«Смотрящие в огонь»

Важно найти общий язык. В романах американского писателя Воннегута приводятся короткие вставки – сюжеты научной фантастики. В одной из таких вставок говорится, что на Землю прилетели когда-то пришельцы и приземлились на поле одного фермера. Они прыгали по полю и, видимо, проводили исследования. Фермер убил их выстрелом из ружья, и контакт цивилизаций не состоялся. Причина же была проста: пришельцы как две капли воды были похожи на вантузы – устройства для прочистки унитазов, состоящие из палки и перевернутой резиновой чашки на нижнем конце. Пришельцы общались так: попукивали и отбивали чечетку. Фермеру это не понравилось. Вот чем может обернуться языковый барьер. Такие дела.

В Общероссийском классификаторе видов экономической деятельности наука и научное исследование отнесены к сфере услуг. Довольно обидное для ученых обстоятельство, и об этом, конечно, не подозревают авторы классификатора. Но это не только обидно, это еще несправедливо. Такая классификация приводит к ложному, непродуктивному позиционированию власти и науки. Отмечу, что с наукой вместе туда попали кинематография, живопись, фотография и многое другое. Услугой, по определению, является помощь, которая предоставляется по чьему-то заказу. Кто заказал Ван Гогу «Подсолнухи»? Никто. Он даже продать не смог эту свою прекрасную картину, которая сегодня стоит многие миллионы долларов. Конечно, и художник, и ученый могут работать по заказу богатых заказчиков, но их товаром будет не фундаментальное достижение, а некий немедленно пригодный для употребления продукт.

Известно, что наука может быть прикладной и фундаментальной. У прикладного исследования может быть заказчик, который четко формулирует нужный ему конечный результат. Если результата нет – возникает неудовольствие заказчика и наказание исполнителя. У фундаментальной науки заказчика нет, ученый, который «стоит у станка», сам формулирует идею. В конечном итоге сформулированная ученым идея может попасть в какой-нибудь государственный план, и этот план утвердит управленец, но сам по себе управленец не может сформулировать научную идею и даже готовую идею обычно не понимает. Более того, авторов идеи, особенно, если она прорывная и нетривиальная, зачастую не могут понять даже ближайшие по цеху коллеги и тем более ученые, далекие от той конкретной области знаний, к которой относится новая идея. Так или иначе, происходящее при реализации фундаментальной научной идеи никак нельзя описать столь любимыми экономистами терминами «заказ» и «услуга».

Фундаментальная наука не является услугой. Она мотивируется не возможностью получения прибыли, а совсем другим. Для того чтобы объяснить это, придется рассмотреть несколько известных исторических примеров.

В 1929 году, изучая микробов, английский ученый Ян Флеминг заметил, что они гибнут при воздействии неизвестного вещества, выделяемого простой хлебной плесенью. Это вещество впоследствии было названо пенициллином. Он установил, что вещество из плесени убивает очень широкий круг видов микробов, в том числе весьма опасных для человека, например, синегнойную палочку, которая вызывает гангрену. Окончив исследования, он, однако, указал, что результат этого открытия никогда не станет важным для практики, поскольку пенициллин чрезвычайно неустойчив. Никто не мог заказать Флемингу открытие пенициллина, поскольку никто ранее не заметил чудесных свойств вещества из плесени, и никто даже и не предполагал, что в природе есть антибиотики – а пенициллин был первым из антибиотиков. Через 10 лет Флори и Чейни нашли способ очистки пенициллина и его получения в твердом состоянии, в результате чего антибиотик стал устойчивым и пригодным к практическому применению. Было налажено промышленное производство пенициллина. Интересно, что Флеминг отказался от подачи заявки на патент и не разрешил патентовать пенициллин своим партнерам. Сделал он это для того, чтобы избежать любых препятствий для постановки производства пенициллина в любых странах и в любых компаниях, то есть его целью было не получение вознаграждения. Он хотел другого. Он хотел, чтобы пенициллин как можно скорее стал доступным людям всей планеты. В результате пенициллин начали производить сразу в нескольких странах. Уже в 1944 году благодаря пенициллину удалось спасти сотни тысяч жизней раненых английских и американских солдат, участвовавших в открытии второго фронта, в грандиозном сражении после высадки десанта союзников из Англии на континент для того, чтобы покончить с Гитлером. Мы хорошо знаем, что производство широчайшего спектра антибиотиков сейчас стало одной из главных отраслей медицинской промышленности и огромным источником прибыли. Затраты на опыты Флеминга были ничтожными, затраты тех, кто наладил его очистку и первое промышленное производство, тоже были небольшими, зато позднее инвестиции пошли неостановимым потоком.

