РОССИЯ ДЕЛАЕТ САМА

музей под ключ/ музейное проектирование/ наука и искусство

Избранные места из истории науки, техники и технологий 18-21 вв

ОПИСАНИЕ

ВИДЕО

Не много ли пафоса в названии музейной экспозиции, посвященной избранным местам из истории русской науки? Россия делает сама — как это нужно произносить? С гордостью? Возможно и так. Русской науке есть чем гордиться. Но чтобы точнее подобрать интонацию, нужно вспомнить, что Россия делает сама — это неофициальное название Первой советской атомной бомбы РДС-1, данное ей ее же создателями. Только они знали насколько сама и какой ценой. В этом названии — веер смыслов от иронии до гордости, от горечи до нежности. И блистательный шлейф последствий во всех областях от науки до политики.

Наука как часть культуры дискурсивна и не имеет границ — идеи распространяются, передаются, подхватываются и буквально наполняют воздух — ноосферу, как сказал бы русский ученый Вернадский. Но на какие именно волны настроена интуиция гения, безусловно, предопределяется национальной почвой. И в этом смысле Российская наука (как и любая другая) архетипична и мифологична, то есть несет в себе идеальное мироощущение, а порожденные ею техника и технологии составляют тот мир, в котором жили наши родители и продолжаем жить мы.

За те три века, что выборочно охватывает экспозиция, Россия неоднократно и кардинально менялась, но есть константа. Она всем хорошо известна: широта и глобальность мышления, устремленность в будущее, идеализм, отсутствие внимания к мелочам и к людям, пренебрежение задачами повседневности, неумение жить сегодня, нелюбовь к серийной вещи, грубоватость в изготовлении технических устройств, неважная электроника, и это при наличии 2-х Нобелевских премии за полупроводники.

Эта константа длится, и к ней давно надо привыкнуть. Пусть Восточная Азия занимается своей электроникой, а немецкий гений — машинами, поляки — химией, а итальянцы своим бель-канто. Мы же займемся идеями и экспериментами. Мы так и сделали нашу экспозицию: идеи и эксперименты — в исторической перспективе и прямо сейчас. Делаем сами, все вместе — формат музея позволяет.

Экспозиция состоит из 7 разделов, которые расположены по кругу, и двигаться посетителю нужно по часовой стрелке. Так удобнее. Разделы не очень разделены относительно друг-друга, поскольку дисциплинарные границы в науке существуют только в школьных учебниках, в жизни любое научное занятие заставляет добросовестного ученого совершать вылазки в соседние дисциплины или вообще работать в пограничных зонах.

У нас в экспозиции все как в жизни. Вы попадаете сначала в зал, посвященный электромагнитным волнам (это радио-волны широкого диапазона и свет), но там где электромагнитные волны, там и электричество, где электричество, там Плазма, где плазма, там рядом и ядро, а где плазма с ядром, там и космос, ну и так далее.

В общем, одно влечет за собой другое.

Всего в экспозиции мы поднимаем 7 тем: РАДИО+ (изучение и использование электромагнитных волн), ЭНЕРГИЯ ПЛАЗМЫ (изучение и использование четвертого агрегатного состояния вещества — плазмы), ЭНЕРГИЯ ЯДРА (изучение и использование энергии ядра), на примере голографии мы говорим об ИЛЛЮЗИЯХ, о самоорганизации и моделировании, об искусственной жизни и искусственном интеллекте в разделе АНАЛОГИ ПРИРОДЫ, о биотехнологиях и киборгизации мы рассказываем в НОВОМ АНТРОПОГЕНЕЗЕ. Ну, а о космосе мы говорим с позиции колонизаторов) — терраформирование безжизненных планет и дальние перелеты в блуждающих межпланетных городах — в общем, ЖИЗНЬ ЗА ПРЕДЕЛАМИ ЗЕМЛИ.

Из чего собрана экспозиция?

Треть — это экспонаты из коллекции ПМ. Среди них культовые объекты: Первая советская атомная бомба, Ракетоплан Циолковского, Грозоотметчик Попова, Первое радио Попова, Гидроинтегратор Лукьянова, Терменвокс, Стопоходящая машина Чебышева и другие.

Еще треть — это дополнительные интерактивные экспонаты, позволяющие наглядно объяснить про науку и технику, а также дать представление о различных физических и биологических явлениях. Например, перчатки для ощупывания магнитных полей. Или экспонаты, демонстрирующие различные виды плазмы.

И еще треть — это Сай-арт инсталляции, специально сделанные для экспозиции и потому хорошо интегрирующиеся в контекст, а также мультимедийные и эмоциональные экспонаты.

Мир дан нам в ощущениях, но ощущений наших было бы совершенно недостаточно, кабы не открытие электромагнитных волн. Только постигая ЭМВ мы стали узнавать мир в его максимальной полноте. Оказалось, что все в природе излучает, и, когда мы научились читать эти излучения, нам стал ближе и понятнее микромир и дальний космос, глубины морей и недр, живые организмы. Мы стали использовать ЭМВ для коммуникации всех со всеми, создав современное информационное общество.

Главным историческим объектом в этой зоне является Грозоотметчик Попова. Он в центре.

Грозоотметчик предшествовал изобретению Поповым Радио. В этом изобретении впервые был использован принцип, применяемый для обнаружения электромагнитных волн.

Изобрел ли Попов Радио? – конечно. Также как и Тесла, Маркони, Лодж, Джагадиш Чандра Боше и многие другие. О приоритетах до сих пор спорят, но фактом остается то, что опыты по созданию беспроводной связи продолжались в разных странах всю вторую половину 19 века. Ученые публиковали свои исследования, повторяли и совершенствовали эксперименты коллег. В 20-ый век мы вступили вооруженные беспроводной связью. А далее эффект снежного кома: радио, тв, сотовая телефония, передача данных, глобальные сети. Одновременно развивалась и другая линия: радиоастрономия, радиолокация, радиомедицина, оптика, современные модели Вселенной.

Здесь, в этом разделе, для вас есть справочные панели об истории и теории изучения ЭМВ, аудиокресло, оснащенное рассказом об ЭМВ. Есть зона эксперимента, где вы можете различными способами потрогать магнитное поле, «увидеть» невидимые ЭМВ, передать данные при помощи лазера.

ВСЕ вещество, из которого состоит наш мир, находится в четырех состояниях. Три первых все знают: твердое, жидкое, газообразное – лёд, вода, водяной пар. Они переходят друг в друга при повышении температуры. А если температуру поднять до температуры Солнца? Тогда молекулы распадутся на осколки, причем заряженные осколки. Коктейль из этих осколков и есть плазма. Плазма – это четвертое состояние вещества.

Плазму можно встретить в природе довольно часто. Это не только Солнце и огонь, это молнии и северное сияние. В экспозиции есть действующий макет «Искусственная молния».

Вообще, изучением природного электричества и молний начали заниматься очень давно, двести пятьдесят лет назад. Узнать природу молнии пытались Михаил Васильевич Ломоносов и его друг по академии наук Георг Рихман. И дело это было небезопасным. Их эксперименты закончились трагически. Присядьте в говорящее кресло и послушайте эту историю.

Кончено, с природой молнии ученые в конце концов разобрались и даже научились создавать ее. Так появилась электрическая дуга. Впервые ее получил наш соотечественник Василий Владимирович Петров еще в 1802 году. Очень полезной штукой оказалась горячая электрическая дуга. С ее помощью научились плавить и сваривать металлы. И здесь отличились два российских изобретателя – Николай Николаевич Бенардос и Николай Гаврилович Славянов. Первый сварочный аппарат – плавильник Славянова – представлен в этой части экспозиции. Он получил золотую медаль на Всемирной электротехнической выставке в Чикаго в 1893 году.

Но помимо тепла электрическая дуга излучает свет. Так появились дуговые лампы. Тут тоже отличились российские изобретатели, предложившие различные конструкции ламп, – Павел Николаевич Яблочков и Владимир Николаевич Чикалев. А потом пришел черед газоразрядных ламп. В них светилась плазма газа под действием электрического разряда. «Неоновые огни рекламы» – это и есть синее свечение газоразрядных ламп, заполненных неоном.

Но вернемся к Солнцу. Искусственное солнце мы тоже научились зажигать – в реакторе термоядерного синтеза. Но как сделать реактор, который будет выдерживать температуру Солнца, ведь таких материалов на Земле нет! Удерживают плазму в реакторе не стенки, а магнитное поле. Хитроумное устройство для этого называется токамак и придумали его более шестидесяти лет назад российские физики, в числе которых был Андрей Дмитриевич Сахаров.

