21.05.2001 Общегерманский конкурс молодых исследователей

Как известно, цветы в вазе радуют глаз и украшают интерьер, но, к сожалению, быстро вянут. Однако есть способ продлить им жизнь: стебли надо обрезать под водой и ставить в вазу, не вынося на воздух. Эффективность этого способа доказана целым рядом строго научных экспериментов: их провела 17-летняя школьница Янина Кристин Бааде – одна из участниц общегерманского конкурса на лучшие научно-исследовательские работы, ежегодно проводимого среди молодёжи. Итоги очередного – уже 36-го – такого конкурса были подведены на минувшей неделе в Техническом университете города Хемница. Илоне Шульце, член жюри с более чем 10-летним стажем, говорит:

- Я не устаю удивляться тому, сколько новых идей возникает у молодых ребят. Их изобретательность просто безгранична. Иногда мне кажется, что так не может продолжаться вечно, что поток новаторских идей должен иссякнуть, но каждый раз я снова убеждаюсь, что на конкурсе опять представлена уйма интересных и оригинальных разработок.

Финальный конкурс нынешнего года по ряду показателей оказался рекордным: никогда раньше в нём не участвовало столько проектов – 113, никогда раньше доля девушек среди юных учёных не достигала 28 процентов, и даже количество категорий, в которых определялись победители, в этом году увеличилось: к семи традиционным – биологии, химии, наукам о Земле и космосе, математике и информатике, физике, технике и социально-трудовым дисциплинам – добавилась категория, не связанная ни с одним из традиционных школьных предметов. Зачем была введена эта новая категория, объясняет руководительница конкурса Уте Крауткремер-Вагнер:

- Впоследствии, профессионально занимаясь научной деятельностью, молодым исследователям обязательно приходится решать задачи, находящиеся на стыке традиционных дисциплин. Поэтому мы решили, что участники нашего конкурса должны уже сегодня учиться шире мыслить, смело выходить за рамки школьных предметов. Вводя в программу конкурса новую категорию, мы хотели поощрить молодых исследователей, проявивших особые способности и трудолюбие сразу в нескольких предметах. Тем самым в нашем конкурсе нашёл отражение «взрослый» научный опыт последних лет: всё больше проблем требуют для своего решения объединённых усилий учёных разных специальностей.

Понятно, что не только подробно рассказать, но и просто перечислить представленные на конкурс работы в рамках одной передачи невозможно. Одних только лауреатов назвать – и то не получится: помимо того, что в каждой из 8-ми категорий присуждалось по 5 премий – от 3-х тысяч марок за первое место до 500-т марок за пятое, – почти каждый из участников удостоился какой-нибудь поощрительной награды: тут и ознакомительные поездки в исследовательские центры Европы и США, и приглашения на церемонию вручения Нобелевских премий, и право участвовать в международных конкурсах, и целевые стипендии, и многое другое. Какими же соображениями руководствуется при выборе самых достойных жюри? Илоне Шульце говорит:

- При оценке работ учитываются несколько критериев. Во-первых, работы должны быть выполнены самостоятельно. Во-вторых, в их основе должны лежать оригинальные идеи. В-третьих, все эксперименты должны быть проведены корректно, их результаты критически проанализированы. И ещё важно, чтобы участники конкурса могли реалистично оценить итоги своей работы, соотнести их с состоянием научной мысли в этой области.

Кстати, работа самого жюри вовсе не вызвала единодушного одобрения у участников конкурса. Правда, в большинстве своём те, кто остался без наград, отнеслись к этому философски. Одна из неудачниц – Нина Цернко – сохранила, можно сказать, «олимпийское» спокойствие:

- Участие, наверное, само по себе значит больше, чем победа. Представленная на конкурс разработка – это, прежде всего, очень важный шаг для тебя самого.

Но другой неудачник – Бела Гипп – не скрывал своего раздражения:

- Лично я не согласен ни с одним решением жюри относительно распределения призовых мест в области техники. По-моему, и многие другие работы, которые так же, как и моя, не удостоились наград, заслуживают гораздо более высокой оценки.

Возможно, в чём-то он прав. Во всяком случае, мне тоже некоторые решения жюри показались неубедительными. Но всем, как известно, не угодишь. Поэтому в сегодняшней передаче я постараюсь упомянуть о работах, наиболее значительных как с точки зрения жюри, так и с моей собственной. Тем более, что большое количество конкурсных проектов и их тематическое богатство предоставляют для этого все возможности. Ну вот, скажем, консервная банка – казалось бы, что в ней интересного? На этот вопрос у Беттины Вобиг и Дины Шмидель имеется убедительный ответ:

- Дело в том, что жестяные банки с консервированными фруктами покрыты изнутри слоем олова, и нас интересовало, что происходит, когда открытая банка долго стоит в холодильнике. Оказалось, что плодовые кислоты, содержащиеся в консервах, ведут себя в присутствии кислорода воздуха особенно агрессивно и разъедают лужёную жесть. В результате содержание ионов олова в консервах быстро растёт, а если концентрация превышает 250 миллиграммов на килограмм продукта, то это уже опасно для здоровья.

