Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім

У статті наведено стислий аналіз діяльності установ Відділення фізики і астрономії НАН України в контексті світових тенденцій розвитку відповідних наукових напрямів за кілька останніх десятиліть. Висловлено окремі думки на найближчу перспективу щодо виокремлення і розвитку пріоритетних напрямів нау...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2018
Автор: Локтєв, В.М.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2018
Назва видання:Вісник НАН України
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145786
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім / В.М. Локтєв // Вісник Національної академії наук України. — 2018. — № 12. — С. 45-63. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-145786
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1457862025-02-09T11:53:32Z Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім Physics and astronomy at NAS of Ukraine: between the past and the future Физика и астрономия в НАН Украины: между прошлым и будущим Локтєв, В.М. Наука і суспільство У статті наведено стислий аналіз діяльності установ Відділення фізики і астрономії НАН України в контексті світових тенденцій розвитку відповідних наукових напрямів за кілька останніх десятиліть. Висловлено окремі думки на найближчу перспективу щодо виокремлення і розвитку пріоритетних напрямів наукових досліджень у галузі фізики і астрономії. 2018 Article Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім / В.М. Локтєв // Вісник Національної академії наук України. — 2018. — № 12. — С. 45-63. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145786 uk Вісник НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Наука і суспільство
Наука і суспільство
spellingShingle Наука і суспільство
Наука і суспільство
Локтєв, В.М.
Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
Вісник НАН України
description У статті наведено стислий аналіз діяльності установ Відділення фізики і астрономії НАН України в контексті світових тенденцій розвитку відповідних наукових напрямів за кілька останніх десятиліть. Висловлено окремі думки на найближчу перспективу щодо виокремлення і розвитку пріоритетних напрямів наукових досліджень у галузі фізики і астрономії.
format Article
author Локтєв, В.М.
author_facet Локтєв, В.М.
author_sort Локтєв, В.М.
title Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
title_short Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
title_full Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
title_fullStr Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
title_full_unstemmed Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім
title_sort фізика і астрономія в нан україни: між минулим і майбутнім
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2018
topic_facet Наука і суспільство
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145786
citation_txt Фізика і астрономія в НАН України: між минулим і майбутнім / В.М. Локтєв // Вісник Національної академії наук України. — 2018. — № 12. — С. 45-63. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
series Вісник НАН України
work_keys_str_mv AT loktêvvm fízikaíastronomíâvnanukraínimížminulimímajbutním
AT loktêvvm physicsandastronomyatnasofukrainebetweenthepastandthefuture
AT loktêvvm fizikaiastronomiâvnanukrainymežduprošlymibuduŝim
first_indexed 2025-11-25T22:44:42Z
last_indexed 2025-11-25T22:44:42Z
_version_ 1849804124283994112
fulltext ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 45 НАУКА НАУКА І СУСПІЛЬСТВО І СУСПІЛЬСТВО ФІЗИКА І АСТРОНОМІЯ В НАН УКРАЇНИ: МІЖ МИНУЛИМ І МАЙБУТНІМ У статті наведено стислий аналіз діяльності установ Відділення фізики і астрономії НАН України в контексті світових тенденцій розвитку відпо- відних наукових напрямів за кілька останніх десятиліть. Висловлено окре- мі думки на найближчу перспективу щодо виокремлення і розвитку пріори- тетних напрямів наукових досліджень у галузі фізики і астрономії. У статті, опублікованій нещодавно у журналі «Вісник НАН України» [1] і присвяченій 100-річному ювілею Національної академії наук України, було порушено непросту тему, по в’я за- ну з історією започаткування і розвитку фізичних досліджень в Академії та становлення Відділення фізики і астрономії (ВФА). Проте висвітлити в ній сучасний стан фізичної і астрономічної науки у світі та місце в ній українських дослідників через обме- жений обсяг публікації, звісно, не вдалося, а це, на мій погляд, надзвичайно важливий аспект. Тому, в міру сил і можливос- тей пересічного науковця, спробую коротко проаналізувати ді- яльність установ ВФА в контексті світових тенденцій останніх десятиліть і окреслити ймовірну, на мій погляд, найближчу перспективу розвитку фізики і астрономії на початку другого століття існування Академії, сподіваючись, що цей період все ж стане періодом розвитку, а не роками споминів про славне минуле… Ювілей і фактично, і ментально розділив життя Академії на минуле, яке уособлює століття, що завершилося, і майбутнє — початок нового століття. Однак самий цей епохальний рубіж — лише миттєвість у неперервному плині часу. Якою б радісною чи сумною (хто як бачить) не була ця подія, її неможливо обі- йти увагою саме з точки зору її проекції на суспільний розви- ток, оскільки наука — це чи не найголовніше джерело і одно- часно двигун цивілізаційного поступу людства. Зрозуміло, що я можу більш-менш професійно говорити лише про одну галузь науки, освячену славетними іменами наших фізиків і астрономів, зокрема таких відомих у всьому світі велетнів, як ЛОКТЄВ Вадим Михайлович — академік НАН України, академік-секретар Відділення фізики і астрономії НАН України 46 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО М.М. Боголюбов, С.Я. Брауде, І.М. Ліфшиць, Л.В. Шубніков, та багатьох інших, хто попо- внив скарбницю знань людства. Очевидно, що зробити глибокий і розгор- нутий аналіз стану справ у тій чи іншій науці надзвичайно складно, оскільки знання безпе- рервно поповнюються, і будь-який науковий напрям швидко стає майже неосяжним. Крім того, я просто фізично не можу знати про все, що зараз робиться у світі фізики. Тому гово- ритиму лише про ті наукові проблеми, які до- сліджуються у нашому Відділенні, але в кон- тексті світових тенденцій, і спробую назвати лише найголовніші напрями розвитку фізики і астрофізики. Характеризуючи їх у міру сво- го розуміння, я намагатимуся коментувати, що зроблено в цій сфері в Академії, називаючи, че- рез обмежений обсяг статті, лише установи, а не конкретних виконавців. * * * Оскільки читацька аудиторія «Вісника» до- волі різнорідна за фахом, я намагатимуся до- тримуватися такого рівня викладу, який, спо- діваюся, буде зрозумілим і дозволить мені як автору не розгубити увагу читачів. Тому почну з деяких загальних понять, так би мовити, азів, які всім більш-менш відомі, але так буде легше вибудовувати послідовність змісту. Нагадаю, що грецьке слово physis у букваль- ному перекладі означає «природа», а отже, фізика як «жива» наука є фактично постій- но зростаючою сумою знань про природу, або про живий і неживий світ, який нас оточує. При цьому слід підкреслити, що фізика, бу- дучи у своїй першооснові наукою насамперед фундаментальною, завжди була і залишається націленою на розкриття найбільш загальних властивостей матеріального світу, виходячи з необхідності вивчати його (для забезпечення якомога більшої повноти і глибини пізнання) через найелементарніші явища 1 зі встанов- 1 Варто наперед застерегти, що методи дослідження того чи іншого складеного об’єкта через його поділ на більш спрощені, тобто елементарні структури, чу- дово зарекомендували себе при вивченні неживої природи. Проте вони можуть не спрацьовувати в ленням по можливості всіх причинно-наслід- кових зв’язків між ними. За приблизно 300 років свого формування фізика, досліджуючи закономірності, при- таманні Всесвіту в його незбагненному роз- маїтті, поступово перетворилася на головну природничу дисципліну. І тепер немає сум- нівів, що основні фізичні закони становлять концептуально-світоглядний фундамент відо- мостей про існуючу дійсність. Усе це правильно — фізика та її інструмен- тарій надзвичайно потужні, а здобуті знання роблять нас сильнішими, тому, здавалося б, будь-хто мав би прагнути їх збільшувати на- скільки це можливо. Втім, насправді це не так, що можна пояснити низкою суб’єктивних при- чин. Однак, на мою думку, є й об’єктивна при- чина, яка полягає в тому, що в процесі свого розвитку фізика стала надзвичайно складною і набула двох суттєвих «вад». Хоча слово «вада» я беру в лапки, слід зазначити, що ці сумні, але неминучі ознаки спостерігаються не лише у фі- зиці, а й у деяких інших природничих науках і зумовлюють наявне сьогодні непорозуміння між ученими та суспільством 2. Річ у тім, що сучасна фізика з її доволі аб- страктним математичним апаратом і передо- вими експериментальними засобами втратила будь-яку безпосередню наочність, і зрозуміти її пересічній людині стало практично немож- ливо. Ну як донести до неспеціаліста, далеко- го від переднього фронту фізичної науки, такі уявлення, як кривий простір, суперсиметрія, конфайнмент? Як пояснити можливість по- єднання в одному об’єкті хвильових і корпус- кулярних проявів, причини виникнення гра- вітаційних коливань, явища надпровідності, народження та зникнення квантових станів, а разі звертання до природи живої, коли наслідком якогось наступного дроблення може стати втрата життєвої сутності. 