Раз уж мы дошли до термоядерного синтеза, пора переходить к самой знаковой зоне в экспозиции, потому что ее центральный экспонат дал название всей экспозиции. «Россия делает сама». Р-Д-С. В этих трех буквах закодировано название первой советской атомной бомбы РДС-1, которая появилась на свет в 1949 году.

Атомная бомба, конечно, страшное и отвратительное оружие. Но наша страна никогда не применяла его. И тем не менее, она оказала огромное влияние на все стороны жизни человечества. Обо всем этом рассказано на экранах вокруг бомбы, и зачастую рассказано буквально. Вы можете услышать воспоминания участников атомного проекта, от слесаря до академика, трагическую историю японской девочки из Нагасаки, в свое время потрясшую весь мир, а заодно сделать своими руками журавлика. Атомный проект не обошелся и без шпионской истории, которую вам расскажет говорящее кресло.

Из атомной бомбы выросла сугубо мирная технология производства электроэнергии. Первую в мире атомную электростанцию спроектировали и построили в 1954 году в Обнинске недалеко от Москвы – под руководством Игоря Васильевича Курчатова. В экспозиции представлен макет этой электростанции, которая исправно работала почти сорок восемь лет. А рядом – и вовсе удивительный предмет – угольные стержни из атомного реактора. Эти исключительно простые устройства позволили обуздать разрушительную мощь атомного взрыва и управлять цепной реакцией на пользу людям.

Не менее удивительная вещь – тепловыделяющие элементы, так называемые твэлы. В сущности, это большой кипятильник, который нагревается за счет энергии ядерного распада. Твэл кипятит воду, превращая ее в пар. Пар вращает турбины… Одним словом, все, как на обычной тепловой электростанции.

Сегодня, после Чернобыля и Фукусимы, трудно представить, какой энтузиазм по поводу атомной энергии царил в обществе в те далекие годы. Тогда верили, что атомные реакторы будут источником энергии для самого разного транспорта, в том числе и космических кораблей. И не просто верили, а создавали и испытывали. А уж какие романтические названия давали этим установкам – «Топаз», или вот еще лучше – «Ромашка». Обратите на них внимание, они в двух шагах.

Напоследок – о совершенно неожиданной мирной профессии атома. Вы наверняка слышали, что у каждого химического элемента есть изотопы. Соотношение изотопов некоторых элементов в природе может меняться со временем. И это дает ученым уникальную возможность определять возраст самых разных объектов из далёкого прошлого. За подробностями отправляйтесь на диораму «Изотопный анализ в археологии и палеонтологии».

В предыдущих залах мы узнали, что весь мир излучает волны разной частоты и длины. Также мы узнали, что волны нужных нам свойств можно генерировать. Одним из таких генераторов, который формирует одинаковые волны в видимом диапазоне, является лазер. В этой области у советских ученых большие достижения, включая Нобелевскую премию 1966 года. Однако, нам лазер интересен сегодня в связи с созданием в 1962 году Юрием Николаевичем Денисюком способа записи изображения в трехмерных средах, а проще говоря — оптической голографии. Одним из главных увлечений ЮН в молодости было чтение научно-фантастической литературы. В рассказе советского писателя и ученого-палеонтолога И.А. Ефремова «Звездные корабли» есть эпизод, в котором археологи находят удивительную пластинку. «Из глубокого совершенно прозрачного слоя, увеличенное неведомым оптическим ухищрением до своих естественных размеров, на них взглянуло странное лицо. Изображение было сделано трехмерным, а главное, невероятно живым, особенно это относилось к глазам». Сильнейшее впечатление от прочитанного придало направление научным поискам Денисюка. Годы усилий, и голография стала фактом. Она почти так и выглядит сегодня — полупрозрачные пластины с трехмерным изображением предметов, лиц, животных, интерьеров, пейзажей. Уже в 70-е годы был снят первый экспериментальный голографический фильм. Однако, голография в России, обязанная своим рождением литературе, развивалась далее как технология и получила множество применений, о которых вы сможете узнать в этом разделе экспозиции.