Между тем, если речь идёт, например, о консервированных ананасах, то такая концентрация отмечается уже на второй день хранения. Поэтому юные исследовательницы уверены, что вместо лужёных банок следует использовать лакированные. Однако пищевая промышленность не спешит прислушаться к их рекомендациям:

Шмидель:

- Вообще-то, судя по всему, этими опытами дело и ограничится. Конечно, промышленность вполне могла бы поэкспериментировать и с другими защитными покрытиями для жести, но это, видимо, требует больших расходов. Во всяком случае, мы уже обращались на некоторые фирмы, и нам оттуда ответили, что ничего изменить нельзя.

Более радужные перспективы открываются перед Беатой Шталь – её разработка вполне может быть внедрена уже в самом ближайшем будущем:

- После хирургической операции на ноге нагрузка на неё первое время должна быть щадящей – не превышать, скажем, 10-ти процентов веса тела. Поэтому я подумала, что имеет смысл сконструировать что-то вроде минивесов, которые вкладывались бы в обувь наподобие стельки. Эти весы можно программировать на ту или иную нагрузку, и они подают звуковой сигнал, когда реальная нагрузка превышает предельно допустимую.

Первой премии в области техники удостоилась работа Мартина Лайбенгера и Петера Яначика. Ребята сконструировали весьма необычную промышленную установку для изготовления декоративных свечей. Экономичность массового производства сочетается в ней с гибкостью, свойственной лишь ручному труду ремесленника. Петер Яначик поясняет:

- С помощью этой установки высотой в 2 метра мы можем отливать цветные свечи 16-ти с половиной миллионов оттенков, любой формы, с любым узором и с любым запахом. То есть наша установка позволяет совершенно произвольно варьировать все эти параметры – в строгом соответствии с индивидуальными пожеланиями заказчика.

Уже сегодня очевидно, что принципы такого индивидуально-массового промышленного производства очень скоро найдут широкое применение. Даже на этой – сугубо экспериментальной – установке наверняка можно производить не только свечи...

Яначик:

- Да, например, фигурный шоколад, леденцы, а также пластмассовые изделия, разного рода конструкционные и машиностроительные элементы. Или, скажем, изделия из стекла – стаканы, подставки, пепельницы. Причём не обязательно это должно быть литьё – возможно использование и других технологий.

Карл-Петер Фриц, Петер Райнхардт и Мануэль Бенда удостоились первой премии в новой категории – за проект на стыке нескольких дисциплин. Свою разработку они имели возможность демонстрировать не только на стенде, но и на балу после вручения премий: все трое появились в сияющих белизной рубашках...

- Эта выстирано с помощью «эко-брайт». Моя мать вот уже примерно полгода применяет эту добавку к стиральному порошку – и очень довольна, –

– говорит Карл-Петер Фриц. «Эко-брайт» – это особый оптический отбеливатель растительного происхождения, добытый из кукурузы.

Фриц:

- Мы не грязное бельё отстирываем, а обрабатываем чистое с помощью так называемых флюоресцентных красителей – с тем, чтобы оно субъективно казалось ещё белее. Благодаря этой обработке бельё обретает лёгкое голубое свечение, а человеческий глаз воспринимает его как ярко-белое.

Синтетические флюоресцентные добавки имеются сегодня в любом стиральном порошке. Но почти все они относятся к группе так называемых стильбеновых красителей. В их производстве применяются высокоядовитые субстанции, вредные для окружающей среды. Кроме того, сами стильбены считаются канцерогенными. А процесс получения «эко-брайт» отличается экологичностью и экономичностью. Сырьём служат стебли кукурузы, идущие при сборе урожая в отход.

Фриц:

- Прежде всего, их измельчают, а затем помещают в раствор глюкозы. Здесь-то и происходит процесс, в результате которого раствор обогащается нужными нам веществами. В то же время нельзя допустить выделения ненужных нам веществ – например, таких, которые могли бы окрасить раствор, поэтому мы добавляем в него ряд компонентов, прежде всего – аскорбиновую кислоту. И ещё в раствор добавляются консерванты, предотвращающие процесс брожения.

Эксперименты показали, что отбеливатель из кукурузы почти ни в чём не уступает синтетическим конкурентам и при этом не наносит ущерба ни природе, ни здоровью человека.
Судя по всему, проблема экологии волновала и Даниеля Виббинга – иначе ему вряд ли пришла бы в голову мысль использовать в качестве источника энергии дождь. В устройстве, сконструированном Виббингом, капли дождя падают на прикрытые синтетической плёнкой упруго подвешенные магниты и заставляют их двигаться.

Виббинг:

- Это движение приводит к изменению магнитного поля в катушке, и в результате индуцируется электрический ток.