2 Крім того, переважна більшість людей свідомо чи ні хочуть від науки одного — відчутної і часто-густо не- гайної «товарної» корисності, чого наука, передусім її фундаментальна складова, не може не тільки за- безпечити, а й навіть обіцяти, тоді як «чиста» наука як «виробник» одних лише знань нікого, на жаль, по- справжньому не хвилює. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 47 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО також їх можливість бути невизначеними че- рез так звані суперпозиції, тобто існування тієї чи іншої системи в різних, іноді взаємовиключ- них, іпостасях (наприклад, відомий «учасник» уявного експерименту, шредінгерівський кіт, одночасно перебуває у двох станах — живому і мертвому)? Проте все це вже усталені та звич- ні поняття для будь-якого фахівця фізичного профілю. Втрата наочності пов’язана не лише з по- нятійним збагаченням фізики, а й з тим, що її розвиток урешті-решт привів до необхідності вивчення таких просторових і часових проміж- ків, на яких людина без спеціальних приладів, а головне, без фахової підготовки не спромож- на бодай щось сприйняти, а тому й не може за- цікавитися. На мій погляд, це дуже серйозна проблема, вирішити яку до кінця не допоможе навіть популяризація науки, яка, тим не менш, залишається вкрай потрібною для ознайом- лення суспільства з досягненнями наукового прогресу і, як зазначено в Статуті НАН Укра- їни, є одним із головних завдань академічної спільноти. Отже, надалі я намагатимуся до- тримуватися досить спрощеного викладу і не зловживати спеціальною термінологією. Фізика — надзвичайно розгалужена наука з численними галузями і напрямами, які пере- тинаються як між собою, так і з багатьма ін- шими науками. Один із поділів фізики, який досить легко сприймається навіть нефахівця- ми, ґрунтується на суто просторово-часових міркуваннях. За такого підходу все суще, що підлягає вивченню, може бути умовно віднесе- но до одного з трьох доволі великих і відносно незалежних «світів»: мікросвіту, макросвіту і мегасвіту. Перший вивчає мікрофізика, дру- гий — макрофізика, а третій — астрофізика і космологія. Звичайно, чітких границь ці світи не мають, проте вважається, що мікросвіт — це світ не- видимих оком об’єктів, які мають розміри мен- ші за мікрометр. Усі вони, незалежно від часу існування, описуються виключно законами квантової механіки і квантової електродинамі- ки, характеризуються дискретністю і невизна- ченістю. Макросвіт — це світ предметів, що нас ото- чують, а також явищ довкола нас. Розміри об’єктів у ньому можуть коливатися від мілі- метрів до космічних відстаней порядку, напри- клад, Сонячної системи чи навіть галактики, а часи можуть сягати від мілісекунд до, скажімо, десятків і сотень років. Більшість явищ макро- світу вкладаються у класичну фізику — пере- важно механіку разом з електродинамікою і термодинамікою. Мегасвіт — це об’єкти з розмірами, що вимі- рюються світловими роками, або відстанями, які світло проходить за рік, а часи — мільйона- ми, мільярдами років і більше. Макросвіт опи- сується головним чином законами спеціальної або загальної теорії відносності, але для адек- ватності картини, як це не дивно, часто постає потреба у застосуванні також квантових зако- нів та уявлень. Класичну фізику було створено протягом ХVІІ–ХІХ ст., і я на ній зупинятися не буду, а сконцентруюся на напрямах, які виникли впродовж ХХ — на початку ХХІ ст. 1) Фізика елементарних частинок (тепер — фізика високих енергій) вивчає фундаменталь- ну будову матерії, або мікросвіт. В її основі лежить так звана Стандартна модель (СМ), яка поєднує всі основні взаємодії, крім граві- таційної. За попередні 25–30 років передба- чення цієї моделі багаторазово були перевірені експериментально, і жодного серйозного від- хилення зафіксовано не було. Найвідоміший успіх СМ — відносно недавнє відкриття перед- баченого ще півстоліття тому бозона Гіггса на Великому адронному колайдері (ВАК), який є чи не найскладнішою інженерною спорудою у світі. Я не фахівець у фізиці елементарних час- тинок і можу помилятися, але, на мою думку, після цього грандіозного підтвердження теорії щодо існування бозона Гіггса епоха гарантова- них відкриттів завершилася. Проте стриманий оптимізм щодо Нової фізики, яку не містить СМ, спирається на той самий ВАК, потенціал якого насправді величезний, але попереду у науковців уточнення вимірювань, підвищення чутливості приладів для спостережень нових 48 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО частинок або таких процесів за їх участю, які не вписуються в рамки СМ. Поки що нічого такого не виявлено, але принципово певні яви- ща можливі, оскільки нічим не заборонені. Зо- крема, це стосується так званої суперсиметрії, або симетрії між двома абсолютно різними сі- мействами частинок — бозонами і ферміонами, кожна з яких повинна мати так званого супер- партнера. Гадаю, варто наголосити, що ідея про таку (ймовірну) властивість частинок зароди- лася в Україні, і тепер пошук суперпартнерів є чи не основною метою фізики високих енер- гій, зокрема експериментів, які плануються на ВАК. Крім того, є багато й інших питань, які не інтерпретуються СМ, а отже, ця модель потре- бує узагальнення та розширення з подальшою перевіркою за ще більших енергій. І навіть з огляду на те, що ВАК далеко ще не вичерпав своїх можливостей, усе більше дискусій то- читься навколо пропозицій будівництва но- вих прискорювачів, для чого потрібні свіжі неординарні ідеї і припущення. Експеримен- татори чекають на них, оскільки неперервно продовжується інтенсивна робота теоретиків зі створення нових моделей та доведення до спостережних чисел опису величезного обся- гу отриманих даних щодо різних процесів, які спостерігаються у різних і широких інтервалах енергій за участю колосальної кількості еле- ментарних частинок. У ВФА цю галузь фізики впродовж остан- ніх 10–15 років представлено дослідження- ми за напрямом «Фундаментальні взаємодії та мікроскопічна будова речовини», в якому ми здобули загальновизнані успіхи. Най- важливіші результати отримано в Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова та Фізико-технічному інституті низьких темпе- ратур ім. Б.І. Вєркіна. Вони пов’язані з суттє- вим внеском у розвиток ідеї щодо спонтанного порушення симетрії, яка є базовою для СМ. Зокрема, було запропоновано і обґрунтовано механізм динамічного порушення симетрії, який породжується магнітним полем. Це так званий магнітний каталіз, коли магнітне поле, попри як завгодно малу взаємодію між час- тинками, ініціює перебудову основного стану багаточастинкових або польових систем, тобто відіграє роль каталізатора змін. Зараз уявлен- ня про магнітний каталіз стало настільки ши- роко вживаним, що ним користуються навіть при описі явищ і ефектів, далеких від фізики частинок. Співробітники Інституту теоретичної фізи- ки ім. М.М. Боголюбова дуже тісно співпрацю- ють з експериментаторами ВАК, беруть участь у низці міжнародних колаборацій. Завдяки цьому вони мають змогу першими дізнаватися про найсвіжіші вимірювальні дані, що дозво- ляє їм отримувати пріоритетні результати. Так, один із таких результатів стосується розрахун- ку деяких властивостей сильно взаємодіючої речовини, так званої кварк-глюонної плазми, яка утворюється на найменших часових про- міжках після зіткнення важких іонів. В іншому спільному дослідженні було наведено нетриві- альні аргументи на користь народження нової частинки — оддерона, яка забезпечує скінчен- ну і донедавна незрозумілу експериментально спостережувану різницю між перерізами висо- коенергетичних протон-протонного і протон- антипротонного розсіянь. У фаховій спільноті ця робота вже здобула схвальні відгуки. Загалом слід зазначити, що розвиток теорії на цій ділянці фізики і результати, отримані в установах ВФА, справляють непогане вражен- ня і свідчать про те, що нам вдається утриму- ватися на передньому рубежі поточних дослі- джень у цій галузі. Говорити ж про наші експе- риментальні роботи у фізиці високих енергій немає сенсу, оскільки таких досліджень просто немає. 