Самоорганизация — это процесс упорядочения элементов одного уровня в системе. Лазеры – это упорядочение. Также как и образование кристаллов, мозга, жизни, вселенной. В терминах самоорганизации систем описывается весь окружающий нас мир и мы сами. Концепция самоорганизации заменила в начале 20 века концепцию Бога. Недаром первые теоретические основания в этой области были заложены в предреволюционной России Освальдом применительно к химии, Бехтеревым, а затем учеником Павлова Петром Анохиным применительно к работе мозга. В 10-е - 20-е годы советский ученый Богданов издал трехтомный труд Тектология, предвосхитивший работу Бертоланфи о теории систем (1935) и Винера о кибернетике (1948). Нобелевскую премию за работы по термодинамике необратимых процессов в открытых системах получил Илья Пригожин – ученый-химик русского происхождения.

Рядом с понятием самоорганизации находится понятие изоморфизма (подобия). Все подобно всему. Законам самоорганизации подчиняются любые системы – физические, биологические, экономические, социальные. Они описываются одними и теми же уравнениями. А это значит, что мы можем моделировать поведение одних систем, используя другие. Также можно применять методы математического моделирования.

В этом разделе вы познакомитесь с теоретическими основаниями: Теорией систем, теорией самоорганизации.

Центральным историческим экспонатом в этом разделе является гидроинтегратор Лукьянова — аналоговая вычислительная машина, моделирующая при помощи воды процессы, происходящие с песком. Процессы, происходящие в нейронах мозга, моделируют нейрокомпьютеры, представленные тут же.

Вы сами увидите, как похожи фракталы в математике и в природе, как капли воды превращаются в биты информации, как растет кристалл, сможете принять участие в эксперименте по самоорганизации муравьиного сообщества.

Люди давно заметили, что у природы есть решения, инженерная адаптация которых делает нас совершеннее. Создание инженерных продуктов, аналогичных природным называется бионикой. Копируя природу, мы становимся все дерзновеннее и изощреннее — приспособления для полета, ходьбы, плавания, строительные конструкции, новые тела, новые материалы, искусственный интеллект и искусственная жизнь — вот куда мы стремимся.

Долгое время живые существа, умеющие двигаться, отождествляли с машинами. Первый деревянный механизм, который мог ходить на четырех ногах, подобно животному, придумал и сделал знаменитый русский математик и механик Пафнутий Львович Чебышёв. Его стопоходящая машина имела оглушительный успех на Всемирной выставке в Париже в 1878 году.

Что же касается человека, то его первым рукотворным аналогом стали механические куклы. Однако механические куклы не умели чувствовать, рассуждать разумно и принимать хотя бы простейшие решения в ответ на сигналы из внешнего мира. Это стало возможным с появлением в сороковые годы прошлого века и развитием кибернетики. Эта наука изучает закономерности, которые связывают процессы управления и передачи информации в любых системах, в том числе и живых. Обратите внимание на первые кибернетические модели, созданные в пятидесятых годах в Институте автоматики и телемеханики Академии наук СССР и представленные в нашей экспозиции. Кибернетика позволила моделировать поведение не только одного существа, но и целых сообществ, например – извечную борьбу хищников и их жертв. Не пропустите экспонат «Клеточный автомат», идею которого предложил знаменитый математик Джон фон Нейман в сороковых годах прошлого века. В какой-то мере клеточный автомат – это модель жизни, его часто даже называют искусственной жизнью.

Впрочем, самое волнующее приложение кибернетики – это создание роботов. В нашей экспозиции вы можете познакомиться с одним из первых роботов-экскурсоводов – роботом Сепулькой. Его сделали в 1962 году на опытно-экспериментальной фабрике общества «Знание». А имя робота авторы позаимствовали у Станислава Лема.

Человек эволюционировал миллионы лет и стал Человеком Разумным. Но он по-прежнему уязвим и недолговечен, подвержен болезням и травмам. Человек смертен. Людям всегда было невыносимо мириться со своей мимолетностью. Свою уязвимость мы, мыслящие существа, воспринимаем как вызов природы. Русский философ конца 19 века Николай Федоров, повлиявший на русскую мысль ХХ века, говорил о том, что человечество обязательно достигнет бессмертия, используя достижения науки. Это его утверждение стало своего рода духовным завещанием человечеству. Разум становится для природы инструментом эволюции, наука, порожденная разумом, способствует продолжению антропогенеза. Человек уже может не только продлить свой век, но и расширить свои возможности.

