ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ В ГОДЫ НЕЗАВИСИМОСТИ:
ВЫЗОВЫ СОВРЕМЕННОГО МИРА
Фарход Шокир
Физико-технический институт им. С.У.Умарова
Национальной академии наук Таджикистана
Мир XXI века переживает глубокие, сложные и фундаментальные изменения, связанные с беспрецедентным ускорением научно-технического развития. Сегодня интенсивное и ускоряющееся научно-техническое развитие является объективной реальностью, природа которого естественным образом ставит человечество перед фактом доминирования научного мышления. То есть реальным и центральным потенциалом являются уже не площадь государства, а эффективное ее использование; не численность населения, а уровень образования и научно-техническая грамотность; не наличие природных ресурсов, а их эффективная обработка и т.д. В частности, новейшая история развития мировых молодых брендов показывает и доказывает, что – научная организация труда и научное мышление являются наиболее устойчивыми категориями, на которых в век науки и технологий следует обратить неотложное и должное внимание. Другими словами, XXI век всё более ясно обнажает истинную силу и потенциал науки.
Следуя правилам точных, естественных и математических наук докажем вышесказанное утверждение ясными и однозначными фактами. Согласно анализу одного из наиболее авторитетных и известных экономических печатных изданий в мире, американского финансово-экономического журнала Форбс [1] уже несколько лет рейтинг самых дорогих брендов мира возглавляет пятерка компаний с наукоёмкими продукциями, а именно Apple (с капитализацией более 2.5 трлн $), Microsoft (2.0), Google (1.4), Amazon (1.3), Facebook (0.4). Эти компании основаны исключительно на интеллектуальном труде и не занимаются, например, реализацией тех или иных природных ресурсов. В этом контексте одна из компаний, чей капитал согласно прогнозам к 2023 году, превысит отметку 3 трлн $ (Apple) узнаваема в мире, в частности, своей брендовой продукцией – iPhone. Официальная стоимость одного экземпляра данной продукции иногда составляет тысячу долларов США (iPhone 13 Pro: $999 [2]) и более. Однако, если мы взглянем с точки зрения физики, то становится ясно, что один экземпляр iPhone, который имеет массу в пределе 140-240 г состоит обычно на 40% из железа и алюминия, на 15-20% из углепластика, на 15-17% из композитных материалов (никель, медь, хром, кобальт и др.), на 6% из кремния и других элементов в меньших пропорциях. В общем, если посчитать, стоимость 140-240 г данных составляющих материалов, в лучшем случае получим сумму эквивалентную менее 2 долларов США [3]. То есть ценность продукции определяется исключительно интеллектуальной и научной составляющей (более 99.8%), а не материальной. Далее, как известно, работает уже в основном классическая схема абсолютного преимущества автоматизированного копирования интеллектуальной продукции.
Можно привести множество аналогичных примеров, которые при объективном подходе, наглядно показывают огромный созидающий потенциал научного развития, так как результаты вышеуказанного примера невозможно достичь никаким другим путем – кроме научного. С другой стороны, созидающая наука как область человеческой деятельности может существовать и развиваться только и только в мирных условиях. Анализ истории успешных мировых брендов показывает, что только в странах, обладающих мирным устройством и категорически не допускающих нарушение правопорядка, может быть развита научная инфраструктура, которая при должном подходе является самой эффективной инвестицией не только в экономическом но и в стратегическом смысле.
Сегодня мы находимся на пороге 31-летия Государственной независимости Республики Таджикистан, в течение которого таджикская наука в начале преодолевая определенные и неизбежные трудности, связанные с распадом Союза в настоящее время, благодаря мирной политике руководства страны и Главы государства находится на пути стабильного развития.
В том числе, мы являемся свидетелями становления физико-технического направления в новом постсоюзном формате и его перехода в устойчивое развитие в годы независимости. На конкретном примере истории развития Физико-технического института им. С.У.Умарова Национальной академии наук Таджикистана (ФТИ НАНТ) в годы государственной независимости Республики Таджикистан мы можем увидеть, как возрождались и перешли на путь развития несколько ключевых отраслей таджикской физики начиная с известного во всем мире выдающимися научными результатами эксперимента «Памир» до организации современных инновационных лабораторий.