В России Министерство образования и науки запустило так называемые федеральные целевые программы, из средств которых оплачивались ориентированные научные исследования. На первом этапе средства выделялись группам исследователей, проводящих нацеленные на практику фундаментальные исследования, и все необходимое финансирование было исключительно государственное. Можно было подать заявку на конкурс для получения денег на окончание фундаментальной работы и проведение первоначальных прикладных исследований и разработок, результаты которых были, однако, совершенно не пригодны для внедрения в практику, поскольку выделяемые средства были мизерными, а в дальнейшем развитии проекта требовалось софинансирование от бизнеса, который не торопился выдавать деньги из-за отдаленности перспективы получения прибыли. Например, если бы инновацией в наши дни был пенициллин, потребовались бы сотни миллионов рублей и несколько лет работы для проведения клинических испытаний. До их проведения предлагаемый бизнесу пенициллин вследствие большого риска неудачи, был бы ему совершенно неинтересен. Если бы государство было дальновиднее, оно полностью взяло бы на себя проведение клинических испытаний, и в этом случае за знания и методики, созданные учеными, получило бы отдачу сторицей, на уровне многих миллиардов рублей. Государство – большое, и рисковать ему легче, чем бизнесу, конечно, если ученые-разработчики, во-первых, совершенно честны, и, во-вторых, если их оконченная работа будет подвергнута всесторонней экспертизе при участии других умных и честных ученых и других специалистов.

Продолжим исторические примеры. В 1938 году германские ученые Ган, Штрассман и Мейснер открыли деление ядра изотопа урана 235. Они установили, что при попадании, так называемого, медленного нейтрона ядро урана 235 расщепляется на две приблизительно равные части с выделением огромной энергии. Ядерная физика в то время была в отношении всей физики маргинальной, по всему миру ею занималось всего несколько человек. Ведь еще в 1920-ые годы великий физик Резерфорд, осознавший невообразимо огромную энергию, выделяющуюся при распаде атома природных радиоактивных элементов, заявил, что ее никогда не удастся использовать на практике, поскольку потоком этой энергии нельзя управлять, нельзя включить или выключить его источник по мере необходимости, выделившуюся энергию нельзя сохранить. Еще важнее был вывод Гана, Штрассмана и Мейснер о том, что распад урана рождает множество новых медленных нейтронов, которые попадают в другие ядра урана и вызывают их распад. Если масса урана 235 больше критической, возникает цепная реакция и происходит ядерный взрыв. Все коллеги Гана, Штрассмана и Мейснер – умные ядерные физики в Германии, США, Англии, России и в других странах – сразу же поняли, что расщепление урана открывает прямой путь к созданию инновационного сверхоружия.

Из постоянно льющейся в уши информации об атаках террористов мы слышим, что тротиловый эквивалент их устройств составляет иногда 200 граммов, иногда, крайне редко, 200 килограммов тротила, и знаем, какие последствия имеют организованные террористами взрывы. Масса тротила – тринитротолуола – в авиабомбе времен Второй мировой войны могла достигать 5000 килограммов. С помощью таких простых тротиловых бомб англичанами был снесен с лица земли тихий германский город Дрезден. Но для этого потребовались тысячи авиабомб. Расчеты физиков показали, что одна атомная бомба весом в 1 тонну может мгновенно полностью разрушить город среднего размера.

Это осознание можно считать концом фундаментального исследования.

Никто не давал Гану, Штрассману и Мейснер заказ на расщепление ядра урана, да и кто мог его дать? Гитлер? Они все сделали сами. И за очень маленькие деньги. Было бы нелепо предполагать, что они хотели оказать кому-то услугу – ведь они сами не знали, что получится из их опытов, они просто исследовали устройство природы.

Прикладная стадия в этот раз не замедлила наступить. Многие физики, английские, американские, германские, изгнанные Гитлером и осевшие в Англии, Америке, Канаде, сразу же поняли, что Гитлер имеет шанс получить сверхоружие, и все обычные вооружения будут против этого сверхоружия бессильны. Они не хотели такого поворота мировой истории. В 1939 году после нападения Германии на Польшу официально началась Вторая мировая война. Международная команда физиков объяснила ситуацию Эйнштейну, жившему тогда в Америке, и он подписал составленное физиками письмо Президенту США Рузвельту. Рузвельт поверил Эйнштейну – ведь Эйнштейн был ученым номер 1 того времени, и приказал своим ведомствам немедленно начать разработку бомбы. В Англии к разработке атомной бомбы в режиме глубочайшей секретности приступили немного раньше, но потом ядерщики из США, Англии и Канады и физики-эмигранты из многих стран мира объединились в США, где стартовал ядерный, так называемый, «Манхэттенский» проект. Никогда в своей истории американское государство не тратило на научные исследования и разработки столь огромные деньги, выделявшиеся ранее ассигнования не составляли и малой толики от тех сумм, которые потребовались на создание атомной бомбы. Тут были и заказчик и услуга.