2) Наступним пріоритетним світовим на- прямом є фізика ядра, розвиток якої припадає приблизно на середину і другу половину ми- нулого століття. Її найбільші досягнення добре відомі. Це встановлення протон-нейтронної структури ядра, з’ясування причин і наслід- ків ядерних реакцій, передусім ланцюгових, на основі чого було сконструйовано та побу- довано потужні енергетичні установки різно- го призначення, зокрема атомні станції, без яких прогрес людства був би неможливим. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 49 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО Крім того, було створено ядерну і термоядерну зброю масового знищення, без якої, на думку багатьох експертів, було б неможливим мирне співіснування народів. Останніми десятиліттями ядерна фізика по- вернулася обличчям до наших повсякденних потреб, її досягнення було впроваджено в ме- дицину і діагностику, застосовано для віднов- лення технічних параметрів робочих елемен- тів різних машин і механізмів, виробництва двигунів різного призначення, дослідження фізичних і хімічних структур тощо. В Академії ядерна фізика спочатку розвива- лася у ВФА, де було отримано вагомі резуль- тати (також теоретичні), але згодом у НАН України створили профільне Відділення ядер- ної фізики та енергетики, тому відповідних ро- біт я зі зрозумілих причин не торкатимуся. 3) Астрофізика як окрема наука визріла з дуже давньої і однієї з найперших спостереж- них наук — астрономії. Поєднуючи методи фізики високих енергій і фізики ядра, астро- фізика вивчає питання, пов’язані з умовами існування, властивостями та розвитком різних об’єктів Всесвіту — галактик, зір, планет, зо- крема займається пошуком екзопланет, тобто таких планет, на яких можливе життя, подібне до земного. Що стосується еволюції Всесвіту як єдиного організму, в якому народжуються і вмирають не лише зорі, а й галактики, зіштов- хуються чи колапсують чорні діри, поширю- ються передбачені А. Ейнштейном і зафіксова- ні два роки тому гравітаційні хвилі, то ці пи- тання належать до сфери космології. На сьогодні обидві ці галузі фізичної науки є, мабуть, найменш вивченими, оскільки не- розкритих таємниць мегасвіту ще ціла купа. Наприклад, ми не знаємо, яку структуру має матерія за величезної густини речовини, яка спостерігається, скажімо, в нейтронних зо- рях або у чорних дірах. Невідома нам природа квазарів та їх випромінювання, в тому числі радіохвильового, а також походження різни- ці мас нейтрино, яка зумовлює їх осциляції, тобто перетворення одного типу нейтрино на інший. Ще мають бути встановлені причини Великого вибуху, або миттєвого народження Всесвіту 3 в певний момент часу, фактори, які зумовлюють його прискорене розширення. Ми ще маємо з’ясувати, що таке темна енергія і темна матерія. Встановлення обставин, що спричинили Ве- ликий вибух, є однією з головних загадок су- часної фізики. Тому не можу не нагадати, що найвірогідніша на сьогодні гіпотеза щодо Вели- кого вибуху також має українське «громадян- ство». Саме у Харкові свого часу вперше було зроблено дуже глибоке припущення, що цей вибух є гравітаційною нестійкістю фізичного вакууму, спонтанно породженою квантовою флуктуацією метрики простору-часу. Наразі вивчення цих питань є найімовірнішим джере- лом нової інформації, на яку очікують усі фа- хівці. Методи вимірювань, які тут використо- вуються, дуже різнопланові (з поверхні Землі, з космічних апаратів) і пов’язані з відстежен- ням усього доступного простору та об’єктів у ньому в різних діапазонах електромагнітного випромінювання — радіохвильовому, інфра- червоному, оптичному, ультрафіолетовому, рентгенівському, гамма-діапазоні. Ці мето- ди дають дослідникам змістовну інформацію щодо властивостей і еволюції Всесвіту, а тепер до них додалися ще й гравітаційні хвилі, на які покладають певні надії, сподіваючись, що вони дозволять нам більше дізнатися про Всесвіт на будь-яких відстанях і часах його існування. У ВФА відповідний напрям «Астрофізика, астрономія і радіоастрономія» представлено кількома установами, серед яких, якщо гово- рити про експеримент, провідними є Головна астрономічна обсерваторія та Радіоастроно- мічний інститут. Їхні експериментальні мето- дики включають радіо- і оптичний діапазони, і за цим напрямом ми маємо першорядні до- сягнення. Зокрема, співробітники Головної 3 Якщо бути точним, то нинішні теоретичні уявлення певною мірою розрізняють поняття мегасвіту і Все- світу. До першого належить увесь взагалі можливий і нічим (навіть нашою фантазією) не обмежений простір, а от всесвітів, як припускають, може бути скільки завгодно, і всі вони мають межі. В одному такому Всесвіті й існує наша галактика, а в ній — Со- нячна система з планетою Земля. 50 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО астрономічної обсерваторії, здобувши через міжнародний конкурсний відбір заявок мож- ливість працювати на найсучасніших телеско- пах, відкрили й дослідили так звані карликові галактики. Вважають, що вони є аналогами первинних галактик, які існували в ранньому Всесвіті через усього 400 млн років після його появи. При цьому нашим ученим вдалося спо- стерігати наймолодшу з відомих галактик, яка містить найменше елементів, важчих за гелій (рис. 1). Певні досягнення має також Інститут тео- ретичної фізики ім. М.М. Боголюбова в тео- ретичному вивченні проявів темної матерії, до яких належать лінії галактичного світіння у рентгенівському діапазоні, що відповідає про- цесам розпаду темної матерії. Окремо слід зупинитися на дослідженнях Сонця. Це важливо, оскільки сонячне випромі- нювання безпосередньо і через космічну погоду істотно впливає майже на всі процеси на Зем- лі. Приємно зазначити, що частину досліджень сонячної активності та моніторинг зовнішніх шарів його поверхні здійснюють на модерні- зованому телескопі Головної астрономічної обсерваторії, який якнайкраще пристосований для такого типу завдань. Для підсилення цих важливих астрономічних спостережень було б бажано забезпечити подальше вдосконалення наявної апаратури, а може, й будівництво но- вого телескопа. У цьому ж ключі розвиваються й дослідження іоносфери Землі на потужному радарі Інституту іоносфери НАН України і МОН України, за допомогою якого вдалося незалежним чином підтвердити переважно водневий склад геокорони, що вкрай важливо для супутникової навігації (зокрема, військо- вого призначення), прогнозів погоди тощо. Слід також відзначити здобутки вітчизняної радіоастрономії, яка завдяки потужній харків- ській радіофізичній школі посідає одне з най- помітніших місць на світовому радіоастроно- мічному небосхилі. Наші радіотелескопи, на- самперед найбільший у світі УТР-2 (рис. 2), якому поки що вдається утримувати пальму першості за своїми розмірами, дали змогу від- крити радіовипромінювання космічних атомів водню і вуглецю зі станів з головним кванто- вим числом 1000. Якби вони знаходилися на Землі, їх можна було б розгледіти неозброєним оком! На базі цього телескопа створено уні- кальний інструмент декаметрового діапазону ГУРТ, рекордна чутливість якого зумовила відкриття втричі більшої кількості пульсарів, ніж їх було відомо до цього. Тепер ГУРТ є невід’ємною ланкою радіоастрономічної мере- жі Європи. Серед відкритих на ньому несподі- ваних явищ згадаю фіксацію блискавок на Са- турні, що значно збагатило наші знання про цю планету Сонячної системи. Не побоюся сказати, що радіоастрономія є однією з візитівок нашої Академії у світі, і цим, безумовно, можна пишатися. Втім, дуже прикро, що ці досягнення спираються не стільки на матеріальну підтримку, яка є вкрай недостатньою, скільки на ентузіазм і високий професіоналізм колективу Радіоастрономіч- ного інституту, які не можна експлуатувати вічно… 4) Оптика і квантова електроніка зросли на ґрунті класичної оптики, доповненої гені- альним передбаченням А. Ейнштейна про ви- мушене, або стимульоване, випромінювання, що принципово розширило її можливості. Ця галузь фактично нескінченна, а її практичні за- Рис. 1. Відкрита карликова галактика з найнижчим вмістом елементів, важчих за Не, і типова спіральна галактика. Насправді ці галактики дуже далекі одна від одної, і їх показано разом лише для порівняння розмірів ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 51 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО Рис. 2. Панорама радіотелескопа УТР-2, ефективна площа якого становить 150 000 м2 стосування