Профессор Дан Шехтман – один из величайший физиков и химиков современности, первооткрыватель квазикристаллов, получивший за это Нобелевскую премию. В эксклюзивном интервью Jewish . ru профессор Шехтман рассказал, как открыл свои квазикристаллы, зачем баллотировался на пост президента Израиля и почему увлёкся изготовлением ювелирных украшений.

Д-р Шехтман, вы – сабра, коренной израильтянин, родившийся в Тель-Авиве в семье выходцев из Украины. Ваш дед прошел путь от садигорского хасида до основателя первого социалистического журнала на иврите. Он знал Бен-Гуриона, Бен-Цви, других отцов-основателей Израиля. Какое влияние он на вас оказал?
– Огромное. Дед – уроженец Днепропетровска – был поистине удивительным человеком. Во-первых, он научил меня не рассуждать о предметах, в которых я не разбираюсь. Во-вторых, привил стремление постигать суть вещей. Он не был религиозен и воспитывал меня в таком же духе, пробуждая интерес к тому, как устроен этот мир. У него всегда были ответы для меня, собственно, и ученым-то я стал благодаря деду. На мой седьмой день рождения он подарил мне увеличительное стекло, и я стал исследовать все вокруг. В 10 лет в школе меня не могли оторвать от микроскопа, который учитель имел неосторожность один раз принести на урок. А в Технионе я был первым студентом, прикоснувшимся к электронному микроскопу, разговаривавшим с его разработчиками.

Человек, прочитавший в детстве 25 раз «Таинственный остров» Жюля Верна, должен быть неисправимым романтиком и авантюристом. Ведь поначалу ваши идеи о квазикристаллах называли бредом. Говорят, что начальник лаборатории подарил вам учебник химии и посоветовал внимательно прочесть, чтобы вы поняли, что занимаетесь ерундой. Что помогло тогда выстоять против течения?
– То, что я был специалистом в своейобласти – я действительно разбираюсь в микроскопах, а мои оппоненты, в том числе дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг (по химии и мира. – Прим. ред. ), такими специалистами не были. Впрочем, способность идти против течения проявилась у меня еще в детстве, когда весь класс говорил: «Ты ошибаешься», а я продолжал настаивать на своём, мол, это вы все ошибаетесь, а я прав. Я никогда не боялся иметь свое мнение, отличное от большинства.

Большинство коллег д-ра Шехтмана по обе стороны океана долгие годы не разделяли его уверенности в существовании квазикристаллов. Стан оппонентов возглавлял выдающийся химик и харизматичная личность, лауреат множества научных премий Лайнус Полинг, чья фраза: «Нет такого понятия, как квазикристаллы, есть лишь квазиученые» – стала крылатой. До последнего дня, а умер он в 93 года, Полинг повторял, что «Дани Шехтман несет чушь».

Даже статью с результатами своего эксперимента Шехтману удалось опубликовать лишь через два года после ее написания, да и то в сокращенном виде. Первое признание пришло в середине 1980-х, когда коллегам из Франции и Индии удалось повторить эксперимент израильского ученого, доказав, что невозможное возможно и квазикристаллы действительно существуют. Характерно, что в сообщении Нобелевского комитета о присуждении премии в области химии за 2011 год Дану Шехтману особо подчеркивалось, что «его открытия заставили ученых пересмотреть свои представления о самой природе материи».

Вы известны не только как крупнейший ученый, но активист модернизации системы образования. В вашем портфеле и создание детских садов с научным уклоном, и курс технологического предпринимательства в Технионе, который за 30 лет прослушали уже 10000 человек. Зачем вам это нужно?
– Для любой революции требуется человек, который берет на себя определенные обязательства и начинает менять реальность. Обучать науке нужно с детства: ребенок, которому исполнился год, еще почти не говорит, а в три он уже болтает без умолку – какому взрослому под силу такие темпы обучения? Главное, продемонстрировать детям, что наука – это увлекательная игра.
Однажды я выступал на радио, популяризируя идею преподавания естественных наук в детских садах. И через минуту после окончания передачи раздался звонок: мэр Хайфы предложил мне этим заняться. Сегодня таких детских садов уже порядка 60. Кроме того, я веду на образовательном канале израильского телевидения программу «Быть ученым с профессором Даном» – это шоу, во время которого мы с тремя мальчиками и девочками шести лет обсуждаем, например, почему день сменяет ночь. Или говорим о свете: днем светит солнце, а ночью? Луна? Вот и нет! Это и для многих родителей, кстати, откровение…
Что касается курса технологического предпринимательства, то поначалу многие в Технионе отнеслись к нему со скепсисом: мол, это не совсем наука. Но курс стал очень популярен, а Израиль за эти 30 лет превратился в нацию стартапов – у нас их больше 5000. Мы учимся разговаривать с миром, продавая наши продукты.

