Владимир Борисов решил заняться физикой, потому что в школе она давалась ему хуже других предметов. Сейчас он исследует светочувствительные среды и пытается реабилитировать голографию, в которую перестают верить в научных кругах. О том, чем хороши трудности, зачем нужны ошибки и почему ученые вынуждены выбирать между наукой и бизнесом, — в новом выпуске регулярной рубрики T&P.

Где учился: с отличием окончил магистратуру факультета фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, сейчас учится в аспирантуре на кафедре фотоники и оптоинформатики

Что изучает: исследование светочувствительных сред (т. е. тех, которые изменяются под воздействием света) с помощью голографических методов

Особые приметы: сотрудник лаборатории прикладной голографии Университета ИТМО, победитель Science Slam ITMO League и Science Slam на VK Fest, финалист чемпионата Европы 2012 года и чемпион России 2014 года по футбольному фристайлу в составе санкт-петербургской команды PiterFF

В моей семье все занимались либо экономикой, либо сугубо прикладными вещами, а у меня получалось более-менее все. В школе физика давалась мне хуже остальных предметов, поэтому я решил заняться именно ей: она была сложнее и при этом интереснее. Когда занимаешься тем, что дается легко, — скучно. А когда осознаешь, в какой степени глуп, начинаешь преодолевать себя, прокачиваться, делать все лучше и лучше. Мне хотелось заняться фундаментальной областью, потому что она всегда находится в авангарде, нужно постоянно напрягать мозг и придумывать что-то новое. Но был велик шанс никуда не продвинуться. Я услышал о фотонике: какой-то частью она относится к области фундаментальной физики, но при этом серьезно развивается, поскольку имеет прикладное значение. Можно проектировать системы связей с диким шифрованием или искать способ сделать любой объект невидимым. Возможно, фотоника скоро заменит собой всю электронику и полностью изменит технологии. Надеюсь, что появится квантовый компьютер и искусственный интеллект и он нас не убьет. Тогда решатся многие вопросы, связанные с комбинаторикой, big data, алгоритмами для машины Тьюринга. В общем, фотоника меня заинтересовала.

В России неохотно поддерживают фундаментальные исследования, а ученые вынуждены становиться бизнесменами и приспосабливаться к условиям научного рынка

Раньше я думал, что научное сообщество — среда, в которой все горят идеей, стремятся изменить мир и сделать его капельку лучше, где людей не ведут материальные цели. Было серьезным разочарованием, когда я во всех своих мыслях облажался. Я понял, что сейчас наука во многом стала бизнесом: успешными становятся не ученые, которые разрабатывают супертеории или делают очень полезные вещи, а бизнесмены, которые приспосабливаются к условиям научного рынка. Что это значит? Твое исследование будет поддержано только в случае, если его можно применить в конкретной области. Но ведь наука работает не как любой другой бизнес: профит может задержаться на год, пять лет или даже на сто. И это вполне нормально. Мы не привыкли мыслить такими цифрами, нам непонятно, зачем вкладываться в то, что не принесет прибыль моментально. Именно поэтому в России неохотно поддерживают фундаментальные исследования, а ученые вынуждены становиться бизнесменами и заниматься решением конкретных задач. Когда Фарадей открыл эффект ЭДС, ему задали единственный вопрос: «Какая от этого польза?» Физик ответил замечательной фразой, которая бы в переводе звучала как «А какая польза от новорожденного?».

Передо мной встал серьезный вопрос: кем я хочу быть — ученым или известным преуспевающим бизнесменом? Этот вопрос стоит до сих пор, и я пока не знаю, что с ним делать.

На мою научную деятельность серьезно повлияла университетская оптическая ячейка, которая помогает студентам младших курсов вливаться в науку. На рубеже четвертого и пятого курсов я выиграл два гранта, получил 3 тысячи долларов на свое исследование, смог участвовать в конференциях в США. Во время подготовки бакалаврского диплома выяснилось, что я неплохой экспериментатор, поэтому в магистратуре я продолжил свое исследование светочувствительных сред. С самого начала я работал с полимерными средами — органическим стеклом или материалами вроде пластика — с добавлением светочувствительных молекул, которые под воздействием света меняют свою структуру и прикрепляются к пластику или бороздят его пространство. Моей задачей было выяснить поведение этих молекул на основе измерений с помощью голографического метода, а также предсказать их дальнейшие свойства при изменении светочувствительных сред.

На пятом курсе я узнал, что научная группа в моем университете занимается исследованием кристаллов флюорита. У нас есть три основные лаборатории: первая — в которой растят кристаллы, окрашивают и придают им необходимые свойства; вторая — в которой исследуют и рассчитывают необходимые параметры для новых структур; третья проверяет, действительно ли структуры функционируют так, как предсказали ученые из второй лаборатории. Кристалл, по сути, самый твердый объект на планете, и сделать так, чтобы внутри него происходили какие-то изменения, достаточно сложно. Но члены научной группы пытались: они нагревали флюорит до температуры активации (когда кристаллическая решетка начинала немного вибрировать) и светили лазером до тех пор, пока отдельные части атомов решетки (центры окраски) не наберут большое количество энергии и не высвободятся из нее, блуждая по кристаллу, где-то оседая и отдавая энергию в виде тепла, например. Нам бы хотелось, чтобы центры окраски оседали в четко заданных нами местах: например, чтобы они распределялись полосами. На помощь пришла голография — наука о заборах, то есть, условно, о светлых и темных полосах. Когда две световые волны сталкиваются и взаимодействуют друг с другом, образуется картина из светлых и темных полос (картина интерференции), поэтому мы направляем в кристалл сразу два лазерных пучка. Там, где полоса светлая, энергия передается центрам окраски, и они начинают движение. В пределах темной полосы нет никакой энергии, поэтому через какое-то время все центры окраски оказываются в темных полосах и прекращают двигаться. Участки, на которых они собираются в больших количествах (миллионы, миллиарды центров окраски), обладают сильным отражением. Это свойство металлических поверхностей позволяет формировать массивы пластин внутри прочного и твердого кристалла-диэлектрика без каких-либо механических воздействий, создавая таким образом фотонный кристалл. Трудно представить, что такое возможно, поскольку фотонные кристаллы в сегодняшнем мире изготавливаются механическим путем (склеиваются пластины металла и диэлектрика и наслаиваются друг на друга) и от этого теряют свою эффективность.

