- вываясь на разработках IBM по компьютеризации
ми, — суммирование наиболее важных моментов исследований когнитивных функций, а именно —
относительно испытаний, чтобы врачам не при- с помощью суперкомпьютера IBM Watson. Исполь-
ходилось самим вдаваться в их детали и они мог- зуя эту платформу, клиника детально анализиру-
ли изложить их суть в беседе с пациентами наибо- ет медицинские показатели каждой больной, стра-
лее точно. Имеет смысл обратиться к членам семьи дающей раком молочной железы, которая проходит
больного, объяснив им целесообразность предла- в ней лечение, и проверяет показатели на соответ-
гаемых мер. Далее, по словам Бхатнагар, врачей ствие требованиям, выдвигаемым организаторами
беспокоит, что участие пациентов в испытаниях проводимых в клинике испытаний. По словам ру-
означает их согласие пойти на компромисс отно- ководителей этих мероприятий, за 11 месяцев ра-
сительно автономности в принятии решения при боты системы число испыт уемы х возросло на 80%,
выборе способа лечения, поскольку испытания ча- при этом речь идет только о пациентах клиники.
сто жестко очерчивают некоторые аспекты тера- Как считает сотрудница Клиники Майо Хаддад,
пии. По ее мнению, чтобы снять данную проблему, такой скачок удалось совершить во многом благо-
следует побеседовать персонально с максимально даря укомплектованию учреждения квалифици-
возможным числом врачей данной больницы, что- рованным персоналом. И добавляет, что большую
бы у них возникло доверие к протоколу испытаний роль сыграла также способность IBM Watson быстро
и они прониклись чувством, что это принесет поль- разбираться не только в весьма специфических ме-
зу не только их пациентам, но и огромному множе- дицинских показателях, но и в клинических запи-
ству дру ги х больны х. «Большинство врачей испы- сях и других неструктурированных данных. «Боль-
тывают даже что-то вроде гордости, внося свой шинство систем электронной регистрации не так
вклад в исследования, которые могут изменить ме- уж сложны, чтобы с их помощью нельзя было уз-
тоды лечения в целых областях онкологии», — гово- нать, какие препараты получал пациент, — гово-
рит Бхатнагар. рит она. — Более 90% медицинских данных никак
не структурированы, но когнитивная система мо-
Благодаря еще одному исследованию был собран жет выполнить эту работу».
материал, позволяющий оптимальным образом
организовать скрининг пациентов, то есть отбор В рамках другого исследования, проводимого
тех из них, которые удовлетворяют по своим пока- Национальными институтами здравоохранения
зателям требованиям, предъявляемым теми или и Кейсовским университетом Западного резервно-
другими испытаниями. Это подразумевает беседу го района и получившего название Trial Prospector,
один на один с врачами больницы и пациентами. собраны данные по 60 онкологическим больным
с недавно диагностированным раком желудочно-
Стремление увеличить число участников испы- кишечного тракта и для 57% найдены подходящие
таний в некоторых случаях бывает связано с же- клинические испытания. Тестирование еще одной
ланием академических медицинских центров по- системы, прошедшее в Медицинском центре дет-
высить свой статус завязыванием партнерских ской он кологи и в Ц и н ц и н нати, показа ло, что вре-
отношений с муниципальными больницами. Не- мя, необходимое для подбора пациентов для уча-
коммерческая компания Kaiser Permanente, зани- стия в клинических испытаниях, можно умень-
мающаяся вопросами здравоохранения, сотруд- шить на 85%.
ничает с 27 больницами на севере Калифорнии,
стимулируя их участие в клинических испытани- Результаты впечатляют, но для применения
ях. «Вместо того чтобы совершать дальние поезд- в се х э т и х под ходов н у ж н а серь е зн а я под г о т овк а.
ки в один из академических медицинских центров, Пр е ж де в с ег о б о л ь н и ц ы до л ж н ы бы т ь о с н а щен ы
наши подопечные получают экспериментальные сложной электронной системой сбора и обработ-
п репараты п ря мо по мес т у ж ите л ьс тва — та м, где ки медицинских показателей пациентов. В боль-
они делают прививки и лечатся от гриппа», — го- шинстве клиник подобных систем нет, или они
ворит Лу Ференбахер (Lou Fehrenbacher), врач- с л и ш к ом п ри м и т и вн ы, ч т о бы а в т ом ат изи р ов ат ь
онколог из Kaiser Permanente, координирующая процесс подбора пациентов и поиск мест прове-
работу по участию муниципальных больниц в ис- дения подходящих испытаний. Но если врачи
пыта ния х. А на логичным образом пост у пает Цен- данной больницы проявят заинтересованность
тральный госпиталь при Йельском университе- в реализации инновационных подходов, эти си-
те, расположенный в Нью-Хейвене. К сожалению, стемы можно будет усовершенствовать до нуж-
большинство из 4 тыс. муниципальных больниц ного уровня, и тем быстрее, чем больше муници-
на ход итс я в с тороне о т нового д ви жен и я. пальных больниц будет принимать участие в ис-
пытаниях.