Все мы помним, что в августе 1945 года атомные бомбы стерли с лица земли японские города Хиросима и Нагасаки, погибли многие сотни тысяч людей, по порядку величины – столько же, сколько в Дрездене.

В наше смутное время неоднократно озвучивалась (ненавижу это слово) идея о том, что Российская наука совсем не нужна – ведь все исследования высокого уровня все равно проводятся в развитых странах мира, а их прикладные результаты гораздо проще купить, чем тратиться на поддержание отечественной фундаментальной и прикладной науки. Однако Российская фундаментальная наука все-таки нужна.

В свое время, занимавшиеся фундаментальной ядерной физикой российские ученые в Ленинграде, Москве и Харькове мгновенно поняли результаты Гана, Штрассмана и Мейснер и осознали возможность создания атомной бомбы. А ведь уже и в то время нашу науку могли оптимизировать – закрыли бы ядерную физику как экономически бесполезную, и Гана, Штрассмана и Мейснер не то чтобы воспроизвести, даже понять было бы некому. Началась Великая отечественная война, и многие ядерные физики, бывшие искренними патриотами, сменили свой профиль и занялись военными работами, например, размагничиванием наших кораблей. И все-таки, незадолго до войны в Ленинграде было начато и уже во время войны, во время блокады Ленинграда, закончено строительство первого советского циклотрона – важнейшего инструмента ядерной физики. Об интереснейшей истории создания советского атомного оружия написано много, и я не буду повторяться. Для справедливости только отмечу, что вошедшее в обиход мнение, согласно которому решающий вклад в создание нашей атомной бомбы внесла Академия наук СССР, не совсем верно. Академия наук и Высшая школа сыграли решающую роль лишь в одном отношении – они поняли проблему, наметили пути ее решения и добились внимания правительства. Прикладная фаза проекта была настолько засекречена, что об участии АН СССР в целом в работах не могло быть и речи. Другое дело, что в создании нашей атомной бомбы принимали участие виднейшие и самые умные члены АН СССР, но работали они не в Академии, а в закрытых атомных городах. Так или иначе, в 1949 году первая наша атомная бомба была взорвана, а ведь в США уже были намечены 100 советских городов – первоочередных объектов атомной бомбардировки, и изготовление первых 100 атомных бомб шло полным ходом. Атомная демократизация СССР не состоялась, и мир прожил уже многие десятилетия без новой мировой войны только благодаря созданию атомного оружия. Такая вот услуга.

Третий пример – двойная спираль. Все теперь знают, что такое ДНК. Это вещество наследственности, которое передается от родителей к детям во всей живой природе и обеспечивает сохранность признаков предков у их потомков. Это должны знать все, кто в последние тридцать лет окончил среднюю школу. В 1870 году швейцарский ученый Мишер выделил вещество, позднее названное ДНК, из гнойных бинтов, которыми перевязывали раненых во время франко-прусской войны. На то, чтобы понять устройство ДНК, ушли многие годы работ химиков в разных странах. Оказалось, что ДНК представляет собой полимер с огромной молекулярной массой, мономерные звенья которого представляют беспорядочно разбросанные вдоль полимерной цепи ныне знаменитые нуклеотиды А, Г, Ц, Т. В результате развития Манхэттенского проекта появился новый мощный метод разделения веществ – анионообменная хроматография, благодаря которой американский ученый Чаргафф установил, что в ДНК число остатков А всегда равно числу остатков Т, а число остатков Г всегда равно числу остатков Ц. Это «правило Чаргаффа» впоследствии стало одним из краеугольных камней модели двойной спирали ДНК. Параллельно шло развитие генетики, и многие ученые пришли к выводу, что веществом наследственности является длинный полимер, молекула которого при делении клетки копируется в материнской клетке, и одна из копий передается дочерней клетке. Более того, в конце 1940-ых годов американский ученый Эмори доказал, что ДНК, взятая из микроба, производящего некий белок, если ввести ее в другой микроорганизм, к синтезу этого белка от природы не способного, начинает производить его не хуже, чем та клетка, из которой ДНК была выделена. Все это, однако, не убедило подавляющее большинство ученых в том, что именно ДНК является веществом наследственности. В то время происходил вал открытий в химии белка, и большинство верило в то, что наследственность обусловлена одной из чудесных и невероятно разнообразных белковых молекул. В гипотезу о роли ДНК в наследственности горячо поверил американский аспирант Уотсон, который каким-то образом проник в знаменитую рентгеноструктурную лабораторию профессора Брегга в Англии, где изучали растянутые нити многих полимеров, в том числе и ДНК. Рассматривая рентгенограммы английских коллег, он стал фантазировать и предлагать модели ее конструкции. В свои размышления и поиски он вовлек бывшего военного инженера и блестящего ученого Крика. Вскоре благодаря использованию правила Чаргаффа им удалось построить удивительно элегантную модель ДНК, подобную винтовой лестнице, состоящей из двух спиралей, в качестве ступеней которой выступали стоящие друг против друга остатки А и Т либо Г и Ц. Модель Уотсона и Крика полностью соответствовала рентгеноструктурным данным англичан. Более того, можно было легко себе представить, что после разборки «лестницы» на одиночные спирали происходит копирование – на материнской цепочке ДНК может выстраиваться ее копия, причем в этой копии остатки А занимают место напротив остатков Т, а остатки Г – напротив остатков Ц. Соавтором научной публикации, вышедшей в 1953 году, по праву стал английский ученый Морис Уилкинс, который руководил экспериментальными работами по рентгеноструктурному анализу ДНК. В 1962 году все трое получили Нобелевскую премию. И опять никто не давал заказ на эту услугу.

