Noblista o tym, jak zrobić karierę w nauce. Grzegorz Jasiński rozmawia z prof. Danem Shechtmanem

Podczas 45. Zjazdu Fizyków Polskich prof. Shechtman wygłosił wykład nt. materiałów quasi-okresowych, które były przedmiotem jego nagrodzonego Noblem odkrycia.

W rozmowie z dziennikarzem RMF FM Grzegorzem Jasińskim wybitny chemik przekonuje, że świat potrzebuje naukowców i inżynierów bardziej niż kiedykolwiek, dlatego - jego zdaniem - o nauce trzeba mówić dzieciom już wieku przedszkolnym. Prof. Shechtman podkreśla również, że to rewolucyjne odkrycia w naukach podstawowych prowadzą do postępu technologicznego - dlatego rządy powinny finansować zarówno nauki podstawowe, jak i stosowane.

Grzegorz Jasiński, RMF FM: Panie profesorze, można powiedzieć, że miał pan w życiu dwa kluczowe momenty naukowe: moment "Eureka" i moment "A nie mówiłem?"...

Prof. Dan Shechtman: To prawda, ma pan rację. Moment "Eureka" był z jednej strony interesujący, ale z drugiej strony był poważnym wyzwaniem. Zauważyłem coś i bardzo szybko zorientowałem się, czym to nie jest. To nie były defekty w strukturze okresowej. Ale nie wiedziałem równocześnie, czym to, co zauważyłem, było. Odkrycia dokonałem metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM), to był rok 1982, byłem na urlopie naukowym w National Bureau of Standards w stanie Maryland w USA. Badałem nową, odkrytą przeze mnie strukturę kolejny raz i kolejny, próbując zrozumieć, co zawiera. Metoda TEM była moją specjalnością, uważałem się za prawdziwego eksperta, ale nie wiedziałem, jak zinterpretować to, co widzę. Kiedy wróciłem na mój uniwersytet Technion w Hajfie w Izraelu, spotkałem mojego kolegę, prof. Ilana Blecha, który wpadł na pomysł modelu, który wyjaśniał, jak ten materiał mógł powstać. Opublikowaliśmy pracę na ten temat i nauka zaczęła się na dobre. W dość krótkim czasie wielu naukowców zaczęło rozwijać moje badania i zmieniło odkrycie w kwitnącą dziedzinę badań. Po nieco ponad dwóch latach od odkrycia nastąpiła prawdziwa eksplozja aktywności w tej dziedzinie. I trwa do dziś.

Ale napotkał pan też przeciwników, którzy mówili, że to, o czym pan mówi, jest nieprawdą, że nie odkrył pan quasi-kryształów, tylko jest quasi-naukowcem... Pańskie odkrycia zostały początkowo odrzucone... bardzo zdecydowanie odrzucone.

To prawda. Tymi działaniami, zmierzającymi do odrzucenia moich wyników, sterował prof. Linus Pauling, prawdopodobnie najwybitniejszy chemik XX wieku, przynajmniej w Stanach Zjednoczonych. On był ojcem American Chemical Society, można nawet powiedzieć: ojcem chrzestnym. Miał miliony miłośników, zwolenników. On był naprawdę wielkim naukowcem. Ale w moim przypadku - i nie tylko w moim - po prostu się mylił. Wszystko dlatego, że ja byłem ekspertem TEM, a on nie. I tyle. Można powiedzieć, że on stał na czele tych, którzy odrzucali moje wyniki.

Spotkałem się z nim osobiście dwa razy. Raz podczas konferencji, zjedliśmy wtedy razem obiad. Zgodziliśmy się co do wszystkiego... tylko nie co do quasi-okresowych materiałów. Potem jeszcze odwiedziłem go w jego domu w Palo Alto i wygłosiłem godzinny wykład dla jednej osoby, dla niego. On siedział na kanapie, ja mówiłem, w tamtych czasach używaliśmy jeszcze slajdów. Wysłuchał i powiedział: "Doktorze Shechtman, nie mam pojęcia, jak pan to zrobił". Ja wtedy poprosiłem go: "Doktorze Pauling, jeśli kiedykolwiek się pan ze mną zgodzi, proszę nie robić z tego sekretu". Powiedział: "Tak, tak", ale nigdy do tego nie doszło. Zmarł nieprzekonany w 1994 roku.

