География

НАУКЕ ПРИРАСТАТЬ СИБИРЬЮ

В 1893 г. в Западной Сибири на берегу Оби возник поселок, который в 1904 г. стал городом Новой иколаевском. А 12 февраля 1926 г. Президиум ЦИК СССР переименовал его в Новосибирск. В декабре того же года здесь прошел Сибирский краевой научно-исследовательский съезд, в работе которого участвовало более трехсот делегатов, заслушавших 100 докладов. Но лишь 30 января 1942 г. был организован Новосибирский городской комитет ученых.

Значительную роль в его работе по обслуживанию промышленности, сельского хозяйства и транспорта (в первую очередь с точки зрения выполнения оборонных заказов - шла Великая Отечественная война) сыграли ученые и преподаватели эвакуированных сюда из европейской части СССР научно- исследовательских институтов и вузов. Первым председателем комитета назначили академика С.А. Чаплыгина - научного руководителя Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского. И уже 21 октября постановлением правительства в Новосибирске создали Западно-Сибирский филиал АН СССР. В его состав вошли горно-геологический, химико- металлургический, транспортно-энергетический и медико-биологический институты. На их базе по предложению академиков М.А. Лаврентьева и С.А. Христиановича 18 мая 1957 г. Совет Министров СССР постановил открыть новый научный центр - Сибирское отделение АН СССР.

Вскоре под Новосибирском начали строить Академгородок. Сюда потянулись выдающиеся ученые из Москвы и Ленинграда вместе со своими учениками и приступили к исследованиям по актуальным направлениям. Ныне здесь сосредоточено около половины научного и кадрового потенциала СО РАН(*). Каков же вклад отдельных подразделений этого центра в отечественную фундаментальную и прикладную науку?

Все началось с организации Института гидродинамики. Сегодня он носит имя своего основателя и первого директора, известного ученого академика М.А. Лаврентьева. Под его руководством были разработаны методы исследования дифференциальных уравнений движения сплошной среды, что позволило рассмотреть цикл важных задач о движении жидкости. Здесь установили особенности вихревых движений типа смерча, изучали поведение жидкости в условиях невесомости, создали методы математического моделирования течений и процессов переноса в открытых руслах, водоемах и трубопроводах, процессов фильтрации в грунтах.

Вместе с тем в развитие ранее созданной М.А. Лаврентьевым научной школы физики взрыва именно в Новосибирске впервые была построена модель газовой детонации с учетом неустойчивости возникающего при этом фронта и влияния вторичных поперечных волн на так называемые спиновые структуры. Факт существования таких неодномерных процессов стал предметом двух зарегистрированных открытий (совместно с сотрудниками Института химической физики РАН). Дальнейшие работы привели к пониманию режимов непрерывного детонационного сжигания горючих смесей, построению математической теории развития детонации в гетерогенных системах, численному моделированию процесса инициирования твердых взрывчатых веществ.

Институт стал пионером в изучении воздействия импульсных (взрывных) нагрузок на материалы для изменения их свойств или создания новых с качественно иными, чем у исходных, свойствами. Здесь впервые в стране обнаружили явление сварки взрывом и дали подробную физическую и расчетную картину этого процесса. Мировой известностью пользуются работы института по упрочению взрывом, созданию композиционных, в том числе металло-керамических, изделий и материалов с помощью взрыва.

Перечисленные фундаментальные научные задачи решали в тесной связи с практическими потребностями народного хозяйства. Так, значительная часть олова в России проходит очистку в центрифугах, сконструированных в институте совместно с СКБ гидроимпульсной техники. Такие аппараты с успехом работают в ряде зарубежных стран.

Обнаружен спиновый режим детонации тонкого слоя порошкообразных взрывчатых веществ в вакуумированных трубках, где нет инициирующей ударной волны. Объяснена причина термодинамической неравновесности. Последнее важно для правильного описания процессов, протекающих в реальных дисперсных средах, не изолированных от внешних воздействий.