Которого хватает на то, чтобы заставить светиться маленькую лампочку. Конечно, установка пока далека от совершенства, но сама идея – использовать кинетическую энергию падающих капель дождя – представляется весьма перспективной. Сам Виббинг с восторгом вспоминает, как его установка впервые дала ток:

Виббинг:

- Это было потрясающе, потому что теоретический материал, который мы изучаем на уроках, позволил получить вполне конкретные результаты на практике. Иногда бывает трудно отделаться от мысли: Бог ты мой, ну зачем мы всё это проходим, это же никому не нужно. А оказалось, что школьные знания по физике, как ни странно, всё же могут найти применение.

Впрочем, применять школьные знания Даниель начал давно. У себя дома он ещё подростком усовершенствовал почтовый ящик:

Виббинг:

- В нашем почтовом ящике был контакт, который срабатывал, когда почтальон опускал в ящик письмо. Электрическая цепь замыкалась, и в доме игрушечный паровозик трогался с места и вытягивал стопор из часов с мелодией. Те сразу начинали играть, и это означало, что пришло письмо.

Над установкой по преобразованию кинетической энергии дождевых капель в электроэнергию ещё предстоит немало поработать, но Даниель строит уже новые планы:

Виббинг:

- Я уверен, что предстоит изобрести ещё очень много разных вещей. И прежде всего – по крайней мере, я в этом совершенно убеждён, – необходимо усовершенствовать автомобильные двигатели, тем более, что автомобили играют исключительно важную роль в нашей повседневной жизни.

Совсем иная тема занимала Йоханнеса Кунерта, получившего первую премию по физике. Он разрабатывал методику испытания так называемых ионных разрядников. Эти приборы служат для защиты дорогого оборудования – например, медицинского, – от молнии:

- Прибор имеет очень простую конструкцию: два электрода, а между ними газоразрядная камера, заполненная инертным газом. Если приложенная к электродам разность потенциалов очень велика, газ ионизируется и становится токопроводящим. Это позволяет отводить сверхвысокие напряжения. И сила тока при этом может достигать огромных значений – в некоторых газах до 20-ти тысяч ампер.

Йоханнес Кунерт разработал компьютерную модель, благодаря которой инженеры смогут впредь обходиться без натурных высоковольтных испытаний ионных разрядников для определения их импульсной пропускной способности.

Кунерт:

- Эта модель позволяет на компьютере производить испытания самых разных электросхем. Причём не одного только газоразрядника, а всего блока защиты от перенапряжения. Раньше такие виртуальные испытания были невозможны по причине отсутствия подходящей компьютерной модели.

Победу на конкурсе Йоханнес Кунерт комментирует сдержанно:

- Премия – это, конечно, свидетельство твоей состоятельности. И дело не только в том, что такая награда повышает твои шансы по окончании гимназии получить хорошую работу. Важно и то, что она как бы подтверждает твою правоту, даёт тебе уверенность, что ты верно выбрал направление исследований.

Более эмоционально высказывается школьный учитель Кунерта, Вольфганг Рафельд:

- Такой ученик, как Йоханнес, попадается от силы раз в 20 лет. Это – подарок судьбы.

Первую премию в области биологии, а заодно и специальную премию федерального канцлера, получили Уте Трауэр и Зайке Герике за изучение воздействий на окружающую среду рейв-тусовки «Love Parade», ежегодно проходящей в Берлине и собирающей до полутора миллионов участников. Выяснилось, что горы мусора, плотно утоптанная и обильно политая мочой земля, как ни странно, переносятся природой без большого ущерба. А вот вред, причиняемый растительности в парках и на лужайках, через которые проходит развесёлое шествие, оказывается практически невосполним.

Подводя итоги церемонии вручения наград, министр науки и образования Германии Эдельгард Бульман, в частности, сказала:

- В меня вселяет оптимизм то, что наша страна обладает мощным потенциалом, который позволит нам справиться с тем дефицитом высококвалифицированной рабочей силы, который мы сегодня испытываем. У нас очень много молодёжи, проявляющей большой интерес к науке и технике. А все разговоры, что это не так, – не более чем пустая болтовня.

Хочется верить, что так оно и есть. Хотя мне, честно говоря, всё же не совсем понятно, чем вызван столь безудержный оптимизм госпожи Бульман, особенно если взглянуть на работу, удостоенную высшей награды в области биологии, под таким углом зрения: разрушительные экологические последствия рейверской тусовки изучают две школьницы, а в нанесении этого ущерба природе самое активное участие принимают многие сотни тысяч молодых техно-фанатов (имеются в виду, ясное дело, поклонники техномузыки, а не техники). Однако всё это, конечно, не только не умаляет значение таких конкурсов, но наоборот, подчёркивает, сколь важно всячески поощрять творческие инициативы юных исследователей. Об этом говорит и Илоне Шульце:

- Я считают очень важным проведение таких конкурсов для поддержания интереса молодёжи к науке и технике. Конкурсы учат школьников проявлять инициативу, действовать самостоятельно, творчески искать новые подходы к решению задач. Ну и, конечно, применять на практике знания, полученные на уроке. Думаю, общество обязано по достоинству оценить готовность этих ребят тратить своё свободное время на поиски решения проблем, важных для всех нас.