Кафедра Ваннаха: Вызовы XXI века. Инженеры

Автор: Ваннах Михаил

Опубликовано 16 декабря 2010 года

Недавно в России произошло знаковое событие. Ракета "Протон", по надёжности уступающая разве что "семёрке" с её потомством, не смогла вывести на орбиту тройку спутников ГЛОНАСС. В произошедшем бойко обвинили математиков; возникает ощущение, что лихие пиарщики знакомы с творчеством древнего неоплатоника Секста Эмпирика вообще и трактатом Adversus Mathematicos - "Против математиков", содержащем главы "Против арифметиков" и "Против геометров", в частности… И хорошо, что их знакомство с предметом не достигает Александрии Египетской времён борьбы христианской ортодоксии с гнозисом, когда лозунг звучал: "Злодеев и математиков на плаху" - и в соответствии с ним сподвижники канонизированного рядом деноминаций святого, Кирилла Александрийского, извели математика Гипатию Александрийскую, раздев сию учёную даму и изрезав устричными раковинами до смерти… (Устричными раковинами, так как отсутствие оружия никому ещё не мешало совершить гнусное дело!)

Чуть позже, правда, стали звучать слова об избытке топлива, залитого в ракету. Эх, не работает "Протон" на спирту - использующая в качестве горючего этанол "единичка" систематически не долетала до цели, а тут бы всё уравновесилось…

Но все эти слова имеют одну-единственную цель: отвести глаза почтеннейшей публики от того, что систематическое изъятие из сферы технологий денег не может пройти безнаказанно. Что в гидроэнергетике, что в космонавтике. Errare humanum est - "Ошибаться - человеческое свойство", как некогда молвил, перефразируя Феогнида, Сенека Старший, и как хорошо об этом известно читателям, следящим за грамматикой автора сих строк. Но ничто не мешает, при нынешней дешевизне вычислительных мощностей и при том, что в России ПОКА ещё есть знакомые с небесной механикой кадры, организовать несколько параллельных баллистических расчётов и подготовку нескольких параллельных программ полёта, с прогоном их на симуляторах (гордится же с чего-то ведь Президент наличием в РФ суперкомпьютеров) и отбрасыванием всего подозрительного с возвращением на предыдущий этап. Ведь даже у оперативно-тактической ракеты полётную программу считали два расчётчика в параллель… (Нет, ну если платить не инженерам, а эффективным менеджерам, специалистам по корпоративному управлению, бизнес-коучам и прочим достойным людям, то скоро программировать бортовой компьютер будет единственный гастарбайтер - в Туле можно было наблюдать кандидата-астрофизика из Средней Азии, клавшего плитку между драмтеатром и букинистической лавкой…)

Так что потеря трёх аппаратов ГЛОНАСС является ударом по оборонной мощи России. Именно оборонной; для подавляющего большинства коммерческих задач, исключая работу в высоких широтах, вполне достаточно бесплатно раздаваемого сигнала GPS. Но давайте прикинем, что и американская, и наша системы спутниковой ориентации смогут работать только при конфликтах малой и средней интенсивности. Вроде "Шока и трепета", вроде Похода за Рокский тоннель. В конфликтах интенсивности высокой спутникам не выжить. Их сметут с орбит ракеты Aegis или их российские да китайские аналоги; их электронные мозги выжгут электромагнитные импульсы от высотных ядерных взрывов. И полагаться придётся на классическую топопривязку, на древнюю астронавигацию ("Зорко Плеяд наблюдал он и поздний заход Волопаса"), на инерциальные системы управления. А небезызвестная DARPA ныне создаёт новое поколение инерциальных систем, ныряя для этого в запредельные глуби материи.