94 В мире науkи | [03] март 2019

Медицина

Мехмет Копур тем временем продолжает свою не только исследователей, работающих в акаде-
деятельность; в его багаже — 63 научных публи- м и ческ и х и нс тит у та х, но и леча щ и х врачей на ме-
кации, в частности статья в престижном Journal с та х. Тол ько нас т у п лен ие по всем фронта м позво-
of Clinical Oncology, касающаяся лечения больных лит каждому пациенту реализовать свое право
с метастазирующим раком поджелудочной желе- на попытку.
зы и необходимости участия пациентов муници-
пальных больниц в соответствующих клиниче- Перевод: Н.Н. Шафрановская
ских испытаниях. «Я советую тем врачам, которые
не изъявляют желания организовывать такое уча- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
с тие д л я свои х па ц иентов, на п ра в л ять пос лед н и х
к тем, кто это делает», — говорит он. Clinical Trial Awareness, Attitudes, and Participation among Pa-
t ient s w it h C a ncer a nd O ncolog ist s. L au r ie Fenton et a l. i n C om mu-
Как представляется, имеет смысл комбиниро- n it y O ncolog y, Vol. 6, No. 5, pa ges 2 07–213; M ay 2 0 0 9.
вать все подходы: доведение до сведения врачей
муниципальных больниц информации обо всех Transforming Clinical Research in the United States: Challenges
инновациях в лечении онкологических больных; a nd O ppor t u n it ies: Work shop Su m ma r y. I nst it ute of Med ici ne. Na-
организацию испытаний таким образом, что- tional Academies Press, 2010.
бы уменьшить нагрузку на врачей местных боль-
ниц; оснащение этих больниц современными си- Reliability of Adverse Symptom Event Reporting by Clinicians.
стемами обработки данных, необходимых для Thomas M. Atkinson et al. in Quality of Life Research, Vol. 21, No. 7,
включения пациентов в число участников испы- pa ges 1159 –116 4; S eptember 2012.
таний. Большим подспорьем здесь будет ознаком-
ление с опытом Копура и других врачей, а также Alzheimer’s Disease Drug Development Pipeline: 2017. Jeffrey
поддержка со стороны Национальных институтов Cu m m i ngs et a l. i n A l zhei mer’s & Dement ia: T ra nslat iona l Resea rch
здравоохранения, в частности постоянное настой- & Clinical Interventions, Vol. 3, No. 3, pages 367–384; September
чивое напоминание, что клинические испыта- 2017.
ния — это часть профессиональных обязанностей

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 95

ФРАГМЕНТ ИЗ КНИГИ, ВЫШЕДШЕЙ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ SCIENTIFIC AMERICAN

Взаимодействие термитов и растительности объясняет
загадочные узоры, наблюдаемые по всему миру

Лиза Маргонелли

ЭКОЛОГИЯ

ТЕРМИТЫ
И ВОЛШЕБНЫЕ

КРУГИ

о возвра щении из А встра лии я долго размыш ля ла на д услыша нной

там историей о большом бокситовом руднике, где термиты восстано-

вили почву. Мне стало интересно, на самом ли деле термиты повыси-

ли плодородие почвы и восстановили растительный покров или это

просто выдумка. Все-таки между насекомыми, в экскрементах ко-

торых содержится чуть больше молекул азота, и созданием целого

леса — большая разница. Что же сделали термиты? Я начала просматривать свой

архив в надежде найти людей, занимающихся подобными проблемами.

Поиск привел меня к работам математика Корины Тарниты (Corina Tarnita) и эко-

лога Роба Прингла (Rob Pringle). Когда я обратилась к Корине, та только что перешла

в Принстонский университет из Гарварда и вместе с Робом приступила к матема-

тическому моделированию процессов, связанных

Адаптированный отрывок из книги Лизы с влиянием термитов на засушливые ландшафты
Маргонелли «Под прикрытием: захватывающая Кении. У Роба я бра ла интервью в 2010 г., когда он
история о термитах и технологиях» (Under- со своей исследовательской группой опубликовал
bug: An Obsessive Tale of Termites and Technolo- статью о роли термитов в экосистемах африкан-
gy), печатается с разрешения издательского ской саванны, в которой обитают слоны и жирафы.
дома Scientific American / Farrar, Straus and Giroux
(США). © Лиза Маргонелли, 2018 г.