Эксперимент «Памир». Как известно начиная с 70 годов ФТИ НАНТ совместно с Физическим институтом имени П.Н. Лебедева Академии наук СССР (ныне ФИАН) на Памире в урочище Ак-Архар на высоте 4360м над уровнем проводил исследования по изучению взаимодействия элементарных частиц и нуклонов с нуклонами и ядрами при энергиях выше 1012 эВ. В то время в эксперименте «Памир» наблюдался ряд уникальных и редких явлений, таких как суперсемейство «Ситора», образованное частицей с энергией порядка 1017 эВ. А энергия взаимодействия частиц первичного космического излучения суперсемейства «Таджикистан» составляла 1018 эВ, которая является наибольшей энергией взаимодействия частиц из всех, зарегистрированных в мировой практике с помощью рентгено-эмульсионных камер. В годы независимости таджикские физики неустанно работали над возрождением данной области и при поддержке Руководства страны начиная с 2008 года подписанием Соглашения между Таджикистаном и Российской Федерацией данная область перешла на путь развития.
В наши дни проведены ремонтные работы в высокогорных станциях Памира, проводятся непрерывные научные исследования и ежегодные экспедиции. Возрождение исследований космических лучей на высокогорных станциях Памира обладает огромным потенциалом мирового значения. На данный момент ФТИ НАНТ совместно с представителями Международного научно-исследовательского центра «Памир-Чакалтая» при содействии Национальной академии наук и непосредственной поддержки Правительства Республики Таджикистан проводят расчеты и обсуждения с научными учреждениями стран мира по оснащению данных станций современными средствами регистрации космических лучей.
Ядерная физика – исследовательский реактор Аргус-ФТИ. В начале 80 годов Академией наук СССР было принято решение о создании в ФТИ НАНТ ядерно-аналитического центра на основе мощного источника излучения – реактора «Аргус-ФТИ», которое было обусловлено с обеспечением большого объёма аналитических исследований, необходимых для различных отраслей науки и народного хозяйства Республики Таджикистан. Но в связи с последующим распадом Союза работы по запуску реактора были приостановлены.
С первых лет государственной независимости Руководство страны предпринимает все шаги для развития науки и образования. Благодаря поддержке Правительства страны и Главы государства в 2015 году была принята Государственная программа по восстановлению и дальнейшему использованию ядерного исследовательского реактора «Аргус-ФТИ». Реактор Аргус-ФТИ отличается безопасностью, простотой, относительно низкой стоимостью и компактностью, при этом имеет высокую научную и технологическую ценность. Реактор «Аргус-ФТИ» позволяет получить радионуклиды, которые предназначены для проведения ранней диагностики онкологических заболеваний, а также для терапии онкологических заболеваний, применение которых позволяют диагностировать рак на ранних стадиях (на 1 год раньше, чем традиционными методами). Они позволяют локализовать опухоль, предотвратить метастазирование, а также обладают болеутоляющими свойствами. Реактор позволяет кроме наработки изотопов и определения элементов геологических образцов посредством активационного анализа, также провести неразрушающий контроль качества препаратов посредством радиографического анализа.
Физика атмосферы, климатология. Вопрос изменения климата является также особенно актуальным последние десятилетия. В ФТИ НАНТ направление «Физика атмосферы» включает исследование состояния атмосферы, параметров, влияющих на состояние климата и озонового слоя, а также изучение процессов образования атмосферного аэрозоля в результате пылевых бурь и мониторинг состояния техногенного загрязнения атмосферы: регулярно проводятся измерения общего содержания озона в вертикальном столбе атмосферы в разные периоды года. ФТИ НАНТ в данном направлении сотрудничает с рядом научно-исследовательских институтов зарубежных стран, в том числе с Институтом тропосферных исследований им. Лейбница Германии (TROPOS), Колледжем атмосферных наук университета Ланчжоу Китая. В частности, с 26 июня 2019 года в ФТИ НАНТ в рамках грантовых соглашений была доставлена и установлена новая инновационная лаборатория – шестая в мире измерительная станция глобальной сети атмосферы для исследований климата “PollyNet”. Новая станция является первой в Центральной Азии и находится в пределах глобального пылевого пояса, простирающегося от Марокко до Китая. В рамках данного сотрудничества также проводится обмен таджикскими и молодыми учеными Германии в целях подготовки высококвалифицированных кадров в области метеорологии и климатологии ФТИ НАНТ и TROPOS. На данный момент идут подготовительные работы по доставке и установки аналогичной инновационной лаборатории в рамках сотрудничества с Колледжем атмосферных наук университета Ланчжоу Китая.
Исследование свойств новых инновационных материалов посредством кластерных вычислений (квантово-механические расчёты). Одним из эффективных природных источников и альтернативным подходом выработки энергии является синтез и оптимизация свойств новых наноразмерных материалов для создания преобразователей солнечной и тепловой энергии в электричество, которая является эффективным и экологически безопасным по сравнению со многими другими методами. Большой потенциал роста этой ветви альтернативной энергетики обусловлен такими глобальными факторами, как необходимость обеспечения национальной энергобезопасности и повышение стоимости ископаемых источников энергии. Альтернативная энергетика имеет и другие уникальные преимущества: например, энергия Солнца доступна всем, бесплатна, практически неисчерпаема, а процесс ее преобразования в электрическую энергию не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
На основе сотрудничества ФТИ НАНТ с зарубежными научными центрами в институте проводятся изучения геометрических и электронных свойств инновационных материалов с использованием метода теории функционала плотности. Далее на основе грантовых соглашений получены вычислительные микропроцессоры, на которых проводятся квантово-механические расчёты по определению закономерностей зависимости оптических параметров новых материалов от электронно-геометрических свойств, которая позволяет прогнозировать и находить новые эффективные и стабильные системы. Целью данных расчётов является необходимость разработки технологии создания высокоэффективных фотоэлектрических систем, преобразующих солнечное излучение в электричество. Доступность, дешевое производство, регулируемые свойства, относительно низкая стоимость и меньшая токсикология являются ключевыми факторами для исследований в этой области. На данный момент в ФТИ НАНТ разрабатывается проект создания инновационной лаборатории по синтезу нанопленок удовлетворяющих современным требованиям, завершение и запуск которой запланирована на ближайшие годы. В рамках данного проекта молодые сотрудники ФТИ НАНТ проходят стажировку в университете Балеарских островов Испании и в университете Нова Португалии.
Исследования и практическое применение результатов в области физики низких температур – криохирургические инструменты. В ФТИ НАНТ совместно с научно-исследовательским гастроэнтерологическим институтом изобретен аппарат, с помощью которого можно использовать жидкий азот для уничтожения невидимых зараженных клеток на месте. Только в первый год изобретения (2016) уже 50-ти больным с туберкулёзом и циррозом печени, другими заболеваниями были сделаны операции по новой технологии (д.м.н., профессором С.Ахмедовым), и люди пошли на поправку. До настоящего времени проведены более 300 успешных криохирургических операций. До этого данной технологией пользовались в онкологическом центре Москвы, также она применялась в Голландии, Италии и в Японии, для нашей страны разработанный способ лечения до 2016 г. был недоступен.
Можно и дальше продолжить описание достижений физико-технических наук в стране, которые были реализованы благодаря мирной политике Правительства страны и обретению Государственной независимости, при котором у нас появилось возможность наладить широкое сотрудничество с научными центрами развитых стран мира. Но, описанные выше некоторые полученные результаты уже свидетельствуют о том, что мирная и спокойная жизнь и Государственная независимость являются основами развития науки и образования, а также благосостояния граждан нашей страны.
В конце, отметим, что коллектив Физико-технического института имени С.У.Умарова Национальной академии наук Таджикистана направляет все свои силы и ведёт непрерывную научно-исследовательскую и практическую деятельность с целью внесения всё большего и фундаментального вклада в развитие науки и техники страны новыми инновационными научными результатами.
Поздравляем уважаемых коллег и дорогих сограждан с наступающим Днем независимости Таджикистана, желаем здоровья, успехов и новых научных свершений!
Использованные источники
- https://www.forbes.com/the-worlds-most-valuable-brands/#47d2c901119c
- https://www.apple.com/shop/buy-iphone.
- https://www.moneycontrol.com/news/business/companies/data-story-it-takes-hundreds-of-dollars-to-buy-an-iphone-but-just-over-a-dollar-to-make-one-2365065.html.