Математические закономерности в природе, профессии будущего и квантовые эффекты в живых организмах стали темами первого дня фестиваля науки «КСТАТИ: СИНТЕЗ», организованного Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Ижевска при поддержке Госкорпорации «Росатом».  Он прошёл 16 октября под названием «Код жизни».

В Столичном лицее имени Е. М. Кунгурцева состоялось научно-популярное ток-шоу «Геометрия природы: как математика описывает природу». Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой теоретической и экспериментальной физики УдГУ Евгений Ветчанин рассказал, как с помощью математики можно исследовать окружающий мир и находить закономерности в строении природных объектов.

На примере капусты романеско и листа папоротника спикер объяснил принцип самоподобия. «У романеско соцветие состоит из похожих конусов, каждый из которых складывается из ещё меньших. Небольшие части по форме напоминают более крупные. Такие природные формы можно описывать с помощью фрактальной геометрии», — пояснил эксперт.

Евгений Ветчанин также рассказал о квазикристаллах. В 1982 году Дан Шехтман обнаружил в сплаве упорядоченную структуру с симметрией, которую прежде считали невозможной для кристаллов. По словам спикера, полученный результат заставил учёных пересмотреть представления о кристаллическом порядке. В 2011 году Шехтман получил Нобелевскую премию по химии за открытие квазикристаллов.

Ученик лицея Георгий Кузнецов отметил, что после встречи заинтересовался работой исследователей: «Мне захотелось понять, как учёные находят закономерности и проверяют свои предположения. Ведь сначала нужно самому заметить что-то необычное, а потом разобраться, почему так происходит. Было здорово, что можно сразу задать вопрос человеку, который этим занимается».

Какие специалисты понадобятся для освоения других планет и решения экологических задач, школьники обсуждали на ток-шоу «Профессии будущего: кто будет строить города на Марсе и чистить реки роботами?». Сначала ребята угадывали знакомые профессии по коротким описаниям, затем подбирали специальности для добычи ресурсов на астероиде, обеспечения будущего поселения энергией и заботы о здоровье его жителей.

Руководитель пресс-службы Проектного центра ИТЭР Госкорпорации «Росатом» Александр Петров рассказал о своей профессии и работе в международном научном проекте. Среди своих интересов он назвал популяризацию науки, возможность рассказывать о сложных исследованиях понятным языком. 

Так, объясняя задачи ИТЭР, спикер познакомил слушателей с термоядерным синтезом и рассказал, зачем учёные создают экспериментальный реактор: «При слиянии лёгких атомных ядер выделяется энергия. Чтобы использовать её в будущих электростанциях, нужно научиться поддерживать необходимые условия в плазме и управлять происходящими в ней процессами. Для этого и создают ИТЭР. Сам реактор не будет вырабатывать электричество: на нём учёные смогут проверить технологии, которые понадобятся для термоядерной энергетики».

В этот же день в Академии «Калашников» состоялась пресс-конференция для представителей молодёжных СМИ. На вопросы отвечали Александр Петров, инженер Центра аддитивных технологий и обработки данных УдГУ Анна Широбокова и член Союза фотографов дикой природы, победитель и лауреат всероссийских и международных фотоконкурсов Вячеслав Ложкин. Участники расспросили гостей об их работе и выборе профессионального пути.

Например, Анну Широбокову спросили, на чём специализируется её центр в области трёхмерной печати: «В нашем центре печатают прототипы и технологическую оснастку для производства. Прототип помогает проверить будущую вещь на практике: оценить её форму и размеры, понять, что нужно изменить в конструкции».

Во второй половине дня фестиваль продолжился в Национальной библиотеке Удмуртской Республики. В вечернюю программу вошла интеллектуальная игра «НЕискусственный интеллект». В шести раундах команды угадывали страны и известных людей по эмодзи, сопоставляли события с историческими датами, решали логические задачи и искали неожиданные связи между понятиями.

Один из вопросов был посвящён необычной сумке, представленной на Неделе моды в Париже в 2024 году.Участники узнали, что её изготовили из уникального аэрогеля, около 99% объёма которого занимает воздух. Он заполняет поры каркаса из диоксида кремния, благодаря чему материал получается очень лёгким. Такой аэрогель используют и для сбора космической пыли.

Первый день фестиваля завершился научно-популярным ток-шоу «Квантовый зоопарк: как животные используют физику частиц». Кандидат физико-математических наук, руководитель научных групп в «Росатом Квантовые технологии» и Российского квантового центра Дмитрий Чермошенцев рассказал о роли квантовой физики в биологических процессах. Темами встречи стали восприятие магнитного поля птицами, обоняние насекомых и туннелирование в реакциях с участием ферментов.

Учёный объяснил, что перелётные птицы используют магнитное поле Земли как ориентир. Способность воспринимать его называют магниторецепцией. При этом механизм работы внутреннего «компаса» птиц исследователи продолжают изучать. Согласно одной из гипотез, в его работе участвует светочувствительный белок криптохром в сетчатке глаза. Под действием света в нём образуются так называемые радикальные пары, каждая из которых состоит из двух частиц с неспаренными электронами. Внешнее магнитное поле может влиять на состояния этих электронов и тем самым менять результат химической реакции. Такой механизм мог бы помогать птице определять направление. При этом спикер отметил: лабораторные опыты подтвердили магнитную чувствительность криптохрома зарянки, но сами по себе ещё не доказали, что именно так работает её «компас».

Другим примером стали опыты с плодовыми мушками, дрозофилами. Дмитрий рассказал, как исследователи заменяли в пахучих веществах водород его более тяжёлым изотопом, дейтерием. Насекомые различали обычные и изменённые варианты по запаху. Один из возможных механизмов такого различения связывают с колебаниями молекул и туннелированием электронов в обонятельных рецепторах. Однако, как подчеркнул спикер, сами опыты ещё не доказывают, что обоняние мушек работает именно так.

Гостья фестиваля Ландыш Бусоргина поделилась впечатлениями от игры «НЕискусственный интеллект» и ток-шоу «Квантовый зоопарк»: «В игре понравились разные задания: то разгадываешь эмодзи, то ищешь связь между понятиями. А на лекции запомнился пример с жабой. Оказывается, клетка её сетчатки может отреагировать на поглощение всего одного фотона. Не знала, что такое вообще можно измерить».

В арт-зоне фестиваля гости познакомились с выставкой «Природа и технологии», посвящённой связи природных образов и технических достижений. Здесь можно было увидеть флуоресцентных тернеций. Их необычное свечение связано с белками, гены которых были введены в ДНК рыб методами генной инженерии. Такие белки поглощают свет и переизлучают его другим цветом. Источником генов для создания подобных разновидностей служат медузы и коралловые полипы. Ещё одной частью арт-зоны стал музыкальный перформанс с участием живых растений: сигналы, которые датчики регистрировали на листьях, использовали для создания музыки.

Фестиваль науки «КСТАТИ» – это марафон интерактивных лекций, научно-популярных ток-шоу, интеллектуальных игр и мастер-классов, цель которых – рассказать участникам об интересах современной науки и проблемах, которыми занимаются учёные по всему миру, а также о том, какое значение имеют научные исследования для повседневной жизни обычного человека.