Системы эти будут работать на квантовых приборах, на лазерах. Но если в обычном лазерном гироскопе употребляются легковесные, обделённые массой покоя фотоны, то в системах перспективных могут употребляться так называемые атомные лазеры. О таких устройствах бумажная "Компьютерра" писала не раз. Сначала получали газ, подчиняющийся статистике Бозе-Эйнштейна. Брали атомы рубидия, стискивали их магнитным полем, ослабляли тиски ловушки, и в результате газ, как в испарителе обычного холодильника, охлаждался до одного нанокельвина. И вот из этого-то газа и формируются капли ВЕЩЕСТВА, находящиеся в когерентном состоянии, как фотоны в лазере обычном. Его "пинают" электромагнитным импульсом (ну как в томографе), после чего в конденсате Бозе-Эйнштейна образуется суперпозиция атомов с "верхними" и "нижними" спинами. "Верхние" остаются в ловушке, "нижние" - вываливаются. И в результате мы получаем вещество, которое ведёт себя как элементарная частица. Скажем, проявляет волновые свойства. Разрезанная на части фотонным лазером и потом сведённая вместе капля конденсата Бозе-Эйнштейна дает интерференционную картину. А если в своих странствиях до встречи половинки конденсата пережили ускорения, то картина эта будет двигаться. Вполне достаточно для того, чтобы сдвиги эти были зафиксированы. Что придаёт квантовому конденсату свойства датчика для инерциальных систем навигации.

Но всё вышеописанное происходит совсем не так, как протекают процессы в макромире. Галилей выводил законы движения, проводя ясные и наглядные опыты. Объективные же процессы квантового мира, даже фиксируясь в экспериментах, всё равно доступны человечеству только сквозь формальные миры математических и физических теорий. Да что там квантовый мир! Задайте знакомым простейший вопрос: на какой высоте спутник летит быстрее, на большей или на меньшей? Обещаю, что повеселитесь!

Так вот, из вышеизложенного сделаем вывод: инженерам, готовым ответить на вызовы двадцать первого века, предстоит проявлять инженерную смекалку в тех мирах, где неприменимы ни практическая сметка, ни практическое мышление, ни здравый смысл. А удачные инженерные решения - вещь крайне редкая. Даже в макромире. Фотоаппарат Leica, автомат Калашникова, открытая архитектура PC IBM… Таких решений крайне немного, и именно они определяют реальный ход цивилизации, как некогда компас, парус и пушка сделали европейскую цивилизацию хозяйкой планеты.

Значит, если российское общество хочет занять сколько-нибудь пристойное место на политической карте XXI века, ему стоило бы озаботиться, чтобы подготовка инженеров обеспечивала возможность создания оригинальных проектных и конструкторских решений в тех мирах, что нельзя ощупать руками, а оценить лишь с помощью математики. Для этого же нужно отбросить болонские игрища и готовить (достаточно небольшое количество,так как инженер - птица редкая, возможно, речь пойдёт о нескольких тысячах человек в год) специалистов, способных создавать действительно новую технику.

Готовить надо с минимально возможного возраста - с первого курса, а то и со старших классов специализированной школы (которая должна быть отнюдь не средней). На первых курсах, скажем четырёх, давать, условно говоря, математику в объёме университетского физфака, а физику - в объёме математического отделения мехмата. (Полагаем, что российские специалисты, работающие в ведущих фирмах планеты, охотно помогли бы составить программы таких курсов.) Ну и, может быть, приличный курс истории техники, техники безопасности и охраны труда. Прочие дисциплины придется вывести за скобки. Это янки могут развлекаться своими "гуманитарными кредитами". Они УЖЕ на вершине планетарной пищевой пирамиды; они печатают свою зелёную бумажку и могут нанять на неё мозги со всего света… У нас такой роскоши нет! Такую программу можно даже, смеха ради, обозвать бакалавриатом! А вот на старших курсах надо читать уже курсы по специальности, причём - на высочайшем теоретическом уровне (предварительная подготовка позволяет), но по минимально дифференцированному количеству специализаций (тут чем скорее откажемся от советского наследия, тем лучше). Слишком быстро меняются технологии, слишком часто меняют люди место работы. Десятка укрупненных специальностей вполне будет достаточно: компьютеры; электроника; аэрокосмическая техника; машиностроение…

Времени для таких реформ у России немного - в списке 200 лучших университетов мира отечественных уже нет!