Po jego śmierci opór ustał. Na tym się sprawa skończyła. Wtedy już quasi-okresowe materiały badały tysiące ludzi, odkrywano setki takich materiałów. Badanie własności każdego z nich wymagało gigantycznych nakładów pracy. Potem doszło do zmiany definicji kryształu przez International Union of Crystallography. Unia przyjęła quasi-okresowe materiały do świata kryształów. To oznaczało oficjalne uznanie mojego odkrycia.

Czy to był ten moment: "A nie mówiłem"? Czy to pełne potwierdzenie nastąpiło dopiero wtedy, gdy dostał pan Nagrodę Nobla?

Nie. Muszę przyznać, że nie tak to było. To formalne potwierdzenie było, owszem, ważne, ale ja przede wszystkim ufałem samemu sobie. Byłem i jestem profesjonalistą. Kiedy sprawdzałem swoje wyniki raz za razem i dochodziłem do tych samych wniosków, byłem pewny tego, co odkryłem. Nagroda Nobla jest oczywiście bardzo ważna, ale ona przyszła po długiej liście innych nagród, które otrzymałem: Wolf Prize, Aminoff Prize, Israel Prize, Weizmann Prize. Było ich wiele. Nagroda Nobla jest ostatnią, bo po niej nie dostaje się już nagród. To koniec. To może były takie końcowe fajerwerki. Ale potwierdzenie mojej pracy przyszło dużo, dużo wcześniej. Potwierdzenie przez społeczność naukową - nie komisje rozdające nagrody.

Wracam do tamtych czasów, bo przecież nie wszyscy z pana kolegów czy przełożonych poparli pana. Część z nich wątpiła, odwróciła się... To nie było łatwe.

Oczywiście. Najtrudniejsze były dwa lata między odkryciem a publikacją pracy, od 1982 do 1984 roku. Nie jest miło być krytykowanym, odrzucanym, nawet wyśmiewanym za plecami. Z drugiej strony ja wiedziałem, że mam rację, i miałem też przy sobie ludzi, którzy mnie wspierali. John Cahn, ekspert od termodynamiki, bardzo mnie wspierał. Nie wpadł na pomysł rozwiązania zagadki, ale wspierał mnie. Inni także mnie wspierali, chciało im się nawet powtórzyć moje eksperymenty w National Bureau of Standards.

Najpoważniejsze odrzucenie przyszło ze strony szefa mojej grupy badawczej, który mnie po prostu wyrzucił, mówiąc, że nie chce, by jego nazwisko było kojarzone z moim. Musiałem znaleźć inną grupę, która zaadoptuje takiego naukowego sierotę. To było takie crescendo tego odrzucenia.

Trwało to dwa lata, ale po publikacji, mimo utrzymujących się głosów sceptyków, nie byłem już sam. Wspierała mnie rosnąca grupa awangardowych naukowców z Europy, USA, Chin, Japonii...

Jest w tym potężna lekcja dla młodych naukowców: że powinni trzymać się swoich przekonań, swojej wiedzy, intuicji, powinni walczyć o to, co wydaje im się ważne, interesujące - i mogą doczekać się w końcu nagrody... Oczywiście jeśli są profesjonalistami i nie popełniają błędów.

Ma pan rację. Ja często mam teraz wykłady m.in. dla młodych ludzi, na całym świecie. Czasem mówię do tysięcy młodych ludzi. I powtarzam im, że jeśli chcą odnieść sukces w nauce, muszą mieć dwie cechy. Po pierwsze: szeroką wiedzę ogólnonaukową, muszą wiedzieć wystarczająco dużo o biologii, matematyce, chemii, fizyce, muszą rozumieć materiałoznawstwo. Muszą mieć szeroką wiedzę. Ale ponadto muszą opanować jedną dziedzinę w sposób mistrzowski, stać się prawdziwymi ekspertami w czymś, co naprawdę lubią, co ich naprawdę interesuje. Mogą wybrać, cokolwiek chcą - ale muszą być w tym najlepsi: w klasie, szkole, w kraju. Muszą być numerem 1. I zapewniam: szeroka wiedza i jeden wąski odcinek, w którym osiągną mistrzostwo, dadzą im wspaniałą karierę naukową.