Во-первых, человеку нужны запчасти, это поняли давно. Однако набор запасных частей расширялся невероятно медленно. (Комплекс экспонатов «Запчасти для человека»)

Протезы рук, ног и зубов делают уже более ста лет, и с каждым годом они становятся все совершеннее. Протезы внутренних органов стали появляться только во второй половине 20 века – искусственное сердце и суставы, импланты зубов и искусственные хрусталики для глаз. Однако, с ними до сих пор много проблем. Трансплантологи пересаживают человеку внутренние органы другого человека или животного. В этой области многое впервые сделали российские ученые – Воронин, Брюхоненко, Демихов, Шумаков.

В 90-е годы началось клиническое применение органов, выращенных из стволовых клеток самих пациентов. Об успехах регенеративной медицины, умеющей выращивать мочевые пузыри, трахеи, сосуды, хрящи и кожу из собственных стволовых клеток пациента, вам расскажут фильмы на информационных панелях. А рядом вы увидите матриксы выращиваемых органов и биореактор, в котором выращивают трахеи человека.

В идеале, все органы и системы в человеке должны заменяться по мере их износа, или улучшаться средствами генной инженерии (В 20 веке Россия, кстати, была одним из лидеров в области генетики), и это уже не выглядит утопией. Проблемы с мозгом. Мозг слишком сложная и загадочная система (Экспонат «Образ мозга»), которая в пределе может существовать без своего постоянного тела, как в романе Беляева «Голова профессора Доуэля», или как в опытах профессора Брюхоненко, которые он проводил на собаках в 30-е годы в Воронеже.

Мозг может не только жить без тела, но и действовать при помощи нейроинтерфейса. Ему, мозгу для этого нужен ЭЭГ шлем, беспроводная связь и компьютер, управляющий чем угодно - автомобилем, дроном, коммуникационной программой или роботом-манипулятором. Испытать свой мозг можно с экспонатами «Солярис» и «Человеко-человеческий интерфейс».

Тот же человек, что призвал своих современников добиваться бессмертия средствами науки, побеспокоился и о том, куда девать разросшееся человечество. Он предложил заселять космос. Идея проникновения в космическое пространство была очень популярна во второй половине 19 века. Инженеры-самоучки Европы и России непрерывно сочиняли реактивные двигатели, которые смогут преодолеть земное притяжение. Одним из таких ученых был Кибальчич. Но самую существенную роль в выходе за пределы Земли сыграл Константин Эдуардович Циолковский. А макет ракетоплана Циолковского – вот он, перед вами.

Освоение космоса – это русская история. Первый спутник, первый человек в космосе, первый выход человека в открытый космос, первая орбитальная космическая станция – все это наши рекорды. А потом мы оторвались от земной орбиты и отправились к Луне, Венере и Марсу. Макеты самых разных летательных аппаратов и двигателей к ним представлены в этом зале. Вы даже сами можете запустить здесь ракету, хотя этот аттракцион предназначен детям.

Понятно, что человеку в космическом корабле не очень уютно: невесомость, отсутствие воздуха, замкнутое пространство… Как им там живется? Об этом вам расскажут комиксы «Быт космонавтов на орбите», а также предметы космического быта, выставленные в экспозиции. У космонавтов даже еда специальная. А если они на орбитальной станции выращивают растения, то это не столько ради еды, сколько ради высокой науки.

Нынешние орбитальные космические станции – это только репетиция будущих городов, странствующих в космосе. Там будет все, как на Земле, даже лучше. Об этом вам расскажет анимация «Космический корабль-город». Хотя амбиции человечества не ограничиваются безвоздушным космическим пространством. Нам нужны новые земли. На Луне люди уже побывали, и теперь мы присматриваемся к ее природным ресурсам. Следующая остановка – Марс. Жить там, конечно, невозможно – слишком холодно, и дышать нечем. Но это дело поправимое! Почву мы там создадим, если навалимся всей мощью мировой науки. Как это можно сделать, расскажет серия макетов «Терраформирование Марса». А согреть планету и надуть атмосферу – дело техники. Человечеству не привыкать создавать парниковый эффект.

Пока речь идет об освоении планет Солнечной системы, где все зависит от Солнца. И наша с вами жизнь тоже. Почувствовать пульс Солнца, ощутить его постоянно меняющуюся активность вы сможете с помощью инсталляции «Солнечный человек». Но придет время, когда мы, дети Солнца, вырвемся за пределы Солнечной системы. А для этого нам понадобятся новые источники энергии, новые средства связи, новые материалы, наконец, новые люди с расширенными возможностями, – все то, о чем рассказано в других залах нашей экспозиции.

Читать про экспозицию на сайте Политехнического музея