настільки різноманітні, що спроба проаналізувати весь їх спектр була б безнадій- ною затією. Нагадаю лише, що широко визнані досягнення сучасної оптики (у найзагальнішо- му розумінні — науки про світло, його випромі- нювання та взаємодію з речовиною) пов’язані зі створенням надчутливих приймальних сис- тем і відкриттям когерентного (скорельовано- го за фазами окремих хвиль) випромінювання та його джерел — лазерів. Це уможливило спо- стереження об’єктів, які до того вважали не- спостережуваними; визначення спектрів усіх відомих атомів і молекул, що було покладено в основу створення високочутливих датчи- ків розпізнавання хімічного складу речовин; розроблення та широке використання дуже продуктивних і швидких засобів запису і зчи- тування інформації, а також заміни плоских фотозображень об’ємними у вигляді голограм. Серед безлічі застосувань лазерів і лазерних технологій назву, лише для прикладу, оптич- не матеріалознавство, тобто створення середо- вищ із заданими властивостями, необхідними для роботи надпотужних лазерів. Одним із найперспективніших напрямів використання таких лазерів є спроби ініціювати за їх допомо- гою термоядерний синтез, а це потребує збіль- шення робочих частот світіння до діапазону ультрафіолетових хвиль. Варто також згадати лазери медичного призначення. У ВФА дослідження за напрямом «Оптика і лазерна фізика» ведуться в багатьох установах, але провідною можна вважати Інститут фізики, який у січні 2019 р. відзначає 90-річчя від часу свого заснування. Найголовніші наші досяг- нення стосуються саме лазерів і оптики. Обся- гу журнальної публікації не вистачить, навіть щоб просто перелічити результати, отримані в цій галузі, тому обмежуся лише констатацією того факту, що за деякими розділами цієї нау- ки ми стоїмо на досить пристойних позиціях у світі. Так, Інституту фізики належить пріори- тет у створенні нового напряму — сингулярної оптики, яка, на відміну від звичайної оптики, оперує оптичними хвилями, що мають неодно- рідний (наприклад, вихровий) фронт, і вивчає їхні властивості та особливості поширення. Інший пріоритетний результат — експери- ментальне здійснення інтерференції та голо- графічного запису зображень з використанням фемтосекундних (частота 1015 Гц) імпульсів різного кольору. За допомогою таких імпуль- сів в Інституті фізики вивчають абсолютно нові, зокрема нестаціонарні, явища на поверх- нях твердих середовищ, що стало приводом для виокремлення цього розділу оптики, який назвали фемтооптикою. Фемтооптика ставить цікаві фундаментальні завдання і водночас має неабиякі прикладні перспективи, такі як створення мікролінз (рис. 3) та мікродзеркал, а також розроблення пристроїв для оптоелек- троніки. Варто також згадати і так звані метамате- ріали (хоча ажіотажний інтерес до них трохи спав), або композиційні штучні структури з від’ємним показником заломлення, що карди- нально змінює їхню реакцію на опромінення. Ідея таких матеріалів виникла майже піввіку тому, але знайти в природі метаматеріали так і не вдалося, і лише близько 20 років тому їх навчилися вирощувати. Метаматеріали про- являють дивовижні оптичні властивості, яких я тут детально не торкатимуся, але зазна- чу, що Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова долучився до створення та- ких систем і навіть робить спроби їх викорис- 52 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО Рис. 4. Схема гетеростуктури, яка під дією струму ге- нерує акустичні хвилі терагерцового діапазону тання у пристроях зв’язку, а також у приладах неруйнівного контролю. Є у ВФА досягнення й у створенні терагер- цових лазерів, потреба в яких постійно зрос- тає. Зокрема, співробітники Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова разом з британськими колегами запропонували і реа- лізували новий тип підсилювача/генератора когерентних акустичних хвиль, для якого ви- користали багатошарову напівпровідникову ґратку (рис. 4). Змінюючи струм, який прохо- дить крізь неї, можна контрольовано впливати на частоту генерації. Інші генератори — енергоефективні оптичні мікролазери (рис. 5), які є якіснішими за відомі аналоги, створено в Міжнародному центрі «Ін- ститут прикладної оптики». У цьому Інституті розроблено також принципово нові — цифро- ві — методи оптичного запису і зчитування ін- формації. У галузі оптики працює й Інститут електрон- ної фізики, в якому суто спектроскопічними методами навчилися визначати хімічний склад ряду напівпровідникових сполук в аморфних матрицях, а також достатньо точно вимірюва- ти ймовірності утворення небезпечних радіа- ційних ушкоджень молекул деяких амінокис- лот, життєво важливих для перебігу клітинних процесів обміну речовин. Наступний результат, хоча й опосередко- вано стосується оптики, проте, на мою думку, заслуговує на згадування саме в цьому розді- лі. В Інституті фізики конденсованих систем розроблено і вже успішно застосовано нову ін- формаційну технологію для кольорового дру- ку, яка дозволяє зекономити до 60 % фарби, зберігаючи при цьому високу якість зображен- ня (рис. 6). Це, без сумнівів, достойний уваги приклад характерного для нашої Академії ціле- спрямованого фундаментального дослідження міждисциплінарного характеру. Я назвав лише невелику частину наших ре- зультатів, отриманих у цій галузі, але попри наявні «оптичні» успіхи стверджувати, що ми працюємо на всіх ділянках світового фронту оптичних, лазерних і оптоелектронних дослі- джень, не можна. Ми ще маємо висококваліфі- Рис. 3. Зобра- ження літер І та Р, створені мік- ролінзою ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 53 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО Рис. 5. Схема компактного енергоощадного мікрола- зера кованих фахівців-оптиків, але, на жаль, вони мало кому потрібні в нашій країні. 5) Фізика плазми. Актуальність досліджень у цій галузі пояснюється двома обставинами. Перша пов’язана з тим, що переважна частина речовини у Всесвіті, зокрема іоносфера Землі, зорі, є прикладами плазмового середовища. Нагадаю, до нього, як правило, відносять у ці- лому нейтральний газ, що складається з елек- тронів та іонів (зокрема, протонів), а тепер вже і кварків. Друга обставина випливає з небезпід- ставних надій на створення на Землі штучного Сонця, оскільки воно є гігантським плазмовим кулеподібним утворенням, у якому відбува- ються спонтанні термоядерні реакції, що по- роджує практично необмежене виробництво екологічно чистої енергії. Ми вже є свідками того, що недостатні енергетичні можливості людства починають гальмувати його поступ до більш розвиненої, безпечної і комфортної сфери буття, тому реалізація керованої термо- ядерної реакції — один з найочікуваніших сус- пільством науково-технічних результатів. Як фізична система плазма доволі складний і багатий на різні (насамперед нелінійні) про- цеси об’єкт, у якому майже не існує ситуацій, коли можна знехтувати кулонівською взаємо- дією між його зарядженими одиницями. І хоча плазмові середовища відомі нам зі шкільних років, послідовне їх урахування не є простим, оскільки явища в плазмі відбуваються як за високих, так і за низьких густин і температур. Науковий пошук у цій галузі установи ВФА проводять за напрямом «Фізика плазмових процесів». Такі процеси можуть здійснюватися, зокрема, в обмежених об’ємах, у тому числі та- ких, що містять порох. У реальних умовах його не можна уникнути, тому вивчення так званої запорошеної плазми створює окрему нішу, яку впевнено заповнюють роботи нашого Відділен- ня. Зокрема, співробітники Інституту теоретич- ної фізики ім. М.