Chciałbym zapytać o perspektywy fizyki i chemii w XXI wieku. W czasie swojego wykładu wspomniał pan o odkrytych lub wynalezionych pod koniec XX wieku materiałach: fullerenach, grafenie, quasi-kryształach. Wielu uznaje je za nadzieję naszej cywilizacji, możemy używać ich w inteligentny sposób, z dużym pożytkiem... Na co pan tu liczy?

Jesteśmy w stanie tworzyć nowe materiały, na przykład materiały o wysokiej entropii. Dzięki drukarkom 3D jesteśmy w tej chwili w stanie tworzyć kombinacje materiałów wysokiej jakości, które wcześniej nie były osiągalne. Można je teraz drukować, zaczynając od poziomu nanoskali.

Można na to popatrzeć zresztą z szerszej perspektywy. Nauka rozwija się dwiema drogami. Pierwsza to droga ewolucji, kamień na kamieniu, krok za krokiem, w oparciu o dotychczasową wiedzę. To ewolucja. Inna droga to droga rewolucji. Co jest taką rewolucją? Nowe odkrycie. Dokonujesz odkrycia i możliwe są zadziwiające rzeczy. Odkrycie może oznaczać nowe właściwości materiałów - tych znanych i tych dopiero odkrytych. Mam nadzieję, że będziemy dokonywać postępu drogą rewolucji, a między odkryciami będzie postępować droga ewolucji. Gdzie mamy do czynienia z rewolucją? To pokazują nagrody: Nagroda Nobla, Wolf Prize. Specjaliści od komputerów czynią wielkie postępy.

Myślę, że dobrze sobie teraz radzimy zarówno w naukach podstawowych, które przynoszą większość przełomowych odkryć, większość tych rewolucji, jak i w bazujących na tych odkryciach naukach stosowanych. I jedne, i drugie są bardzo ważne. I oczywiście zachęcamy rządy, by finansowały nauki podstawowe, bo każda kolejna rewolucja zwiastuje gigantyczny rozwój. Każde odkrycie daje zajęcie tysiącom ludzi, którzy zaczynają je rozwijać, szukać praktycznych zastosowań. Zarówno nauki podstawowe, jak i stosowane powinny być wspierane. W moim kraju, w Izraelu, i jedne, i drugie mają się dobrze.

Na zawsze zapisze się pan w historii jako ten, który zmienił definicję kryształu, ale zapewne byłby pan szczęśliwy, gdyby te materiały powszechnie otaczały nas na co dzień. O jakim praktycznym zastosowaniu pan myśli?

Zastosowania quasi-okresowych materiałów są oczywiście bardzo ważne. By do nich dojść, trzeba pokonać pewną drogę. Jeśli odkryje się nową klasę materiałów, badacze zajmują się określaniem ich właściwości - badają wszelkie właściwości: termodynamiczne, chemiczne, mechaniczne, magnetyczne, optyczne. Jeśli znajdą w nich coś ciekawego, to może to znaleźć praktyczne zastosowanie.

Wiele takich praktycznych zastosowań (quasi-okresowych materiałów - przyp. RMF) już znaleziono. Mam kilka przykładów. Pierwsze zastosowanie dotyczyło tego, że niektóre z tych materiałów mają bardzo niską energię powierzchniową, nic się do nich nie przykleja. To taki metaliczny teflon. Jest taka firma we Francji, która pokrywa tymi quasi-okresowymi materiałami patelnie. Dali mi taką w prezencie - i faktycznie, można przyrządzić filet mignon czy omlet i nie przywiera. To pierwsze zastosowanie. Inne zastosowanie dotyczy tego, że niektóre z tych materiałów są wrażliwe na promieniowanie podczerwone. Jeśli weźmiemy takie cząsteczki i naświetlimy promieniami podczerwonymi, to niezmiernie szybko się nagrzewają. Jedna z firm miesza proszek polimerowy z proszkiem quasi-krystalicznym i wykorzystuje w druku 3D. Promień podczerwonego promieniowania nagrzewa ten proszek, polimer się topi i tworzą się wiązania. To użyteczne, bo działa bardzo szybko. Klienci wolą zapłacić drożej za proszek, by oszczędzić na czasie pracy drukarki. To przykład zastosowania bazującego na interesujących właściwościach optycznych.