Далее события развивались стремительно. В 1964 году американский ученый Холи впервые расшифровал первую химическую формулу крошечной нуклеиновой кислоты, состоящей из 78 остатков нуклеотидов, и в 1968 году получил за это Нобелевскую премию. В 2002 году была расшифрована полная химическая формула генома человека длиной 3 100 000 000 пар нуклеотидов, и за это двум группам ученых тоже дали Нобелевскую премию. Говорят, что сегодня китайские ученые расшифровывают по 100 геномов разных людей в сутки, но нобелевских премий им почему-то уже не дают. Из двойной спирали родилась генная инженерия, возникли страшилки об опасности генномодифицированных продуктов, знаменитая трансгенная овечка Долли и даже такие явления культуры, как фильмы ужасов о синтетических мутантах, родилась новая отрасль медицины, появилась возможность устанавливать отцовство и возникли целые отрасли фармацевтической промышленности.

В случае с двойной спиралью трудно провести четкую границу между фундаментальной и прикладной наукой, но я считаю, что, по гамбургскому счету, этой границей является открытие двойной спирали. Все последующие работы, хотя далеко не все их результаты были оказанными по заказу услугами, все-таки были более прикладными, поскольку их цели были совершенно ясны, задача была уже поставлена. Кстати, самое трудное в фундаментальном исследовании – именно постановка задачи, выдвижение плодотворной идеи.

Несколько слов о советской науке. Наше юное в то время поколение имело ясный лозунг – догнать и перегнать Америку. В 1930-ые годы один из наших токарных станков даже получил такое название – «ДИП» – догнать и перегнать. В 1961 году и позднее я тоже участвовал в гонке за Холли, но наша команда в составе представителей трех институтов АН СССР не вполне преуспела. Отечественный рекорд был установлен группой академика А.А. Баева, которая в 1967 году расшифровала химическую формулу валиновой тРНК (78 пар нуклеотидов) и в 1969 году получила за это Государственную премию СССР. Без всякой иронии, эта работа, хотя и была сделана под лозунгом «догнать и перегнать», и в самом деле была выдающейся. Не будем забывать, что в то время еще был жив и активен знаменитый «генетик в штатском» Лысенко. Где-то около 1965 года он приходил в тот институт, где работал А.А. Баев и ему показывали белый порошок ДНК. Он все равно не поверил, либо не подал вида, что поверил, в существование молекулы наследственности, и сказал, что все это – ерунда, если ДНК — это кислота, то она должна быть не твердой, а жидкой. Шутки шутками, а ведь со времени надругательства Лысенко над советской генетикой прошло всего-то меньше 20 лет (сессия ВАСХНИЛ, 1948 г.), а А.А. Баев провел в сталинских лагерях целых 17 лет. Из автобиографии А.А. Баева: «1953 г. оказался критическим в моей жизни — умер И. Сталин, истинный автор всех бед, постигших страну и меня, а Д. Уотсон и Ф. Крик открыли двойную спираль ДНК, положив тем самым начало молекулярной биологии, которая и стала полем научной деятельности во второй половине моей жизни. Возврат в науку для меня был нелегким. Мне исполнилось уже 50 лет, и природа оставила мне мало времени для творческой научной деятельности».

Советская «новая биология» рождалась в тяжелые для страны времена и в режиме гонки за мировой наукой. Не будь этих работ, не возникли бы ни отечественная генная инженерия и биомедицина, ни оборонная организация «Биопрепарат», о которой будет сказано немного ниже. И мне совсем не стыдно, что мы и сейчас зачастую работаем под тем же лозунгом ДИП. Такие дела, как говорил Воннегут.

Если читателю было и