И весьма успешны в этом!
– У каждой страны свой характер, своя специфика – их тяжело изменить, но можно использовать. Мы живем в недружественном окружении, все юноши и девушки служат в армии, поэтому поступают в университет в 22-23 года, а не в 18 лет, как в других странах. Зато они ответственны, серьезно настроены на учебу, обладают задатками лидерских качеств и заражены предпринимательским духом. То, что наука и технологии станут главным фактором развития страны, понимали еще отцы-основатели. А сегодня на израильском юге – в безжизненной пустыне и на солончаках – процветает множество фермерских хозяйств, каждое из которых экспортирует овощи и фрукты в Европу на миллион долларов в год. И это тоже наука и технологии.

В 2015 году в Израиле появилось около 1400 новых стартап-компаний, общий объем привлеченного капитала побил все рекорды и составил $4,43 млрд. Всего было проведено 708 сделок этого рода. В прошлом году Израиль занял второе место (после США) среди стран, в которые предпочитают инвестировать венчурные фонды. Израильская стартап-экосистема оказалась на первом месте после американской, страна занимает также первое место в мире в области исследований и разработок (в прошлом году было открыто 30 новых R&D-центров), третье по уровню инноваций и четвертое по доступности капитала и развитию предпринимательства. Общая сумма сделок M&A(слияния и поглощения) среди израильских стартапов достигла $7,2 млрд, то есть речь идет о беспрецедентном (на 44%) росте по сравнению с 2014 годом. Наиболее активным M&A-игроком на израильском рынке стала корпорация Microsoft, поглотившая 5 израильских стартап-компаний. Экспорт израильской сферы высоких технологий вырос до $37,5 млрд.
Во время одной из поездок в Израиль председатель совета директоров Google и основатель венчурного фонда Innovation Endeavors Эрик Шмидт сказал: «Израиль процветает в сфере инноваций, потому что является носителем культуры, которая позволяет подвергать сомнению авторитет и бросать вызов всему – вы не следуете правилам».

Два года назад вы баллотировались на пост президента Израиля и проиграли. Зачем вы выставляли свою кандидатуру? Да, три израильских президента были крупными учеными, но если серьезно, что вы хотели изменить в стране, заняв этот представительский пост?
– Прежде всего, используя свое влияние как президента, я хотел изменить систему образования и просвещения в Израиле. Она действительно нуждается в переменах, обновлении и модернизации.

Как-то в 2014 году, отвечая на вопрос, почему он баллотировался на пост президента Израиля, д-р Шехтман сказал: «Я хочу создать условия, при которых мои дети и внуки смогут жить здесь. Если не решить накопившиеся проблемы, через поколение это станет невозможным. У меня четверо детей. Одна дочь живет в Израиле, двое делают постдоктораты в США, а четвертая в США живет и возвращаться не собирается».
За две недели до выборов, согласно данным опросов, 22% граждан Израиля предпочли бы видеть на посту президента профессора Шехтмана, однако при голосовании в Кнессете он получил всего один голос…

У вас необычное хобби – изготовление ювелирных украшений. Это увлечение имеет свою историю или просто полировка камня напоминает вам работу с кристаллами?
– В начале 1970-х я работал над постдокторатом в Дейтоне, штат Огайо, жена по вечерам училась на вторую степень, и, будучи предоставлен сам себе, я записался на курс ювелирного дела. И как-то быстро влюбился во всё это, окончил с тех пор несколько специализированных курсов и сделал много украшений – исключительно для жены, которая с радостью носит их по каждому торжественному случаю.