В год рождения Новосибирского научного центра под руководством академика С.Л. Соболева был основан Институт математики, который он возглавлял свыше четверти века.

С именем этого ученого связан ряд выдающихся достижений в теории упругих волновых уравнений математической физики и функционального анализа, в частности, разработанная им теория кубатурных формул стала мощным аппаратом вычислительной математики. Широко известна сибирская школа алгебры и логики академика А.И. Мальцева. В ее рамках развивались новые научные направления, например, теория нумераций и конструктивных моделей, теория колец, близких к ассоциативным, теория алгебраических систем. Предложенные академиком Л.В. Канторовичем основные принципы линейного программирования заложили надежную базу экономико-математических методов, связанных с постановкой и решением широкого круга оптимизационных задач для расчета использования ресурсов в народном хозяйстве. Достигнутые им результаты были отмечены, в том числе, Нобелевской премией(**).

Под руководством академика А.Д. Александрова получены важные результаты по геометрическим основам теории относительности и в теории пространственных квазиконформных отображений. Крупный вклад был внесен им в изучение предельных теорем для сумм случайных величин, сходимости мер и случайных процессов, в математическую статистику.

Получили широкое признание работы института по автоматизации проектирования и изготовления машиностроительных деталей и агрегатов геометрически сложной формы. Созданные методики, системы алгоритмов и программы применяют в производстве. Недавно здесь предложили новый подход к построению теории Соболевских классов отображений области пространства в произвольное метрическое пространство. Установлены теоремы устойчивости и единственности решения трехмерной обратной задачи для гиперболического уравнения при фиксированном точечном источнике.

В 1962 г. в Новосибирске открылся Вычислительный центр, основателем и первым директором которого стал академик Г.И. Марчук. Разработанные здесь принципы построения математических моделей и численных методов решения функциональных уравнений позволили детально изучать сложные природные и социальные системы, а в результате появилась возможность рассматривать широкий спектр задач, связанных с прогнозом погоды, общей циркуляцией атмосферы и океана, их взаимодействием, теорией климата, оценкой влияния деятельности человека на атмосферу. В области статистического моделирования на основе методов Монте-Карло разработаны алгоритмы и комплексы программ для решения задач оптики атмосферы и океана, расчета ядерных реакторов, диффузии примесей.

Одно из важнейших направлений научной деятельности Вычислительного центра - математическое моделирование для исследования геофизических полей (сейсмических, электромагнитных, гравитационных и др.) и их интерпретации с целью определения строения Земли. Эти работы объединены в два крупных проекта по объемной динамической сейсморазведке и вибрационному просвечиванию Земли, выполняемых в рамках программы "Сибирь". Разработаны математические модели для исследования физико-химических процессов в каталитических реакторах и поиска оптимальных режимов нестационарных процессов.

На базе многомашинного вычислительного комплекса создан Центр обработки геоинформации, позволяющей автоматизировать обработку изображений (аэрокосмические снимки, геофизические данные) при решении прикладных задач в области геологии, лесного хозяйства и т.д.

Ведущее положение в области теории теплообмена, физической гидрогазодинамики, динамики термической плазмы, лазерной физики, а также конструирования новых машин и аппаратов для энергетики и химической технологии занимает Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе. Его сотрудники создали теорию турбулентного пограничного слоя жидкости с исчезающей вязкостью, на основе которой получены эффективные инженерные методы расчетов. Разработана и экспериментально подтверждена гидродинамическая теория кризисов кипения в широком диапазоне параметров. Заложены основы теории электродуговых генераторов термической плазмы, и на этой базе предложены методы проектирования высокоэффективных плазмотронов и плазмохимических реакторов. А обнаруженный тут рециркуляционный механизм движения атомов металла в прикатодной области привел к получению термокатодов с малой удельной эрозией. Отсюда "вышел" в свет самый устойчивый по частоте

генератор электромагнитных колебаний в инфракрасном диапазоне спектра стабильностью 10-14. В институте совместно с Сибирским филиалом НПО "Техэнергохимпром" разработаны технология и оборудование для термического обезвреживания токсичных отходов в производствах регенерации капролактама. Наконец, построена и экспериментально обоснована теория расслоенного двухфазового течения в прямоугольном канале малого размера; она позволяет оптимизировать тепло- и массообмен в компактных двухфазовых теплообменниках.