Jakie ma pan teraz naukowe plany, czym w nauce się pan zajmuje, czym interesuje?

Mam jeden projekt na Uniwersytecie Technion, we współpracy z niemieckim instytutem w Dreźnie. To dotyczy właśnie drukowania w 3D. Jestem już na emeryturze, ale biorę udział w tym projekcie, żeby moje laboratorium w Technion było wciąż aktywne. Mam tam współpracownika z Chin i pracujemy razem. Większość czasu poświęcam na wykłady, dosłownie dookoła świata i na współpracę z firmami, które rozwijają nowe produkty.  Mam związki z kilkoma firmami, jedna z nich, w Izraelu, rozwija technologię wyjątkowo szybkiego drukowania. Prawdopodobnie są w tej chwili liderami na świecie w tej dziedzinie. Współpracuję też z inną firmą, która rozwija technologię implantów dentystycznych. 

Co roku mam około 30 wykładów, w Izraelu i w różnych krajach świata. Większość to wykłady plenarne, często przed dużą widownią. W Chinach zdarzyło mi się wykładać przed 10-tysieczną widownią na stadionie piłkarskim.  Czasem grupy są mniejsze, czasem większe, zwykle większe. Mówię nie tylko o swoich wynikach, zachęcam też do technologicznej przedsiębiorczości. Czasem prowadzę wykłady nieco dla zabawy, choćby o nauce i pięknie baniek mydlanych, kolorach owadów, czy pięknie kryształów. Teraz przygotowuję wykład o nowoczesnych metodach zwalczania szkodników w rolnictwie. Ale nie chodzi o spryskiwanie chemikaliami, tylko o metody biologiczne. To dziedzina dobrze rozwinięta w moim kraju. Ja chcę tę wiedzę propagować. Lubię też przygotowywać prezentacje, bo sam się bardzo dużo uczę. Dostarczają mi dużo radości.

Angażuję się też w promocję naukowej edukacji. I w moim kraju, i na świecie. Świat potrzebuje więcej inżynierów i naukowców. Niestety w nowoczesnych społeczeństwach dzieci uznają, że te tematy są za trudne, by się ich uczyć. Nie chcą się tym zajmować. Ja chce przekonać młodych ludzi, że nauka jest wspaniała. Proponuję w związku z tym promocję nauki w bardzo młodym wieku. Jak młodym? W przedszkolu. I mam na myśli prawdziwą naukę. Nie historie o króliczkach, czy latających lalkach, ale prawdziwą naukę. Tyle, że podawaną językiem, który 5-letnie dziecko jest w stanie zrozumieć. Miałem też program, w którym w izraelskiej telewizji publicznej mówiłem o nauce. To było bardzo popularne. I mówiłem o prawdziwej nauce, zawsze w towarzystwie trójki małych dzieci, 6-7-latków, chłopców, dziewczynek, blondynów i czarnowłosych, różnej rasy. Wszyscy mogli być reprezentowani. To była nauka wraz z demonstracjami i eksperymentami. Wiele zestawów zbudowałem sam, za własne pieniądze. Chcę, by dzieci rozumiały świat wokół nich, by jak dorosną, ludzie nie byli w stanie pakować im do głów jakichś nonsensownych idei. Chcę, by rozumiały dlaczego niektóre materiały są przezroczyste, inne półprzejrzyste a inne matowe, by zrozumiały elektryczność, magnetyzm, ale też biologię. Chcę, by zrozumiały jak działa nasze ciało. To są niezwykłe historie, chcę by młodzi ludzie je poznali, przekonali się, że nauka jest wspaniała, a część z nich, gdy dorosną, stała się naukowcami i inżynierami.