На церемонии вручения Нобелевской премии в Стокгольме в декабре 2011 года украшения Ципоры Шехтман, сделанные руками ее мужа, вызвали восхищение присутствующих. Среди его произведений – серьги с драгоценными камнями, браслеты, серия позолоченных подвесок в форме знаков зодиака, элегантный кулон и многое другое.

Редакция благодарит за помощь в организации интервью посольство Государства Израиль на Украине.

Нобелевский лауреат октября 2011 Дан Шехтман

Ему и его открытию пришлось подвергнуться критике учёного сообщества по классической кристаллографии. И в результате он стал лауреатом Нобелевской премии в 2011 году.

На вопрос журналиста как ему удалось тогда выстоять он ответил:

“Впрочем, способность идти против течения проявилась у меня еще в детстве, когда весь класс говорил: «Ты ошибаешься», а я продолжал настаивать на своём: мол, это вы все ошибаетесь, а я прав. Я никогда не боялся иметь свое мнение, отличное от большинства”.

Человечество связано с кристаллическим миром, поскольку это и есть физико-био-химическая основа нашего физического тела. И она разумна, так же, как и вся природа, окружающая нас.

Новое Время настраивает нас на то, чтобы человек открыл в себе и во внешнем окружении Новое Знание структуры кристаллов и кристаллической природы света. И даже базовые знания и физические законы организации материи расступаются, чтобы помочь человечеству выйти на новый виток эволюции.

Все, кто интересуются кристаллографией, знают сегодня об удивительном открытии квазикристаллов. Квазикристаллы – это одна из форм организации структуры твердых тел наряду с кристаллами и аморфными телами.

Они обладают рядом уникальных свойств и никак не вписываются в имеющуюся теорию, которая была заложена в 1611 году немецким астрономом и математиком Иоганном Кепплером в трактате «О шестиугольных снежинках». Кристаллография допускает лишь 32 точечные группы симметрии, поскольку в кристаллах возможны оси симметрии только 1, 2, 3, 4 и 6 порядков.

Однако квазикристаллы обладают дальним порядком в расположении молекул и точечной симметрией пяти-, десяти-, восьми- и двенадцатиугольника, чем опровергают известные «законы природы».

Эта история об учёном Дане Шехтмане, исследователе в области химии и физики, профессиональном знатоке современных электронных микроскопов, который пошёл «против течения старых законов», веря и защищая своё открытие.

Дан Шехтман родился 24 января 1941 года в Тель-Авиве и ещё в детстве мечтал стать инженером, как герой романа «Таинственный остров» Жюля Верна, который превратил пустынный остров в пышный сад. Следуя за мечтой, Шехтман поступил в Израильский технологический институт в Хайфе на факультет машиностроения.

Окончив его в 1966 году, он не смог найти работу, и решил продолжить учебу в магистратуре. Шехтман влюбился в науку и пошел в докторантуру. Во время учебы он пришел в восторг от электронного микроскопа и усовершенствовал методы его использования.

Именно с помощью электронного микроскопа Дан Шехтман проводил эксперименты по дифракции электронов на быстро охлажденном сплаве алюминия с переходными металлами.

Это произошло в Национальном институте стандартов и технологии в США. Утром 8 апреля 1982 года (точная дата открытия, что, кстати, большая редкость, сохранилась благодаря журналу Шехтмана) он изучал дифракционную картину, которая получалась после рассеивания пучка электронов на образце быстро застывавшего сплава алюминия и марганца.

В результате такого рассеивания на фотопластине обычно проступает набор ярких точек, расположение которых связано с расположением атомов в решетке кристаллического материала.

Картина электронной дифракции на квазикристалле

Увидев такую картину, Шехтман был крайне удивлен. По его собственным словам, он даже произнес вслух фразу на иврите, которую можно примерно перевести как “Этого просто не может быть”, сделав в журнале запись: “10-го порядка???”

Понять Шехтмана было довольно легко: сделанное им открытие противоречило всему, что на тот момент люди знали о структуре кристаллов.

Это открытие сделало его одним из самых непопулярных ученых в кристаллографии.

Он стал жертвой консервативности науки, которая отвергает идеи, отличающиеся от основного направления исследований. Шехтман столкнулся с неверием, насмешками и оскорблениями от коллег из Национального бюро стандартов США, где израильский ученый работал во время отпуска в Технионе.