Академический "лидер" в исследованиях по аэродинамике и физической механике - Институт теоретической и прикладной механики. Его сотрудниками открыты и объяснены фундаментальные физические явления, ответственные за возникновение турбулентных сдвиговых течений. Ими предложены методы управления процессом перехода к турбулентности. Изучая физику электрического разряда, ученые института создали технологический лазер на СО мощностью 1,2 кВт. Сконструированные на его базе установки для термоупрочения и раскроя материалов в машиностроении рекомендованы к серийному производству.

Разработанные в институте научно-технические основы технологических процессов поверхностного упрочения деталей энергетического оборудования методом высокочастотной и импульсной закалки обладают существенными преимуществами по сравнению с ранее созданными.

Решающий вклад в развитие метода встречных пучков, одного из наиболее эффективных в физике высоких энергий, внесли исследователи Института ядерной физики им. Г.И. Будкера. Разработанный ими метод абсолютной калибровки энергии пучков по измерению прецессии спина поляризованного электрона фактически открыл новую область использования накопителей как инструмента для прецизионных измерений в физике высоких энергий. Накопленный большой задел в области сильноточных пучков заряженных частиц позволил приступить к разработке ускорителей электронов для народного хозяйства. Ныне их особенно широко применяют для облучения полиэтиленовой изоляции электротехнического кабеля с целью повышения ее термостойкости, при дезинсекции зерна, для получения термоусаживаемых и полиэтиленовых труб. Вместе с тем институт является ведущим в стране по разработке и исследованиям открытых магнитных ловушек - одному из направлений по проблеме управляемого термоядерного синтеза. В последнее время его сотрудники развили точную по внешнему полю теорию расщепления фотона высокой энергии на тяжелом ядре.

В Объединенном институте физики полупроводников изучают процессы, лежащие в основе новых технологий микроэлектроники, в частности, заняты поиском в области двумеризации электронных процессов в интегральных схемах, что способствует повышению их быстродействия. Например, много внимания уделяют перспективным способам получения соответствующих структур (в том числе, разработана многокамерная сверхвысоковакуумная установка для эпитаксии из молекулярных пучков с автоматизированным управлением технологическим процессом).

Традиционное для института направление - исследование акустических волн на поверхности пьезоэлектриков и их взаимодействие с лазерным излучением. На базе модели непрерывного распределения источников акустических волн созданы методы проектирования акусто-электронных устройств, обеспечивающих значительную миниатюризацию современной радиоаппаратуры.

В Институте автоматики и электрометрии открыто явление светоиндуцированного дрейфа компонентов газовой смеси под воздействием лазерного излучения и разработаны способы его использования для получения чистых веществ, разделения изотопов. Ведут здесь поиск и по управлению спектром и когерентностью твердотельных и газовых лазеров. На ионах хлора получена мощная непрерывная генерация в ультрафиолетовой области, заложены принципы выработки сильноточных разрядов пониженного давления, на основе которых созданы мощные аргоновые лазеры.

Найдены общие закономерности явлений "оптической" памяти в различных классах материалов, обнаружен и изучен ряд новых эффектов. Разработаны физико-технические и экспериментальные основы нового класса проблемно- ориентированных средств вычислительной техники - голографических информационных систем и устройств, предназначенных для накопления, долговременного хранения и параллельной обработки больших массивов данных.

На основе синтеза электронно-вычислительных устройств и лазеров сконструированы ранее не существовавшие установки -лазерные измерители перемещений, скоростей и ускорений, используемые, в частности, для юстировки крупногабаритных станков, измерения скорости горячего проката, оптического бесконтактного контроля параметров промышленных изделий. Созданы лазерные "оптические станки" для изготовления киноформ (специальной плоской оптики) и разметки дисковых шкал с высокой точностью.