М. Боголюбова зробили по- мітний внесок у кінетичну теорію запорошеної плазми, що дозволило пролити світло на значну різницю температур порошинок і самої плазми, зрозуміти, чому їх розподіл за швидкостями відрізняється від максвелівського. Рис. 6. Зображення, отримані за допомогою традицій- ної (а) і фарбоощадної інформаційної (б) технологій Все це важливо для здійснення керованого термоядерного синтезу, про що в Україні мож- на лише мріяти, оскільки відповідні установки не на часі. 6) Ще один надзвичайно широкий і над- важливий світовий напрям — фізика твердого тіла (тепер його частіше називають більш за- гально — фізика конденсованого стану). Фор- 54 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО мування цього напряму очевидне, оскільки практично все, що ми бачимо і з чим стикає- мося у повсякденному житті, — це тверді, або сконденсовані, тіла. Наприклад, ІТ-прогрес, свідками і користувачами якого є ми всі, зу- мовлений досягненнями саме фізики твердо- го тіла. Ця галузь настільки багатогранна, що без перебільшення можна стверджувати про її сумірність з фізикою взагалі, оскільки твер- дий стан проявляє і механічні, і електричні, і оптичні, і ядерні, і релятивістські, і плазмові властивості, не кажучи вже про такі явища, як квантове тунелювання, тобто проникнення частинок туди, де стара фізика перебувати їм строго забороняє, надпровідність, лазерна ге- нерація, магнетизм тощо. Тому не дивно, що у фізиці твердого тіла працює найбільша кіль- кість фахівців фізичного профілю. Саме тверді тіла є основою конструкційних і функціональних матеріалів, можливості яких постійно зростають разом із потребами сус- пільства. Можу також назвати таку глобальну проблему, як створення матеріалів, які є над- провідниками за кімнатної температури, — вони дадуть людству можливість позбавитися зайвих енерговитрат, пов’язаних з досить ве- ликим опором навіть найкращих електропро- відників. Серед «найтоповіших» світових трендів у фізиці твердого тіла слід відзначити тополо- гічні діелектрики 4, вейлівські метали/напівме- тали 5, або, як правило, тривимірні провідни- ки з безмасовими носіями, а також мультифе- роїки 6, що лежать в основі спінтроніки — но- 4 До них відносять кристалічні тіла скінченного роз- міру, які, будучи ізоляторами в об’ємі, мають мета- леві властивості на поверхнях, а отже, проводять електрострум. Такий «альянс» є дуже стійким і стає в пригоді для подальшої мініатюризації робочих елементів сучасних гаджетів. 5 Речовини (першою був одноатомний шар графіту — графен), опис яких потребує застосування апарату, що раніше використовували лише в задачах реляти- вістської фізики. 6 Кристали складеної структури, яка містить області з різним впорядкуванням (скажімо, магнітним і сег- нетоелектричним), що розширює їхні властивості і тим самим коло застосувань. вої багатообіцяючої гілки електроніки, в якій основною керованою і водночас керуючою ха- рактеристикою є не заряд, а магнітний момент (спін) електрона. Зараз вони є скоріше суто фундаментальними напрямами, але, без сумні- ву, в майбутньому матимуть широке практич- не застосування. Можу засвідчити, що з усіх цих актуальних і навіть модних 7 питань установи ВФА (Інсти- тут фізики, Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова, Інститут теоретичної фі- зики ім. М.М. Боголюбова, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна, Інститут фізики конденсованих систем та ін.) мають публікації, багато з яких є піонерськи- ми. Красномовним прикладом є передбачен- ня нестандартності прояву квантового ефекту Холла в графені. Ця робота, виконана в Інсти- туті теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова, за кілька років зібрала понад 1300 цитувань, відігравши головну роль у визнанні фізичною спільнотою унікальності релятивістськи по- дібного спектра електронів у цьому кристалі, що спростувало одне (здавалося б, бездоганне) теоретичне твердження щодо неможливості іс- нування двовимірних кристалічних систем. Отже, установи нашого Відділення досить плідно працюють за напрямом «Фізика твердо- го тіла». Останніми роками, крім згаданих уже досліджень низьковимірних структур типу гра- фену, фулерену, нанотрубок, вагомі результати ми маємо в галузі надпровідної спінтронiки, так званих фотонних кристалів (Інститут радіофі- зики та електроніки ім. О.Я. Усикова, Доне- цький фізико-технічний інститут ім. О.О. Гал- кіна), магнетизму. Зокрема, встановлено ме- ханізми надшвидкої (за 1012 с) переорієнтації намагніченості магнетиків потужними ультра- короткими лазерними імпульсами (Інститут магнетизму, Донецький фізико-технічний ін- ститут ім. О.О. Галкіна), також в Інституті тео- ретичної фізики ім. М.М. Боголюбова зробле- но передбачення обертального руху вектора 7 Так трапляється, коли якесь відкрите явище є не лише цікавим і красивим з фізичної точки зору, а й несподівано виявляється перспективним, так що брати участь у його дослідженні стає престижним. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 55 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО антиферомагнетизму в антиферомагнетиках під дією спін-поляризованого електричного струму, що тривалий час вважали неможли- вим, але тепер для цього явища є не лише екс- периментальне підтвердження, а й практичні застосування. Останнє є важливим, оскільки, незважаючи на те, що діяльність ВФА спрямовано пере- важно на розв’язання фундаментальних про- блем, прикладним розробкам приділяється багато уваги. Серед них особливим попитом користуються роботи Інституту металофізи- ки ім. Г.В. Курдюмова, в якому, нагадаю, було відкрито ефект пам’яті форми. Тепер на основі запропонованої концепції багатокомпонент- них, спеціально структурованих, високоентро- пійних сплавів (які належать до групи смарт- матеріалів 8 — див. рис. 7) у цій установі на- вчилися виготовляти такі матеріали, в яких пам’ять форми набуває виключної стабільнос- ті. За оцінками експертів, застосування таких сполук у різних галузях виробництва, а також у медицині вже найближчими роками зросте настільки, що обсяг їх світового ринку досягне десятків мільярдів доларів на рік. Загалом саме економіка (на жаль, не вітчиз- няна) цілеспрямовує науку. Мало хто знає, що, наприклад, у світі річний оборот напівпровід- ників для ІТ-галузі сягає $ 300 млрд, причому половину з них виробляють у США, 9 % — в країнах ЄС і всього 4 % — у Китаї. Від експор- ту цих матеріалів США щороку отримують близько $ 50 млрд, більше лише від літако- і автомобілебудування! Ось що таке високі (у цьому випадку інформаційні) технології, які без науки не народжуються 9! Я не знайшов да- 8 Смарт-, або розумні, матеріали відрізняються від ре- шти тим, що, змінюючи свої властивості під дією зо- внішніх факторів (температура, тиск, різні поля), вони змінюють їх не довільно, як звичайні, а завдяки підібраним складу і структурі, відповідно до того чи іншого їх застосування. 9 З цього приводу наведу відомі дотепні, проте спра- ведливі слова: «Кам’яний вік завершився не тому, що виник дефіцит каміння». І зрозуміло — він ви- черпав себе тому, що з’явилися нові технології. Було б непогано, якби це збагнули ті, від кого залежить хоч щось істотне. них про виробництво напівпровідникових про- цесорів чи обчислювальних модулів в Україні, що свідчить про сумний стан цієї нашої про- мисловості, насамперед наноелектроніки, яка працює на ІТ-сферу 10. Про що можна говорити, якщо в інститутах ВФА немає жодної (підкреслю, жодної!) су- часної ростової установки або необхідних для них чистих кімнат? Ми також не будуємо такі потрібні для вирішення багатьох актуальних завдань установки, як синхротрони, приско- рювачі нейтронів. І гадаю, всім зрозуміло, на- скільки ми через це залежимо від імпортних приладів, витратних матеріалів і … грошей. До фізики твердого тіла нерозривно при- микають ще два напрями ВФА — «Фізика низьких та наднизьких температур» та «Ра- діофізика і електроніка», дослідження в яких природно спираються на знання про твердий 10 У цьому сенсі нам нема чого протиставити світу і у сфері створення суперкомп’ютерів, до першої сотні яких наші й не наближаються. Якщо у США, Японії, Китаї працюють машини, спроможні здійснювати понад 1017 операцій за секунду, в Росії — десь 1015, то найкращі українські комп’ютери — не більш як 1013, що недвозначно свідчить про те, як сильно ми відстали. З іншого боку, як повідомляє «Економіч- на правда», навіть це не заважає вітчизняній ІТ-ін- дуст рії посідати друге місце в українському експор- ті послуг, щорічні сплачені податки якої зросли до 4,1 млрд грн [2]. Рис. 7. Ґратка (а) та елементарна комірка (б) багато- компонентного смарт-сплаву TiZrHfCoNiCu 56 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО стан. У світі, наскільки я можу судити, вони не стоять на передньому фронті науки, але від цього їх важливість не меншає, особливо якщо зважати на велике прикладне значення відпо- відних робіт для створення сучасного промис- лового і побутового обладнання, а також ви- робів оборонного призначення. З іншого боку, в обох цих напрямах залишається багато від- критих питань фундаментального характеру. Тому більшість країн світу підтримують роз- виток цих напрямів. Так, у Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна виявлено надшвид- кий рух абрикосовських вихорів у надпровід- них плівках, по яких тече високий струм, що дуже корисно для розробників надпотужних магнітів. В Інституті радіофізики та електро- ніки ім. О.