Его научная карьера подверглась серьезным испытаниям, когда Лайнус Полинг, светило науки и дважды лауреат Нобелевской премии, назвал его «квази-ученым» а его идеи – глупостями.

Даже статью с результатами своего эксперимента Шехтману удалось опубликовать лишь через два года после ее написания, да и то в сокращенном виде.

Первое признание пришло в середине 1980-х, когда коллегам из Франции и Индии удалось повторить эксперимент израильского ученого, доказав, что невозможное возможно и квазикристаллы, действительно, существуют.

Выход статьи произвел эффект разорвавшейся бомбы. Многие ученые вдруг неожиданно вспомнили, что либо слышали от коллег, либо сами получали похожие парадоксальные результаты.

Например, уже в 1972 году исследователи обнаружили, что кристаллы углекислого натрия (обычной соды) рассеивают электроны “неправильно”, но позже, однако, списали все на ошибку в измерениях и дефекты материала.

В декабре 1984 года, почти сразу после публикации Шехтмана, в Physical Review Letters появилась статья Дова Левина и Пола Стейнхардта и затем аналогичная работа советских ученых в феврале 1985 года, в которой объяснялся процесс формирования необычного материала.

Использовав наработки Маккея, они стали первыми физиками, кто связал результаты Шехтмана с богатыми на тот момент математическими наработками по непериодическим разбиениям плоскости и пространства. Также Левин и Стейнхардт были первыми, кто употребил слово “квазикристалл”.

Эта и последовавшие за ней работы убедили научное сообщество в истинности сделанного Шехтманом открытия. А в 2009 году американо-итальянская группа с Полом Стейнхардт обнаружила впервые квазикристаллы в природе.

Они состоят из атомов железа, меди и алюминия и содержатся в минерале хатырките в единственном месте – на Корякском нагорье, на Чукотке, возле ручья Лиственитовый.

Нобелевская премия по химии 2011 года присуждена профессору Израильского технологического института в Хайфе Даниэлю Шехтману «за открытие квазикристаллов». Характерно, что в сообщении Нобелевского комитета о присуждении премии в области химии за 2011 год Дану Шехтману особо подчеркивалось, что «его открытия заставили ученых пересмотреть свои представления о самой природе материи».

Особую симпатию вызвал у меня тот факт, что Дан Шехтман, будучи творческим человеком, увлекался изготовлением ювелирных украшений для своей жены. Они вызвали настоящее восхищение в Стокгольме на церемонии вручения Нобелевской премии Дану Шехтману в декабре 2011.

Искусство сакральной геометрии развивает в человеке пропорции Фибоначчи и помогает учёным, без сомнения, в раскрытии своих исследовательских качеств.

Прочитав в 2011 году о нобелевском лауреате по химии, я была очень взволнована. У меня была двойная радость. Первая – за профессора Дана Шехтмана, а вторая – за изготовленную мною модель двух взаимоподдерживающих сакральных фигур.

Наконец-то она вписалась в раздел кристаллографии. Для меня «его величество додекаэдр-икосаэдр» является основой понимания волновой природы света.

Неожиданность открытия Шехтмана была в том, что до него кристаллографы знали: у кристаллов есть осевая симметрия второго, третьего, четвертого и шестого порядков. Иначе говоря, кристаллы совпадут сами с собой при повороте на 180 градусов (симметрия второго порядка), 120 градусов (симметрия третьего порядка), на 90 градусов (симметрия четвертого порядка) и на 60 градусов (симметрия шестого порядка).

Но Шехтман обнаружил симметрию пятого порядка - так, как если бы кристалл совпал сам собой при повороте на 72 градуса.
Симметрией пятого порядка обладает так называемая мозаика Пенроуза - узор, собранный из немного различающихся по размеру ромбов, предложенный английским математиком Роджером Пенроузом в 1973 году. До открытия Шехтмана считалось, что мозаика - не более, чем математическая абстракция.

В ноябре 1984 года журнал Physical Review Letters опубликовал статью Шехтмана об экспериментальном доказательстве существования металлического сплава с уникальными свойствами. Некоторые эксперты сравнивают значение открытия квазикристаллов для кристаллографии с введением понятия иррациональных чисел в математике.