С помощью созданного баллистического лазерного гравиметра получены фундаментальные сведения по ускорению силы тяжести, ныне используемые государственной гравиметрической сетью страны.

Институтом горного дела выполнены обширные теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния горного массива и закономерностей его изменения с глубиной, необходимые для научного обоснования проведения возможных разработок породы. Сформулированы новые представления о среде и механизме динамических явлений большой мощности -горных ударов, землетрясений. Соответствующие результаты положены в основу схем расчета нагрузок на крепи подземных выработок, определения удароопасности горных пород. Решены конкретные задачи по выбору и обоснованию технологий добычи, переработки и обогащения углей Кузбасса и Канско-Ачинского бассейна, металлических руд Таштагольского, Норильского и других рудных месторождений Сибири и Дальнего Востока.

Ученые Объединенного института катализа им. Г.К. Борескова совместно с коллегами из Института ядерной физики разработали первый в стране спектрометр и комплекс программ для изучения катализаторов с использованием синхротронного излучения. С помощью "рожденного" тут метода математического моделирования совершенствуют работу промышленных реакторов, создают оригинальные технологии, увеличена мощность некоторых аппаратов в крупнотоннажном производстве химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Здесь также предложены принципиально новые конструкции реакторов для получения формальдегида, серной кислоты, хлорвинила, нитрида акриловой кислоты, окиси этилена, мономеров синтетического каучука. Сотрудники института ведут поиск по преобразованию солнечной энергии в химическую на основе фотокаталитического разложения воды.

На основе фундаментальных исследований структуры и каталитических свойств сложных оксидов (перовскитов) разработаны принципиально новые, не содержащие драгоценных металлов сотовые катализаторы для производства азотной кислоты. Одновременно предложен экологически безопасный процесс переработки отходов в псевдоожиженном слое катализатора, обеспечивающий очистку газов от радиоактивной пыли, кислых примесей и угарного газа до санитарных норм.

Новосибирский институт органической химии им. Г.Н. Ворожцова - один из ведущих в стране в области химии азотсодержащих гетероциклических соединений. Его специалисты - авторы новых фотоматериалов, физиологически активных соединений, светостабилизаторов. Они создали новую группу соединений гетероциклического ряда - сверхстабильные радикалы, которые служат своеобразной меткой в биохимии и при изучении движения пластовых вод.

В Новосибирском институте биоорганической химии ученые в основном заняты развитием теории и методов направленного химического воздействия на биополимеры на молекулярном и клеточном уровне, а также разработкой теоретических основ и техники ультрамикроанализа биологических систем, в том числе хроматографического микроанализа для обеспечения работ по физико-химической биологии и медицине и т.д.

В центре внимания специалистов Института неорганической химии - процессы комплексообразования соединений переходных металлов, электронное строение молекул и кристаллохимия неорганических веществ. Большие успехи достигнуты ими в технологии разделения и очистки веществ. На уровне лучших мировых достижений ведут здесь исследования термодинамики неорганических веществ и материалов. Предложены неформальные физико-химические модели для прогноза надежности работы твердотельных материалов и их композиций.

В Институте химической кинетики горения (совместно с Институтом химической физики РАН) на основе систематического изучения роли магнитных и спиновых взаимодействий в молекулярных системах открыто явление влияния постоянных и переменных магнитных полей на химические реакции. Обнаружены магнитный изотопный эффект и химическая поляризация ядер в газовой фазе. Тем самым сформирована новая область науки, изучающая законы поведения спинов и магнитных моментов электронов и ядер в химических превращениях и пути направленного воздействия на кинетику реакций.

В Институте химии твердого тела и переработки минерального сырья разработаны материалы для записи оптической информации (бессеребряные фотослои), а также оригинальная технология металлизации диэлектриков, исключающая применение палладия. Тут же родилось новое направление - применение нетермических методов активизации процессов в твердой фазе. Один из них - механо-химический - позволил до минимума сократить процесс производства фосфорных удобрений и получать их сразу после обработки руды в измельчителях-активаторах. Изучается и другой способ активизации - радиационно-термический - с использованием сильноточных электронных ускорителей, созданных в Институте ядерной физики РАН.