Я. Усикова встановлено вплив маг- нітного поля на транспорт радіохвиль у шару- ватих надпровідниках, тобто знайдено спосіб керування їх прозорістю. У цьому ж Інституті створено оригінальні високоякісні вакуумні НВЧ-генератори, які використовують у медико-біологічному об- ладнанні в Південній Кореї, Японії, але не в Україні. Підсумовуючи стан досліджень ВФА в га- лузі фізики твердого тіла, можна сказати, що за своїм кадровим потенціалом вони відпові- дають вимогам, які диктує світовий розвиток. Однак, якщо теоретики ще можуть видавати «на-гора» гарні результати, то для експери- ментаторів це практично неможливо, оскіль- ки, за дуже рідкісними винятками, наявний у нас парк експериментального обладнання ка- тастрофічно застарів, і без його оновлення ми ризикуємо пройти точку неповернення, тобто остаточно втратимо можливість хоча б будь- коли мати у цьому напрямі результати міжна- родного рівня. 7) Два напрями — фізика м’якої речовини і нанофізика, в яких ми активно працюємо, сформувалися у ВФА саме в останні десяти- річчя. Фізика м’якої речовини не лише вивчає рідкий стан, який сам по собі є дуже складним і особливим (це рідини, електроліти, інші розчи- ни), а й межує з фізикою біоречовини, оскіль- ки вона також, образно кажучи, є м’якою. Вкотре хочу наголосити, що з точки зору актуальності та ставлення різних країн до на- уки саме науки про життя є найбільш фінан- сованими і запитуваними суспільствами роз- винених держав, які багато уваги приділяють здоров’ю свого населення та екології. Проте наша наука все ще перебуває в координатах, де домінують природничі й технічні напрями, і в цьому плані не відповідає ситуації, яка склала- ся в світі на початку третього тисячоліття 11. 11 Зокрема, як повідомляє сайт Nature Index, у журна- лах групи Nature за останній рік кількість статей з Graphene hBN MoS2 WSe2 Fluorographene Рис. 8. П’ятишарова змішана ван-дер- ваальсова гетероструктура з різних одно- і двоатомних плівок [3] ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 57 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО Згадуючи фізику і науки про життя, слід за- уважити, що вже протягом століть фізика сум- лінно виконує свою основну місію з вивчення природи. Проте це переважно стосується при- роди неживої, тоді як природа жива (людина, флора, фауна) також потребує фізичного ви- вчення, оскільки всі процеси, що відбуваються в ній, у своїй основі є саме фізичними. І як на мене, вивчення неживої природи не простіше, ніж живої. Наприклад, лікар, який ставить па- цієнту той чи інший діагноз, може взагалі нічо- го не знати про Стандартну модель, оскільки ефекти спеціальної або загальної теорії від- носності в цьому випадку не є важливими, так само як в організмі людини немає надплинних рідин, не генеруються лазерні промені. Звісно, це не означає, що жива природа не містить та- ємниць чи її вивчення не пов’язане з певними труднощами, але на ідейно-засадничому рівні можна припустити, що сьогоднішня фізика го- това до розкриття основних закономірностей існування і функціонування живої матерії. І це важливо для усвідомлення того, що фізичний підхід спроможний виправдати покладені на нього сподівання щодо осягнення загальних фізіологічних процесів і явищ. Оскільки багато живих об’єктів мають не- великі, іноді молекулярні розміри, нанофізика дуже близька до біодосліджень. Проте ця га- лузь науки має власне поле для наукового по- шуку, вивчаючи все менші і менші структури (зокрема низьковимірні), а головне — намага- ється застосовувати на практиці здобуті нею знання. Фізики тепер мають змогу досліджува- ти зразки нанометрових розмірів (граничний випадок — графен і подібні йому матеріали, яких тепер чимало). Не зупиняючись на дета- лях, зверну увагу лише на те, що їх відкриття породило принципово новий напрям — ство- рення ван-дер-ваальсових гетероструктур, або штучних матеріалів, складених зі слабко фізики, що мають афілійованих у НАН України ав- торів, майже у 10 разів перевищує кількість таких самих публікацій з хімії і майже у 40 разів — з наук про життя (154, 16 і 4 відповідно), що певною мірою відображує наші неєвропейські пріоритети у під- тримці різних напрямів досліджень. взаємодіючих між собою одноатомних шарів, кількість і послідовність яких може варіюва- тися (рис. 8). Одне це забезпечує практично незліченні можливості для отримання наперед невідомих і неочікуваних властивостей фі- нальних структур. Ще більше здивування викликала нещодав- но відкрита властивість таких гетероструктур щодо непередбачуваної зміни їхніх власти- востей, коли осі симетрії кожного шару мають неоднакові напрямки (рис. 9). Наприклад, дво- шаровий графен з відносно малим розворотом шарів перетворюється на надпровідник! Це спостереження одразу збудило бурхливий ін- терес сотень дослідників, які розпочали спро- би створення технологій отримання контро- льованих кутів розвороту, щоб зрозуміти, чому породжуються подібні метаморфози. Поки що серед численних повідомлень на цю тему наші не проглядаються, але співробітники Інститу- ту фізики вже долучилися до пошуків у цьому напрямі. Втім, у галузі нанофізики ми ще маємо зна- чущі досягнення. Одне з них, уже визнане фа- хівцями, згадувалося навіть в іноземних ЗМІ. Йдеться про синтез у Фізико-технічному ін- ституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна но- вого класу вуглецевих наноструктур, які вже здобули назву карбонові стільники (рис. 10), оскільки за будовою вони подібні до бджоли- них стільників. З ними пов’язують перспекти- ви створення ємностей для збереження газів Рис. 9. Двошаровий графен з повернутими один від- носно одного вуглецевими шарами, що має електрон- ні властивості, відмінні від вихідної (неповернутої) структури [4] 58 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова, Інституту магнетизму, а також Інституту фізи- ки конденсованих систем. У перших двох уста- новах у серії теоретичних і експериментальних досліджень було виявлено аномальну анізо- тропну дифузію колоїдних частинок у нема- тичних рідких кристалах. Цей результат було оприлюднено у журналі Science, що саме по собі вже є досить високою оцінкою. Інститут магнетизму проводить дослідження біохіміч- них процесів у клітинах з магнітними біоген- ними наночастинками, які виробляють живі організми, Інститут радіофізики та електро- ніки ім. О.Я. Усикова займається вивченням природи стабільності структур біополімерів, що перебувають у полі іонізуючих випроміню- вань, Інститут фізики конденсованих систем — роботами з теорії розчинів і електролітів, роз- робляючи потужні методики комп’ютерних розрахунків їх фізико-хімічних властивостей, а Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова має незаперечні успіхи в галузі отримання так званих біосумісних матеріалів, на які великі надії покладає сучасна медицина. 8) Ще один світовий напрям — обчислюваль- на фізика — самостійно не входить до напрямів ВФА, але останнім часом, з огляду на значне ускладнення задач, став надзвичайно потуж- ним і важливим компонентом теоретичної фі- зики. Так чи інакше з цим напрямом по в’я за- на діяльність більшості наших установ, чому сприяє розгорнута в НАН України грід-ме ре- жа. Серед найважливіших результатів можна згадати запропоновану в Інституті фізики кон- денсованих систем нову схему методу молеку- лярної динаміки, яка дозволила прискорити деякі обчислення в тисячу разів, завдяки чому вперше вдалося простежити процес згортання мініпротеїну, а також розпочати моделювання динамічних властивостей білків. В Інституті металофізики ім. Г.В. Курдюмова обчислено велику кількість металевих сполук, для ха- рактеристик яких суттєвою є спін-орбітальна взаємодія. Чисельні методи використовують і в Інституті фізики для розрахунку повільної конформаційної динаміки макромолекул у біосистемах, і в Інституті теоретичної фізики Рис. 10. Просторовий вигляд різних карбонових стіль- ників або використання їх як сорбентів чи каталіза- торів. В Інституті фізики істотно просунулися у конструюванні структур з адсорбованих на поверхнях молекул, керувати поведінкою яких можна зовнішнім полем, що важливо для на- ноприладів. В Інституті магнетизму розробле- но технології вирощування магнітних плівок із заданими властивостями, де їх також дослі- джують і шукають для них можливі застосу- вання. Фізика м’якої речовини і біофізика — це сфе- ри інтересів Інституту фізики, Інституту теоре- тичної фізики ім. М.М. Боголюбова, Інституту ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 59 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО ім. М.М. Боголюбова — для вивчення поведін- ки молекул ДНК у клітинних розчинах. Па- ралельно з розвитком обчислювальної фізики визрів метод обчислювального експерименту, який проводять не на реальних об’єктах, а на адекватних ним математичних моделях, що не допускають аналітичних розрахунків. Цей ме- тод став настільки популярним, що мені навіть важко назвати установу ВФА, в якій не вико- нувалися б подібні експерименти. Отже, розвиток обчислювальної фізики у на- шому Відділенні перебуває в сучасному руслі, хоча розрахункові можливості, як я вже зазна- чав, залишають бажати кращого, що потребує підвищення потужності нашої обчислюваль- ної техніки. * * * Хіба ревуть воли, як ясла повні? Панас Мирний Вище я перелічив деякі достойні результа- ти установ ВФА і спробував оцінити їх місце у світовій науці. Втім, якщо бути неупередженим і не надівати рожеві окуляри, маю визнати, що наразі ми не можемо претендувати на найвищі позиції. Усе, начебто, виглядає у нас пристой- но і викликає повагу — багато інститутів, ба- гато напрямів, сучасних за цілями досліджень, чимало бюджетних тем і, безперечно, є певні успіхи, досить високоцитовані публікації, є практичні застосування, але, на жаль, вони не роблять «погоди» і не можуть побороти сис- темну відсталість. Справжні піонерські роботи залишилися позаду, в минулому, про яке, влас- не, я і писав. А що ж майбутнє? Що нас очікує в новому столітті Академії? Великих надій на розвиток, з огляду на прийнятий жалюгідний бюджет, покладати не варто, і наукова сфера, судячи з усього, продовжуватиме ледь животіти. Це на- стільки очевидно, що навряд чи доцільно при- ховувати думки з цього приводу моїх колег, які професійно роблять свою справу, часто не отримуючи за це навіть повного обсягу і без того принизливо малої заробітної плати: де- градація нашої фундаментальної науки набула небезпечного розмаху, молодь у неї практично не йде12, престиж наукових професій падає, прилади не оновлюються роками, а з високих кабінетів нами керують люди, які переконані, що вміють керувати чим завгодно — наукою, промисловістю, культурою, а все необхідне в разі потреби можуть купити у розвинених кра- їн… Майже ніхто з них нічого не знає про на- уку, не усвідомлює її специфіки, а головне, не розуміє, що таке академічна свобода. Навпаки, вони постійно намагаються вбудувати Акаде- мію в існуючу адміністративну вертикаль, а ми при цьому жодного протесту не висловлюємо, на власний захист не стаємо. А чи робили ми взагалі щось таке, щоб вря- тувати ситуацію? Будьмо відвертими. Коли на наших очах почала руйнуватися наука, а за нею й освіта, ми, вчені, мовчали, набравши води в рота. Коли розвалювалася і монополізувалася промисловість разом із сільським господарством, ми зберігали мов- чазну безтурботність. Коли ми бачили і добре усвідомлювали, що коїться з армією і органа- ми безпеки, ми нічого не робили. Коли МОН України присуджувало наукові ступені псев- донауковцям або коли на науковців Академії, які боролися з цією небезпекою, позивалися у судах, ми знову-таки зберігали спокій… І тепер настав час, коли через критичне не- дофінансування, відсутність кадрового по пов- нен ня, брак сучасного обладнання, а головне, через незрозумілі «реформаторські» наміри тих, хто вважає за необхідне реорганізувати роботу Академії аж до її перетворення на клуб поважних старців і передати інститути під «дбайливе» крило МОН, ми, найрозумніші люди країни, тихесенько сидимо у своїх лабо- 12 Щодо нерозв’язаної проблеми brain drain зауважу, що коли іммігрують заробітчани, готові працювати де завгодно, це — суха статистика, а от коли іммігру- ють люди освічені, в активному віці, це — діагноз, бо їдуть вони зовсім за іншим — за можливістю працю- вати за фахом, в добре оснащених лабораторіях, бра- ти участь у конференціях, викладати свою спеціаль- ність. А без них на батьківщині розквітає мракобісся, роками не змінюється політична тусовка, катастро- фічно знижується рівень освіченості населення. 60 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО раторіях, як мишки під віником, сповідуючи принцип «наша хата скраю». Це не докір, не звинувачення, це констатація факту наявності безголосого або, принаймні, слабоголосого академічного хору, за багаторіч- не перебування в якому велика відповідаль- ність лежить і на мені. Щодня, читаючи новини чи слухаючи повідомлення про засідання Ка- бінету Міністрів або Верховної Ради, прихожу до невтішного висновку — не існує в країні по- тужної, авторитетної, впливової наукової орга- нізації під промовистою назвою Національна академія наук. Я б навіть назвав таке ставлен- ня до НАН України фігурою замовчування. І хоча інколи у пресі спорадично трапляються поодинокі статті щодо катастрофічного стану природничої науки в державі, антиінтелекту- альне суспільство на них не реагує, оскільки давно втратило віру в силу знань. Скажу біль- ше, його не обурює, а навпаки, забавляє, коли будь-хто з вищих очільників держави козиряє своїм невіглаством. Ми настільки піддалися цим настроям, що опинилися у стані деякої розгубленості, за- бувши про суб’єктність Академії і стратегіч- ну необхідність її діяльності для країни. Ми не знайшли способів наполегливо просувати у свідомість громадян своє бачення виходу з кризи, в яку потрапила не лише наукова сфе- ра, а й загалом держава. І єдиним наслідком традиційної для нашої Академії сервільності відносно можновладців стала лише поступова втрата репутації. Скажімо, «зверху» від нас вимагають рефор- мування. Але оскільки нічого конкретного не пропонують, можна припустити, що від Ака- демії чекають самостійних і швидких змін, не враховуючи при цьому одну з її характерних особливостей: основний керівний науковий персонал має наразі радянський менталітет. Під цим я розумію відсутність навичок у ке- рівників середньої і нижньої ланок мислити загальними категоріями і опікуватися систе- мою в цілому. Замість того, щоб стати лідерами реформ, вони (мабуть, було б чесніше сказати ми) звикли дбати лише про стан свого інститу- ту, підрозділу, відділу тощо. Майже всі вони — як правило, високопрофесійні дослідники, які вже досягли успіху у своїй кар’єрі і, відверто кажучи, на зміни не налаштовані, оскільки мо- жуть при цьому щось втратити. Подібні побо- ювання відчувають також і рядові співробітни- ки. Звісно, це гальмує будь-які трансформації, проте я навів лише одну з можливих причин, чому академічна громада не сприймає навіть позитивні пропозиції змін. А що ж конкретно пропонується? Зокрема, перейти на гранти, при розподілі яких надава- ти перевагу тим, хто має статті у журналах з ви- соким імпакт-фактором. Безперечно, мати такі публікації добре, але хотів би звернути увагу, що зараз не так уже й важливо, де саме надру- кована робота, звісно, якщо вона чогось варта і написана англійською. Згадаймо, що Григо- рій Перельман оприлюднив своє відкриття у відкритому архіві, що за правилами не можна було робити, але це жодним чином не позна- чилося на визнанні його видатного результату, оскільки він став доступним для ознайомлен- ня всьому фаховому загалу. Слід мати на увазі, що останніми роками у науково-видавничій галузі відбулася справж- ня революція — з’явилися інформаційно-пуб- лі каційні системи, в яких кожен науковець (або науковий колектив) з будь-якої країни може без рецензування і чийогось дозволу роз- містити власну статтю. І вже одразу її читає вся наукова спільнота. Журнали ж тепер май- же ніхто читає — це «медичний» факт. Наприклад, якщо говорити про фізиків, то на сьогодні можу впевнено стверджувати — кого немає у відкритому архіві arXiv.org, того немає в науці. За окремими винятками, коли певне видання не дозволяє авторам опри- люднювати свої результати до виходу на його шпальтах, журнальна стаття, яка вже до цього з’явилася у відкритому доступі, не містить для читача нічого нового, а інколи навіть стається так, що на момент офіційної публікації фахо- ва спільнота знаходить у ній якісь слабкі міс- ця або навіть помилкові результати. Згаданий американський архів arXiv.org щодня відвіду- ють тисячі дослідників з усіх куточків світу задля отримання найсвіжішої інформації та в ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 61 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО разі потреби негайного її обговорення з коле- гами. Таким чином усе нове швидко доходить до споживача і аналізується без участі рецен- зентів і редакцій журналів, а рейтингування видань за імпакт-фактором перетворюється на виправдовування їх існування та засіб розподі- лу грошей за грантами. Цікаво, що популярність і затребуваність відкритих архівів стали настільки великими, що вже лунають пропозиції щодо розміщення в них статей за певну плату, залишивши віль- ним тільки доступ до статей. Якщо щось поді- бне буде реалізовано, ми, як і інші бідні країни, на жаль, втратимо цю зручну можливість без- перешкодно інформувати світ про свої досяг- нення. Отже, на мій погляд, при оцінюванні діяль- ності того чи іншого науковця або структурної одиниці рейтинг журналу не повинен відігра- вати такої вже істотної ролі, а от публікаційна активність, за якою Україна, між іншим, пасе задніх, навпаки, є важливою. Ще більшого зна- чення набувають цитат-індекс (ЦІ) та індекс Гірша (ІГ), який, до речі, у жовтні 2018 р. за- знав чергового авторського вдосконалення [5]. Концептуально ЦІ свідчить про загальну про- дуктивність науковця (про його внесок у на- уку), а ІГ — про довгострокове «виробництво» високоцитованих публікацій (про кваліфіка- цію автора). Зазвичай великий ІГ відповідає високому ЦІ, але не навпаки. Наприклад, якщо в науковця є один достатньо сильний резуль- тат, а решта не така вагома, його ЦІ буде висо- ким, а ІГ — ні. Загалом же будь-які цифрові по- казники для оцінювання творчої особистості не можна абсолютизувати, а використовувати їх потрібно обережно і з оглядкою 13. 