96 В мире науkи | [03] март 2019

FRANS LANTING «Волшебные круги»
в заповеднике
w w w.sci-r u.org Намибранд (Намибия)

[03] март 2019 | В мире науkи 97

Экология

ОБ АВТОРЕ

Лиза Маргонелли (Lisa Margonelli) — заместитель редактора журнала Аризонского
университета Zócalo Public Square, посвященного актуальным проблемам. Ее предыду-
щая книга — «Все мысли о нефти: долгий и странный путь нефтепродуктов до топлив-
ного бака» (Oil on the Brain: Petroleum’s Long, Strange Trip to Your Tank, 2007).

В начале 2014 г. я поехала на поезде в Принстон, у словиях устанавливал численность ящериц в за-
чтобы встретиться с Робом и Кориной. К тому вре- данных квадратах. Если есть ящерицы, значит
мени я занималась вопросами, связанными с тер- есть насекомые. Раз есть насекомые, значит есть
митами, уже шесть лет и почти разочаровалась растения, а если есть растения, следовательно,
в идеях, вдохновлявших меня раньше: понимание есть вода. Как выяснилось, участки с достаточным
взаимосвязи между «локальным» и «глобальным» — количеством растительности, привлекающей яще-
идея, которая не дает покоя специалистам по те- риц, также предпочитают и слоны. В некотором
ории сложности, — и развитие технологий, спо- смысле исследова ния и проводи лись из-за слонов:
собных «спасти мир». Однако, применив матема- все заинтересованы в том, чтобы их было больше.
тические модели, Корина Тарнита и Роб Прингл
с коллегами предложили свою версию. А то, что В относительно сухой саванне, в Кении, Роб на-
они разгадали загадку «волшебных кругов», — все- считывал на участках от 300 до 1,1 тыс. гекконов,
го лишь дополнение. но в двух районах численность гекконов зашка-
ливала: на покрытой навозом территории забро-
Когда я приехала в Принстон, где старые дома шен н ы х ферм и на у час тк а х с гнезда м и т ерм ит ов.
из скругленного под воздействием климата кирпи- С навозом все ясно — он удобряет почву и способ-
ча сочетаются с почти футуристическими новы- ствует бу йству растительности, но бы ло непонят-
ми зданиями из стекла и бетонных блоков, Кори- но, какова взаимосвязь между численностью гек-
на была на занятиях, поэтому я отправилась ис- конов и гнездами термитов.
кать Роба.
Выращивающие «грибные сады» термиты рода
Я знала, что Прингл обладает прекрасным чув- Odontotermes строят в этой части Кении основную
ством юмора, потому что наткнулась в интерне- часть своего гнезда под землей, поэтому их гнез-
те на фото, где Роб, одетый в строгий черный ко- да меньше всего похожи на земляные столбы, кото-
с тюм, сра ж ае тс я с измерите л ьной руле ткой около рые встречаются повсеместно в Африке. Наоборот,
электрической изгороди. Когда я нашла Роба в его земля как будто покрыта оспинами и холмики тер-
кабинете в старых стенах университета, он был митников находятся на расстоянии от 18 до 36 м
в джинсах и ковбойских сапогах. друг от друга. Чем ближе к центру гнезда подходил
Роб, тем больше гекконов он обнаруживал. Тогда
После лекции приш ла Корина Тарнита. В ярком Прингл обратил внимание на характер роста ку-
п латье и высок и х са пога х она вы гл я де ла особен но стовых злаков и акаций. Здесь наблюдалась та же
эффектно и элегантно в невзрачном кабинете для закономерность. Все выглядело так, как будто тер-
младшего преподавательского состава. Корина миты из-под земли сформировали весь ландшафт
также отличается острым умом: она получает ин- в виде большой шахматной доски изобилия. Как
формацию, анализирует ее с математической точ- сказал Роб, когда я позвонила ему в 2010 г.: «Тер-
ки зрения и подходит к решению проблемы совер- миты словно неосознанно дергают за ниточки, при
шенно по-новому. этом даже не выходя на поверхность».

В те времена, когда в 2010 г. я по те лефон у обща- Частично влияние термитов связано с обеспе-
лась с Робом Принглом, он занимался исследовани- чением питательными веществами: ученые Дэн
ем экосистем, используя ящериц в качестве вида- Док (Da n Doa k), Кена Фокс-Доббс (Kena Fox-Dobbs)
индикатора. Он определял на карте участок зем- и другие обнаружили, что в районе термитного
ли, разбивал его на квадраты, и затем в полевых

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Термиты играют ключевую роль в обеспечении плодородия аридных ландшафтов по всему миру.
Гнезда термитов снабжают питательными веществами растения и большое разнообразие насекомых, гекконов
и даже слонов.
Ученые из Принстонского университета Роб Прингл и Корина Тарнита используют математическое моделирование
экологических процессов для оценки влияния термитов.
Термиты оказывают существенное воздействие на ландшафты, увеличивают устойчивость растений к засухе
и участвуют в формировании узоров «волшебных кругов».

98 В мире науkи | [03] март 2019