Ученые Института цитологии и генетики под руководством академика Д.К. Белова получили значительные результаты в теории и методологии управления формообразовательным процессом у растений и животных. Он сформулировал принцип дестабилизирующего отбора, согласно которому основным фактором преобразований домашних животных является отбор по поведению. Наряду с этим здесь создают медицинские препараты животного происхождения, применяемые для лечения ряда вирусных заболеваний человека.

В Биологическом институте раскрыли основные пути формирования фауны Сибири, разработали теоретические основы и практические рекомендации по обогащению ее ценными видами (выхухоль, кабан, европейская норка) и подавлению численности вредных (водяной полевки, подкожного овода) и рациональному использованию отдельных видов животных (лось, марал, косуля).

Институт почвоведения и агрохимии провел почвенно-географическое районирование Западной Сибири, на основе чего составлены соответствующие карты. Дана оценка современного состояния земельного фонда Сибири и определены перспективы его использования. Так, в районах, прилегающих к Байкало-Амурской магистрали и интенсивной нефтегазодобычи, выявлены территории, пригодные для сельскохозяйственного освоения. Разработаны рекомендации по оптимальному ведению оросительной мелиорации, охране и улучшению почв Западной Сибири при поливе.

Единственный в стране институт, где исследования идут практически по всем основным направлениям современной теоретической, прикладной и экспериментальной геологии, геохимии и геофизики, - Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии. Его специалистами обоснованы и практически подтверждены перспективы нефтегазоносности палеозойских отложений Западной и Восточной Сибири, сформулированы пути ускорения подготовки нефтегазоносных месторождений к разработке. Подтвердилось и научное предвидение ученых института - открыт крупнейший в мире Непский калиеносный бассейн с прогнозными запасами около 70 млрд. т. Основано и успешно развивается новое научное направление в теории рудообразования - учение о рудных формациях, разработаны теоретические основы построения их геолого-генетических моделей.

Наряду с этим разработаны и созданы уникальная аппаратура и оригинальные методы изучения минералов, технологии выращивания драгоценных камней и ряда веществ, важных для народного хозяйства(александрит, хризоберилл, изумруд, благородный опал и др.), многие из которых ныне производит промышленность.

Ведущее научное учреждение гуманитарного профиля в Новосибирске - Объединенный институт истории, филологии и философии. Результаты исследований самобытных и оригинальных культур ранних этапов исторического развития народов Сибири и Дальнего Востока, их вклад в мировую культуру обобщены в ряде монографий:

"История Сибири", "Очерки русской литературы Сибири", "История крестьянства Сибири", "Памятники фольклора народов Сибири и Дальнего Востока". В городе создан единственный в Сибири и один из крупнейших в России археографический центр, где собрано более 2000 древних книг и манускриптов.

Широко известна деятельность Института экономики и организации промышленного производства. На базе специальных экономико- математических моделей отраслевых и межотраслевых комплексов и многоуровневых моделей крупных территориально-производственных систем тут предложена типовая методика оптимального планирования и размещения отраслей производства на перспективу. Созданы методика и модели для определения территориальных пропорций в развитии народного хозяйства страны, в частности выявлена роль Сибирского региона в едином народнохозяйственном комплексе.

Тесные связи Новосибирский научный центр поддерживает с вузовской наукой. На базе ведущих институтов СО РАН действует ряд международных исследовательских центров, созданных совместно с зарубежными учеными как добровольные неправительственные организации.

Словом, вполне оправдывается прогноз великого русского ученого и просветителя М.В. Ломоносова, еще в середине XVIII в. заметившего: "Российское могущество прирастать будет Сибирью...".

* См.: Сибирский центр науки. - Наука в России, 1997, N 4.

** См.: Нобелевский лауреат из Сибири. - Наука в России, 1997, N 4.


С.Н. ПШИРКОВ

тв бокс
Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD