CC BY
84
ОБЗОРЫ НАУЧНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
УДК 001:061.1
МОСКОВСКИЙ ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ: ОБЗОР ЛЕКЦИЙ4
Ястреб Наталья Андреевна,
кандидат философских наук, доцент Вологодский государственный педагогический университет, Вологда, Россия na yastreb@mail. ru
Аннотация. В статье дается обзор ключевых лекций VII Фестиваля науки в МГУ по проблемам строения и эволюции Вселенной; обнаружения бозона Хиггса; происхождения жизни; открытия нового вида (подвида) разумного человека, обитавшего в Денисовой пещере (Алтайский край, Россия); исследований мозга, сознания и памяти. Делается вывод о значимости изменения образовательной парадигмы в условиях экономики, основанной на знаниях, популяризации фундаментальной и прикладной науки.
Ключевые слова: наука; философия; образование; строение Вселенной; Стандартная модель; происхождение жизни; Денисовский человек; мозг; сознание; память.
MOSCOW SCIENCE FESTIVAL: REVIEW
Yastreb Natalia A.,
the candidate of philosophical sciences, associate professor Vologda state pedagogical university, Vologda, Russia na yastreb@mail. ru
The article provides an overview of VII Science Festival’s lectures. The key issues are the structure and evolution of the universe; the discovery of the Higgs boson; the origin of life; the discovery of a new species (subspecies) homo who lived in Denisova Cave (Altaysky region, Russia); brain research, consciousness and memory. The concept of the festival involves changing the educational paradigm in an economy based on knowledge and popularization of the fundamental and applied science.
4 Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ в рамках научноисследовательского проекта РГНФ («Конвергенция технологий как парадигма современного технического знания»), проект № 12-03-00435а.
Key words: science; philosophy; éducation; science festival; the structure of the Universe; Standard model; the origin of life; Denisovsky man; brain; consciousness; memory.
Одной из наиболее актуальных проблем современного образования является формирование компетенций выпускников, соответствующих требованиям современного этапа общества, определяемого как информационное, сетевое, общество знаний, общество риска и т.д. Все перечисленные концепции, хотя и имеют специфику, сходятся в понимании важности таких качеств, как гибкость и критичность в освоении разнообразной информации, способность к генерации новых знаний, готовность к деятельности в условиях быстро меняющегося динамического мира. Формирование перечисленных компетенций возможно только при реализации определенной образовательной парадигмы, в основе которой лежат фундаментальные знания о мире, освоение современных методов и принципов работы с непрерывно развивающимися технологиями и поддержание стойкого интереса школьников и студентов к познавательной деятельности.
В то же время, трансформация российской системы образования происходит в направлении снижения количества часов, выделяемых на наиболее сложные и фундаментальные дисциплины, например, физику. Происходит формализация образовательной деятельности, ее целью становится не понимание сути изучаемой предметной области, а получение балла ЕГЭ. Указанные процессы коренным образом противоречат идеологии эпохи Просвещения, когда философами-энциклопедистами было показано, что именно научное мировоззрение, освобожденное от повседневных и религиозных предрассудков, может служить основой для прогресса человечества, причем как в научно-техническом, так и в моральнонравственном плане.
Возврат к идеалам Просвещения, донесение последних научных открытий, технических разработок, популяризация фундаментальных знаний являются основными задачами ежегодного Фестиваля науки, проводимого по инициативе МГУ с 2006 г. Организаторы указывают, что основная цель мероприятия состоит в том, чтобы представить территорию науки самой широкой аудитории, потому как «чем общество просвещеннее, образованнее, прогрессивнее, тем больше возможности для самореализации у
каждой личности, а значит - тем богаче и сильнее государство» [1, с. 5]. В настоящее время Фестиваль представляет собой уникальное мероприятие, объединяющее в общем пространстве ведущих отечественных и зарубежных ученых, предпринимателей, преподавателей, школьных учителей, студентов, школьников и даже дошкольников.
Современная экономика, основанная на знаниях, требует формирования человека, свободно ориентирующегося в мире науки и технологий и способного производить новое знание. Именно поэтому вдохновение школьников и студентов доступом к разработкам ведущих лабораторий и научных центров страны, фундаментальные лекции по современной науке, рассказанные популярным языком, интерактивные демонстрации технологий является одной из важнейших задач.
Следует отметить ряд принципов организации Фестиваля науки. Прежде всего, это общедоступность и бесплатность всех мероприятий и выставок; интерактивный характер большинства экспозиций - все можно и нужно «потрогать», протестировать; открытость и доброжелательность организаторов; готовность к диалогу и объяснению посетителю-неспециалисту принципов работы устройств, моделей, ответам на вопросы; популярность без снижения общего научно-теоретического уровня; многовекторность экс-позационных и лекционных программ.
В 2012 году университету удалось составить программу из более 100 публичных лекций, отражающих самые значительные достижения современной науки. В течение двух дней посетители фестиваля имели возможность свободно посещать лекции представителей крупнейших отечественных и зарубежных научных школ, лауреатов государственных и Нобелевских премий. Тематика выступлений включала практически все ключевые направления фундаментальных и прикладных наук. Особо необходимо отметить ряд лекций, являющихся основополагающими для формирования современной научной картины мира.
Вопрос о строении и эволюции нашей Вселенной рассматривался в докладе лауреата Нобелевской премии, профессора Калифорнийского университета в Беркли Джорджа Фитцджеральда Смута «Пространство и время Вселенной» [2]. Наблюдаемый мир он рассматривает как «космическое место расследования» (cosmic scene investigation), утверждая, что исследуя материю и ее распре-
деление в настоящий момент времени, можно понять, как возникла и развилась Вселенная. Ограниченность скорости света приводит к тому, что мы видим космические объекты не в настоящее время, а такими, какими они были в момент излучения принимаемых нами волн. Таким образом, зная расстояние до звезд и галактик, мы можем наблюдать далекое прошлое Вселенной, вплоть до того момента, когда после Большого взрыва излучение оторвалось от вещества. Основной особенностью нашего мира является огромное количество структурированной в виде галактик материи, количество которых оценивается в 100 миллиардов, при этом они распределены в пространстве неравномерно. Возникает вопрос, какой созидательный процесс и какие силы могли бы привести к возникновению такого порядка? Смут показывает, что причиной этого могут быть малейшие неоднородности излучения, образовавшегося в момент Большого взрыва, эта гипотеза была подтверждена после открытия анизотропии реликтового излучения. Сложность организации и структурированность Вселенной стало возможным объяснить после предсказания и косвенного подтверждения существования нового вида материи, не испускающей наблюдаемых излучений, но участвующей в гравитационном взаимодействии. Именно эта субстанция, названная темной материей, обеспечивает достаточный уровень гравитационного притяжения для образования галактик их скоплений. В то же время, обнаружено ускорение расширения Вселенной, которое свидетельствует о наличии еще одного вида материи, темной энергии, аномально участвующей в гравитационном взаимодействии, т.е. испытывающей гравитационное отталкивание. На основании полученных в ходе сканирования Вселенной данных было проведено 3D моделирование эволюции Вселенной и составлена трехмерная карта галактик, которые в наглядной форме показывают самые сложные теоретические и экспериментальные представления современной космологии.
Цикл мероприятий был посвящен бозону Хиггса. Лекция доктора физико-математических наук, академика РАН Валерия Анатольевича Рубакова «Открытие новой фундаментальной частицы -бозона Хиггса - на Большом Адронном коллайдере» представляла собой фундаментальное обобщение работ, посвященных новому бозону. 4 июля 2012 г. на семинаре в ЦЕРНе было объявлено об открытии частицы, свойства которой, как осторожно заявляют авторы, соответствуют предсказанным свойствам элементарного
бозона Стандартной модели физики частиц, называемой бозоном Хиггса. Важность открытия связана с тем, что это была последняя неоткрытая частица, предсказываемая Стандартной моделью -теорией, описывающей элементарные частицы и взаимодействия между ними. Открытый бозон электрически нейтрален, имеет массу 125-126 ГэВ, целочисленный спин, нестабилен и может распадаться по-разному.