Между живым и неживым

Симметрия пятого порядка, отсутствующая в неживой природе, широко представлена в мире живого - ее, в частности, обладают цветы груши и яблони, морские звезды. Поэтому квазикристаллы зачастую называют "мостиком" между живым и неживым.

Четверть века после первой публикации Шехтмама по квазикристаллам считалось, что они могут быть созданы только искусственным путем. Но в 2009 году естественные квазикристаллы, состоящие из атомов железа, меди и алюминия, были обнаружены в России во фрагментах пород, собранных на Корякском нагорье.

Квазикристаллы представляют собой сплавы металлических элементов, и свойства их уникальны, они находят широкое применение в разных областях, пояснил РИА Новости профессор Московского института стали и сплавов Юрий Векилов. По его словам, у них низкая теплопроводность, их электрическое сопротивление с ростом температуры падает, в то время как у обычных металлов растет. Квазикристаллы используются в авиационной и автомобильной промышленности в виде легирующих добавок, отметил ученый.

Нобелевский юбилей Израиля

Шехтман стал "юбилейным", десятым представителем Израиля, получившим Нобелевскую премию. Первым нобелиатом из этой страны стал писатель Шмуль Йосеф Агнон, получивший в 1966 году совместно с немецкой поэтессой Нелли Закс премию по литературе. Позже в XX веке нобелиатами становились премьер-министры Израиля Менахем Бегин и Ицхак Рабин с президентом Шимоном Пересом. Приход нового века был отмечен двумя израильскими лауреатами в области экономики и тремя - в области химии.

Решение Нобелевского комитета не оправдало различные прогнозы, в частности, игроков в посвященном химии блоге ChemBark. Согласно их ставкам, большие шансы на получение премии в этом году были у француза Пьера Шамбона и двух американцев, Рональда Эванса и Элвуда Дженсена, совершивших свои открытия в области так называемых ядерных рецепторов, которые регулируют работу генов в живых клетках.

Дан Ше́хтман (род. 24 января 1941, Тель-Авив, Палестина) - израильский физик и химик; лауреат Нобелевской премии по химии 2011 года; профессор Университета штата Айова (Iowa State University), США; профессор университета «Технологический институт Израиля Технион» (Technion - Israel Institute of Technology); председатель Международного научного совета ТПУ . Постановлением Ученого совета ТПУ от 29.01.2016 г. (протокол № 1) Дану Шехтману присуждено звание Почетного члена ТПУ.

Биография

Дан Шехтман родился в Тель-Авиве в 1941 г. В 1966 г. в Технионе получил степень бакалавра в области машиностроения, в 1968 г. - магистра, а в 1972 г. - степень доктора философии (PhD). После получения степени PhD проф. Шехтман три года изучал свойства алюминидов титана в лаборатории Air Force Research Laboratory при авиабазе Райта-Паттерсона в штате Огайо, США. В 1975 г. он устроился на факультет материаловедения в Технионе. В 1981 - 1983 гг. в Университете Джонса Хопкинса, совместно с институтом НИСТ (США), занимался изучением быстроохлаждённых сплавов алюминия с переходными металлами. Результатом этих исследований стало открытие икосаэдрической фазы и последующее открытие квазипериодических кристаллов. В 1992 - 1994 гг. проф. Шехтман занимался изучением влияния дефектных структур кристаллов, выращенных методом химического осаждения из газовой фазы, на их рост и свойства. В период 2001- 2004 гг. проф. Шехтман возглавлял научный отдел Академии естественных и гуманитарных наук Израиля. В 2004 г. проф. Шехтман стал работать в лаборатории Эймса Университета штата Айова.

В 1996 г. Шехтман был избран членом Израильской академии наук, в 2000 г. - членом Национальной технической академии США, в 2004 г. - членом Европейской академии наук.

17 Января 2014 г. объявил о решении выставить свою кандидатуру на выборах президента Израиля 2014 г. По результатам выборов не был избран, набрав в первом круге выборов 1 голос из 120.

С 2014 г. возглавляет Международный научный совет Томского политехнического университета.

Награды

  • 1986 - Премия фонда Фриденберга по физике
  • 1988 - Американского физического общества
  • 1988 - Премия Ротшильда
  • 1998 - Государственная премия Израиля по физике
  • 1999 - Премия Вольфа по физике
  • 2000 - Премия Григория Аминова
  • 2000 - Премия EMET
  • 2008 - Премия Европейского общества материаловедения
  • 2011 - Нобелевская премия по химии

Избранная библиография

  • D. Shechtman: Twin Determined Growth of Diamond Wafers , Materials Science and Engineering A184 (1994) 113
  • D. Shechtman, D. van Heerden, D. Josell: fcc Titanium in Ti-Al Multilayers , Materials Letters 20 (1994) 329
  • D. van Heerden, E. Zolotoyabko, D. Shechtman: Microstructural and Structural Characterization of Electrodeposited Cu/Ni multilayers , Materials Letters (1994)
  • I. Goldfarb, E. Zolotoyabko, A. Berner, D. Shechtman: Novel Specimen Preparation Technique for the Study of Multi Component Phase Diagrams , Materials Letters 21 (1994), 149-154
  • D. Josell, D. Shechtman, D. van Heerden: fcc Titanium in Ti/Ni Multilayers , Materials Letters 22 (1995), 275-279

05 октября 2011. 70-летний профессор хайфского Техниона Дан Шехтман удостоен Нобелевской премии по химии за его революционное открытие в области строения кристаллов. Шехтман стал десятым нобелевским лауреатом в истории Государства Израиль и четвертым израильским химиком, удостоенным высшей научной награды.
В сообщении Нобелевского комитета отмечается, что сделанное Шехтманом в 1982 году открытие вызвало ожесточенные споры в научной среде: «квази-кристаллы» Шехтера противоречили фундаментальным научным аксиомам своего времени, и ученого даже попросили уйти из его исследовательской группы.
Шехтман и его коллеги открыли в кристаллических телах «запрещенную» симметрию пятого порядка: атомы в квазикристалле упакованы в икосаэдр – правильный десятигранник. Такими десятигранниками невозможно заполнить пространство без зазоров и перекрытий, поэтому считалось, что в кристаллических структурах икосаэдры невозможны (так же, как невозможен паркет в виде правильных пятиугольников).
Шехтману пришлось отстаивать свое открытие в упорной борьбе, и в конце концов его работа заставила ученых пересмотреть самые фундаментальные взгляды на структуру вещества, - подчеркивает Нобелевский комитет. В результате открытий Шехтмана родилась новая область физической химии, занимающаяся изучением квазипериодических кристаллов.
Два года назад Нобелевскую премию по химии получила израильтянка Ада Йонат. До нее Нобелевскими лауреатами стали восемь израильтян: Шмуэль Йосеф Агнон (литература), Авраам Гершко и Аарон Чехановер (химия), Роберт Ауман и Даниэль Канеман (экономика). Менахем Бегин, Ицхак Рабин и Шимон Перес стали лауреатами Нобелевской премии мира. Israelinfo.ru

Даниэль Шехтман первый квазикристалл обнаружил в 1984 году - это был сплав алюминия с марганцем, атомы которого располагались в квазирешетчатых структурах. Как отметил председатель Нобелевского комитета по химии Ларс Теландер, история открытия известна практически поминутно.

Открытие сделано на рубеже нескольких наук. Изучение квазикристаллов - междисциплинарная наука, соединяющая в себе химию, физику, математику и науки о материалах. Квазикристалл - одна из форм организации атомов, характеризующаяся пятью и более осями симметрии.

Главный хранитель основного фонда Минералогического музея им. Ферсмана Михаил Генералов рассказал «Известиям», что подтверждение теории Шехтмана удалось найти в России.

C XIII века считалось, что количество кристаллических структур строго определено, - объясняет Генералов. - Нахождение россыпи алюминиево-марганцевых минералов на территории Чукотского автономного округа несколько лет назад стало независимым подтверждением открытия профессора Шехтмана. Найдены минералы были в районе реки Хатырка в Корякии и получили название Хатыркит и Куполит. Их кристаллическая структура соответствует структуре квазикристаллов.

Дмитрий Пущаровский, декан геологического факультета МГУ, подчеркнул, что над Шехтманом насмехался весь научный мир до тех пор, пока в России не нашлись квазикристаллы, названные впоследствии икосаэдритами.

Такая структура увеличивает прочность материала в разы, - говорит Пущаровский. -

Даниэль Шехтман — Нобелевский лауреат.