13 Противники використання наукометрії для оціню- вання вчених як аргумент наводять той факт, що де- які країни від неї відмовляються, що є правдою. Од- нак це відбувається після 10–15 років застосування наукометрії разом із системою матеріального стиму- лювання найкращих дослідників, у результаті чого наука в таких країнах вже значно підвищила свій рі- вень і, відповідно, потреба у «цифрових» оцінках відпадає. Тому всі, хто ззовні намагається втручати- ся у реформування малознайомої їм, але дуже чутливої сфери науки, мають розуміти, що є великий ризик довести її до стану повного краху. Змінювати в ній щось слід з винятко- вою обачністю, щоб не нашкодити, а що сто- сується «зовнішнього» реформування роботи самих учених, то найкращим було б залишити їх у спокої, не заважати і дати їм можливість творити та працювати без потрясінь. Творчість лише тоді є плідною, коли вона вільна, насам- перед вільна від вказівок людей, які у науці ні- чого не тямлять. Лише вчені можуть зрозуміти, що саме в науці є корисним і перспективним, а чим не варто займатися, як найкраще організу- вати наукові дослідження і як найефективніше їх контролювати. Отже, керувати наукою і вче- ними можуть лише вчені. Грамотне і правильно налаштоване суспіль- ство має лише відстежувати рівень і спряму- вання наукової галузі в країні так, щоб воно відповідало основним напрямам розвитку нау- ки у світі, а також допомагати збереженню кон- курентних осередків своїх учених, які, зі свого боку, повинні встановити і зберігати високі критерії взаємної вимогливості та порядності. Тільки на таких засадах можна знайти вихід з прірви, в яку ми скочуємося. Тільки так у нас будуть потужні, визнані світом інститути, і це стосується як «чистої», так і прикладної науки, хоча фундаментальна наука першочергово по- требує централізованої підтримки, оскільки має набагато менші можливості для позабю- джетних надходжень. Отже, підкреслюю, науковці найбільше неза- доволені небезпечно малим для проведення до- слідницької роботи наповненням їхніх «ясел», яке, на їхню думку, може зростати лише завдя- ки держбюджету. А він формується десь поза Академією, яка до того ж поводить себе як ве- лика недоторканна структура. При цьому, чи є це правильним і чи потрібні зміни всередині, ніхто серйозно не обговорює. Мені ж здається, що багато чого ми могли б зробити самі. Скажімо, всі розуміють, що інститутів в Академії забагато і потрібна реструктуризація на основі об’єктивного і незалежного оціню- 62 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2018. (12) НАУКА І СУСПІЛЬСТВО вання. Бажано також впровадити більш про- зору систему розподілу бюджетних коштів між відділеннями. Хоча в умовах жорсткого дефіциту грошей будь-який перерозподіл перетворюється на величезну проблему, це питання слід обов’язково починати вирішу- вати, враховуючи як якісні показники, так і наявність резервів для самофінансування. Це одне з нагальних завдань Президії Академії, оскільки не можна вже і надалі все тоншим і тоншим шаром розмазувати по всіх таріл- ках щороку меншаючий шматок фінансово- го «масла». Навпаки, заради стимулювання, було б справедливо, якби інститути з віднос- но вищими наукометричними показниками мали б від цього певний зиск. З іншого боку, ще раз наголошу, всі наші мо- дернізації будуть марними, якщо не стануть- ся кардинальні зміни в науковому бюджеті країни, який вже не один рік поспіль посідає місце європейського аутсайдера. І попри ри- туальні зустрічі з народними депутатами, які, як завжди, проголошують обнадійливі обі- цянки, попри роботу Національного фонду, який начебто налаштований саме на грантову підтримку найкращих науковців, попри впро- вадження різних державних програм, у яких керівництво вбачає порятунок для багатьох прикладних установ, ситуація навряд чи змі- ниться на краще, оскільки все це лише додат- кові кошти на тлі бюджетного фінансування, якого не вистачає навіть на збереження тем- пів відставання. Навряд чи нам вдасться уникнути і скоро- чення штатів до рівня, прийнятого у розвине- них країнах, у яких постійні позиції посіда- ють приблизно 30–40 % наукових працівників установи, а виграні нею грантові кошти вико- ристовують лише на постдоків, які працюють за тимчасовими (на термін виконання проек- ту) контрактами; відрядження; закупівлю об- ладнання. Держава має чітко і однозначно ви- значити, скільки загалом штатних учених вона може утримувати, назвавши при цьому свої середньострокові пріоритети. Без цього Ака- демія втрачає орієнтири, а освіта — розуміння кого, чому і в якій кількості навчати. А справи з освітою, від якої наше майбутнє залежить не менше, ніж від науки, у нас також невтішні. МОН, знаючи велику потребу Укра- їни в інженерних кадрах, продовжує вперто знижувати рівень природничої освіти, під різ- ними приводами просуваючи у загальноосвітні школи так звані інтегровані курси, в яких фун- даментальні знання підміняються нехитрими навичками і компетенціями. Наслідки вже відчутні — рівень фізико-математичної підго- товки випускників шкіл, а за ним і професіона- лізм випускників вишів невпинно падає. НАН України намагається боротися з такими га- небними нововведеннями, але без особливого успіху, оскільки профільне міністерство за ме- тодичної підтримки НАПН України відстоює для середньої школи саме такі курси, свідомо ігноруючи, що магістральні напрями розвитку у світі — науки про життя і ІТ-сфера — загни- вають без належної фізико-математичної осві- ти наявного персоналу. За відсутності якісної освіти дитина виростає не творцем, а спожи- вачем товарів, без притаманного homo sapiens критичного мислення. Промисловість за спри- ятливих економічних обставин можна легко відбудувати, а ось відновити науку, а разом з нею відтворити людину мислячу, яку ми зараз втрачаємо, буде вкрай тяжко, та й знадобиться на це кілька десятиліть. Якби я міг, я б звернувся до Президента України з проханням взяти систему природни- чої освіти під свій контроль, як він це зробив, наприклад, з армією. Отже, на мою думку, відродження науки в країні має спиратися на своєрідний «принцип додатковості». По-перше, держава має довести утримання вчених (невеликої, насправді, ка- тегорії людей, об’єднаних безкорисливою ці- кавістю та прагненням пошуку нового) до се- редньоєвропейських норм, без чого годі й спо- діватися утримати в Україні молоді талановиті кадри. А по-друге, ми самі маємо робити усе можливе і неможливе для самовдосконалення і покрокового повернення Академії до статусу поважної і авторитетної наукової інституції, слова і справи якої користуються довірою як влади, так і суспільства. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2018, № 12 63 НАУКА І СУСПІЛЬСТВО P.S. Маючи нагоду, щиро вітаю усіх шанов- них читачів з Новим роком! За східним кален- дарем 2019-й — рік Свині, а отже, рік пізнан- ня, активного зростання наукової діяльності та розквіту міжнародного наукового співро- бітництва. Так хочеться, щоб астрологія хоч б раз не збрехала… REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Loktev V.M., Ponomarenko L.P. To the history of academic physics research in Ukraine. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2018. (8): 3. [Локтєв В.М., Пономаренко Л.П. До історії академічних фізичних досліджень в Україні. Вісник НАН України. 2018. № 8. C. 3-25.] 2. https://www.epravda.com.ua/rus/news/2018/10/30/642128/ 3. Geim A.K., Grigоrieva I.V. Van der Waals heterostructures. Nature. 2013. 499: 419. https://doi.org/10.1038/na- ture12385 4. Rode J.C., Smirnov D., Belke C., Schmidt H., Haug R.J. Twisted bilayer graphene: interlayer configuration and mag- netotransport signatures. Ann. Phys. (Berlin). 2017. 529: 1700025. https://doi.org/10.1002/andp.201700025 5. Hirsch J.E. An index to quantify an individual’s scientific leadership. https://arxiv.org/abs/1810.01605