Основное значение открытия новой частицы для современной физики связано с тем, что именно с ее существованием связывается механизм образования массы. Сам бозон можно рассматривать как квант некоторого поля. Как отмечает Рубаков, «симметрии теории микромира - будь то Стандартная модель или какая-то более сложная теория - запрещают элементарным частицам иметь массы, а новое поле нарушает эти симметрии и обеспечивает существование масс частиц» [3, с. 119]. Более подробно механизм этого явления описан в работе [3]. Таким образом, открытие бозона Хиггса снимает ряд проблем Стандартной модели и дает возможность решения проблемы обоснования механизма возникновения массы материальных объектов.
Рассказав про устройство ускорителя, Валерий Анатольевич раскрыл специфику организации исследований и научных коллективов в ЦЕРНе, основанной на принципах свободного сотрудничества, самоорганизации и самоопределения. В справедливости этого наблюдения посетители фестиваля могли убедиться во время «Телемоста МГУ - ЦЕРН».
Лекция доктора физико-математических наук, профессора МГУ и руководителя отдела компании Яндекс, лауреата премии Президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2011 г. А.М. Райгородского «Все ли мы знаем об устройстве Интернета, или как важно учить математику» была посвящена описанию организации сети Интернет при помощи теории графов. Математические теории строения и функционирования информационного пространства и компьютерных сетей учитывают ряд статистических закономерностей. Оказалось, что в Интернете действует правило шести рукопожатий, а именно, перейти от одного сайта к любому другому можно за шесть кликов. Этот закон выполняется статистически, но с высокой точностью. Другая закономерность состоит в наличии в глобальной сети гигантской компоненты, то есть совокупности связанных друг с другом ведущих сайтов, име-
ющей размер порядка размера всего Интернета. Гигантская компонента растет вместе со всей сетью и обеспечивает ее устойчивость [4]. Математическая модель показывает, что Интернет нельзя разрушить ни случайными атаками, ни воздействием на крупнейшие сайты - хабы. В обоих случаях гигантская компонента сохраняется. Еще одна статистическая особенность Интернета, названная правилом предпочтительного соединения, была сформулирована Л. Барабаши и Р. Альберт и описана математически Б. Болобаши и
О. Риорданом. Суть ее состоит в том, что если у какого-то сайта количество ссылок велико, то вновь появляющиеся сайты с большей вероятностью будут ссылаться на него. Математические исследования Интернета, не смотря на свою сложность и абстрактность, являются актуальными для жизни каждого человека, поскольку на их основе разрабатываются стратегии и способы защиты от хакерских атак, спама, распространения вирусов и других угроз информационного пространства.
Вопросу возникновения жизни была посвящена лекция доктора биологических наук, профессора Оснабрюкского университета (Германия), сотрудника НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ Армена Яковлевича Мулкиджаняна «Происхождение жизни: реконструкция первых клеточных организмов и их среды обитания». Новый этап в решении этой научной проблемы связан с возможностью «читать» геномы, что позволяет не только узнавать много нового о современных живых организмах, но и реконструировать их предковые формы вплоть до самых первых клеточных организмов, живших на Земле около 4 миллиардов лет назад. Анализируя геномы первых клеток, можно восстановить среду обитания ранних организмов и понять механизмы самоорганизации, лежащие в основе образования жизни.
Химический состав современных клеток, включающей калий, кальций, цинк, фосфорные соединения, а также ионы различных каталитически активных металлов, свидетельствует о том, что древние организмы существовали в особой среде, отличной от мест обитания современных живых существ. Более того, мировой океан и большие водоемы вряд ли могли иметь подобный состав. Как показывает Мулкиджанян, первые организмы, скорее всего, возникли на суше, в районах геотермальной активности, где богатый органическими молекулами пар вырывался на поверхность недавно образовавшихся континентов и, конденсируясь, заполнял
неровности поверхности. Подобные лужи и озера, выстланные каталитически активными минералами и освещенные несущим энергию солнечным светом, могли служить подходящими местами для возникновения жизни. В пользу этой концепции свидетельствуют новые постановки классического эксперимента С. Миллера и Г. Юри, которые в 1953 г. исследовали, как условия, существовавшие на молодой Земле (частые грозы с молниями, высокая температура и т.д.), могли привести к образованию необходимых для жизни органических молекул из простейших неорганических соединений - смеси водного пара, метана, аммиака, угарного газа и водорода. А. Мулкиджанян и М. Гальперин воспроизвели в подобном эксперименте условия пористых структур в областях вулканической активности, а ключевым фактором было наличие большого количества сульфида цинка, которым богаты глубоководные гидротермальные жерла [5]. В результате была показана возможность образования аминокислот в подобной среде. Современные живые клетки используют большие количества цинка, в том числе, в комплексе с белками, ДНК и РНК. Более того, 2п чаще встречается в тех белках, которые считаются наиболее «эволюционно древними». По мнению ученых, это косвенно подтверждает, что жизнь должна была появиться в «насыщенной цинком» среде, хотя они и признаются, что их идея нуждается в дальнейшей проверке.
Современные исследования мозга и сознания стали предметом лекции «Нить Ариадны, или Пирожные Мадлен: нейронная сеть и сознание» доктора филологических наук, доктора биологических наук, профессора, руководителя лаборатории когнитивных исследований Санкт-Петербургского государственного университета. Татьяны Владимировны Черниговской. Сознание, отмечает она, представляет собой феномен, который хорошо знаком каждому человеку, в течение всего времени своего существования философия и наука «пытались взять эту крепость с помощью разных когнитивных средств и все более усложняющихся экспериментальных методов, но продвижение не особенно заметно» [6, с. 40]. Современные когнитивные исследования не дают целостного определения сознания, но предлагают различные подходы к его описанию. Например, оно может быть рассмотрено как феноменальный, или субъективный опыт — qualia. Можно понимать сознание как способность выстраивать события во времени, выявлять причинноследственные связи; осознавать себя физически (схема тела) и
психически (различение «я» и «не-я»). С позиции нейрофизиологического подхода сознание может быть описано как «некий координатор внимания и действия, что обеспечивается весьма разветвленной нейронной сетью» [Там же]. Наши субъективные состояния, отмечает Черниговская, можно рассматривать как тексты, порождаемые нейронными сетями, но сложность состоит в том, чтобы понять, кто читатель, адресат этих текстов. Если мозг можно сравнить с музыкальным инструментом, то кто его настраивает? Субъект, как вершина самоорганизации в природе, рождается в результате конвергентного взаимодействия генетически обусловленных факторов, внешней среды и уникального опыта, в итоге, отмечает автор, «мозг— не сумма миллиардов нейронов и их связей, а сумма плюс индивидуальный опыт, который сформировал этот инструмент— наш мозг— и настроил его» [там же, с. 42]. Сложность моделирования когнитивной деятельности мозга связана сейчас не столько с отсутствием адекватных мощностей искусственных систем, сколько с тем, что сознание представляет собой более чем один способ обработки информации, причем они зачастую не описываются вычислениями в традиционном смысле. Распределенность, многофакторность, параллельность процессов когнитивной деятельности, сочетание осознаваемых действий с бессознательной обработкой данных является причиной того, что мы, много узнав за последние годы о мозге и сознании, не понимаем, что они собой представляют. Повторяется сократовская ситуация, когда тот, кто думает, что обладает знанием, на самом деле находится в плену иллюзий, а исследователь, всерьез занимающийся изучением мозга, осознает крайнюю ограниченность наших представлений об этом уникальном инструменте природы.