Я заинтересовался этой темой, поэтому моя последняя работа была связана с разработкой более простой технологии для исследования не только кристаллов, но и любой светочувствительной среды. А тема невидимости (естественно, в науке никто не называет невидимость невидимостью — это маскировка), с которой я выступаю на слэмах, — счастливая случайность. Однажды я пришел на выступление своего друга, который занимается проблемами трансформационной оптики, и понял, что разработки в моей области можно применить и в его сфере исследования, в том числе и для того, чтобы научиться маскировать объекты. Я пришел с идеей к его научному руководителю, и мы вместе стали разрабатывать теорию. Все уперлось в те же самые кристаллы, в то, что их нужно исследовать.

Основная проблема людей, которые занимаются наукой, — попытки казаться умнее, чем они есть на самом деле. Все ошибаются, много ошибаются

Голография — странная штука: на нее возлагаются надежды, которые она почти никогда не оправдывает. В итоге она постепенно теряет свою значимость и привлекательность. То, чем я занимаюсь, — это очередная попытка поднять мертвеца: взять чахлую голографию и показать, что она на что-то способна. Люди и раньше пытались поднять этого мертвеца, но у них ничего не вышло. Почему я думаю, что у меня получится? Да, собственно, может, и не получится. Цель — показать научному сообществу, что голографический подход может способствовать развитию фотонных кристаллов, метаматериалов; дать понять, что это перспективно. Но не нужно витать в облаках — повседневная цель должна заключаться в том, чтобы просто работать.

Так уж вышло, что мне нравится решать сложные задачи, поэтому я охотно за них берусь, даже если знаю, что после будет плохо, сложно и не очень приятно. Я недавно прочитал, что, если человек решил стать экспериментатором, он должен быть готов к тому, что у него долгое время ничего не будет получаться. Могу подтвердить это высказывание на сто процентов и привести слова Сэмюэла Беккета: «Ever tried. Ever failed. No matter. Try again. Fail again. Fail better» (в пер. с англ. «Сто раз пробовал. Сто раз ошибался. Неважно. Пробуй снова. Снова ошибайся. Ошибайся лучше». — Прим. ред.). Так работают все экспериментаторы, да и все ученые, на самом деле. Все ошибаются, и ошибаются много. Естественно, приходится каким-то образом справляться со своими ошибками, но для меня это интересный процесс.

3D-моделирование распределения центров окраски ...

3D-моделирование распределения центров окраски в кристалле

Основная проблема людей, которые занимаются наукой, — попытки казаться умнее, чем они есть на самом деле. Боятся показаться глупыми? Многое упускают. Нужно желание понимать всю природу вещей, чтобы у самих не оставалось темных пятен и пробелов. Мне всегда нравились ученые, которые умеют объяснять. Это не замкнутые в себе исследователи, а открытые миру люди. Один из таких — физик Ричард Фейнман, который меня восхищает. Он вел курс общей физики и давал основы науки, при этом сам занимался квантовой электродинамикой. Круто обладать такой живостью ума. Бельгийский ученый-исследователь Жан-Люк Дюмон сильно повлиял на меня. Он учит правильно писать научные статьи, выступать на конференциях и общаться с людьми. Дюмон дал понять, что умение грамотно передать информацию чуть ли не важнее самого исследования, о котором нужно рассказать. Еще один ориентир и пример — Юрий Корзинин, который занимается изготовлением фильтров для космической промышленности. Глядя на него, я понимаю, что настоящая наука — та, которая освобождена от всего этого бизнеса. И, наверное, мой научный руководитель — Андрей Викторович Вениаминов: ему удалось не изменить себе, даже когда пришлось зарабатывать на науке.

Как-то я сидел в аэропорту в Голландии и наблюдал за удивительным чернокожим мужчиной с дредами, татуировками и в очках, которые добавляли ему дикой интеллигентности. Он закидывал вещи на погрузку в самолет, и я тогда подумал: «Почему нет? По-моему, нормальная профессия». Было бы замечательно стать пекарем или, например, заниматься кинематографом. Человеку может понравиться заниматься чем угодно, это лишь вопрос самовнушения. Конечно, в работе есть моменты, которые мне нравятся. Раньше, например, это было наивное предположение, что я помогаю миру, а сейчас греет мысль, что я нахожусь в интеллектуальном тонусе: ставлю себе сложные задачи и тут же решаю. Трудности — это хорошо и интересно. Я планирую и дальше заниматься светочувствительными средами, получить ученую степень и, возможно, заняться фундаментальной физикой.

Книги, которые советует Владимир:

  • Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. «Фейнмановские...
    Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. «Фейнмановские лекции по физике»
  • Р. Фейнман. «КЭД — странная теория света и...
    Р. Фейнман. «КЭД — странная теория света и вещества»
  • Jean-luc Doumont. «Trees, maps, and theorems»
    Jean-luc Doumont. «Trees, maps, and theorems»

Фотографии предоставлены Владимиром Борисовым.