На лекции члена-корреспондента РАН, директора НИИ и Музея антропологии МГУ Александры Петровны Бужиловой было представлено фундаментальное научное открытие, сделанное российскими антропологами на Алтае. Денисова пещера, находящаяся в долине р. Ануй в Солонешенском районе на высоте 600 м над уровнем моря, представляет собой уникальный археологический и палеонтологический памятник, включающий более 20 культурных слоев, самые древние из которых имеют возраст 282 тысячи лет. В ней были обнаружены два фрагмента скелетов, а именно, фаланга пальца и зуб, не типичных ни для представителей homo sapience, ни для неандертальцев, живших в этом районе. В результате про-
веденного сотрудниками Института эволюционной антропологии в Лейпциге генетического анализа было установлено, что в Денисовой пещере обитала популяция нового вида или подвида человека, отличного от неандертальцев и от homo sapience. При этом сравнение генома денисовского человека и расшифрованными геномами людей показало отсутствие общих генов. Исключением стали жители Меланезии, у которых имеется от 4 до 6% общих генов с денисовским человеком. Найденные в пещере орудия из кости, иглы, украшения позволяют говорить о высоком уровне социальной организации популяции и о третьем разумном виде, существовавшем на нашей планете [7, 8].
Рассмотренные лекции можно без преувеличения назвать путеводителем по современной научной картине мира, формирование которой является важнейшей задачей современной науки и образования. Лекторы Фестиваля науки отмечали серьезные трансформации современного общества, связанные с переходом к экономике знаний, развитием коммуникационных средств, прорывом в сфере технологий, связанном с возникновением конвергентных нано-, био-, информационных и когнитивных технологий. Тем более очевидной становится значимость философского понимания новой культуры, производимой современным человеком и ее ценностей. Центральным понятием современного гуманизма становится знание, его соразмерность человеку. В условиях постиндустриального общества (сетевого, информационного, общества знания, риска и т.д.) уже недостаточно иметь доступ к информации и уметь ее обрабатывать, производство знания становится важнейшим фактором конкурентоспособности. Формированию такой способности служит Фестиваль науки, открывающий мир науки своим посетителям и ставший флагманом Нового Просвещения.
Литература
1. Фестиваль Науки. Программа. - М., 2012. - 95 с.
2. Smoot G. F. Cosmic microwave Background radiation anisotropies: their discovery and utilization. Nobel lecture, deceber 8, 2006. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/ physics/laureates/2006/smoot_lecture.pdf. Видео лекции Видео доступно по адресу: http://www.msk.festivalnauki.ru/video/13496.
3. Рубаков В.А. К открытию на Большом адроном коллайдере новой частицы со свойствами бозона Хиггса // Успехи физических наук. -2012. - Т. 182, № 10. - С. 1017-1025.
4. Райгородский А.М. // Модели случайных графов и их применения. ТРУДЫ МФТИ. - 2010. - Том 2, № 4. - С. 130-140.
5. Mulkidjanian, A.Y., Galperin M.Y., Koonin E.V Co-evolution of membranes and membrane proteins // Trends Biochem. Sci. - 2009. - № 34. -P. 206-215.
6. Черниговская Т.В. Нить Ариадны, или Пирожные Мадлен: нейронная сеть и сознание // В мире науки. - 2012. - № 4. С. 40-47.
7. Бужилова А.П. Плейстоценовые находки молочных зубов человека из Денисовой пещеры (Горный Алтай) // КСИА. - 2012. - № 227. -С. 198-204.
8. Buzhilova A.P Odontometry of Homo deciduous teeth from Late Pleistocene layers of Altai caves, Siberia // Characteristic Features of the Middle to Upper Paleolithic Transition in Eurasia. - Novosibirsk.: SP RAS. -P. 24-39
