Фотография как инструмент познания

Михаил ГРИБКОВ – инженер-физик, изобретатель, лауреат премии «За верность науке»-2022, одиннадцатикратный призер фотоконкурса «Снимай науку!» на телеканале «Наука». Разработал ряд уникальных технологий, которые позволяют проводить научные исследования на уровне микромира.

– Михаил, вы по профессии физик. А как вышло, что вы увлеклись фотосъемкой?

– Так получилось, что я начал заниматься обычной фотографией, а потом потихонечку перешел на микрофотографию. И выяснилось: то, что я делаю, людям нравится. Мои снимки в «Яндексе» начали набирать миллионы просмотров, получать премии на международных конкурсах. Они есть в Википедии. В приложении Сбербанка можно установить себе на заставку фотографии из совместного с телеканалом «Наука» проекта «Под микроскопом», среди которых есть и заснятый мной фрагмент крыла бабочки.

А еще мне было интересно делать то, что не делают другие. Поэтому я занялся съемкой через микроскоп. И выяснилось, что это довольно трудно: современные микроскопы, как правило, оборудованы камерами неважного качества. А я выяснил в Интернете, как приспособить хорошую камеру к микроскопу, и стал сам делать такие макроустановки. Но сложность была в том, что глубина резкости там очень мала, и требуется снимать до 100 кадров, а потом собирать их на компьютере – так называемая технология стекинга. И вот, пользуясь этой технологией, я начал делать все больше фотографий. И все больше открытий.

Для меня фотография – это прежде всего инструмент изучения природы и окружающего мира. Просто для красоты мне фотографировать неинтересно. Мне интересны вещи, которые до меня никто никогда не делал, исследования чего-то нового.

– Расскажите, пожалуйста, поподробнее, чем метод микрофотосъемки отличается от других.

– Микрофотографию нельзя сделать одним нажатием на кнопку. Нужно нажимать на нее 60-70-100 раз, делать сдвиги по фокусу и собирать это дело в единую картинку. А за счет того, что фотографий много, можно собирать и трехмерные модели.

Раньше я делал все снимки вручную, сейчас у меня стоит автоматическая система, она сама делает нужное число фотографий. Но это касается оптической фотографии. А еще мне повезло работать на сканирующем электронном микроскопе. Там свои нюансы: электронный микроскоп стоит от 15 миллионов рублей. В частных руках эта вещь не может находиться. И потому ее можно встретить только в лабораториях у ученых, которые решают свои узкоспециализированные задачи. А у фотографов почти никогда нет доступа к таким микроскопам. И когда я применил к этой научной работе свои знания фотографа, у меня опять получились снимки, которые попадали на конкурсы. Одна такая фотография у меня висела в Третьяковской галерее на Крымском валу, я там семь лет участвовал в выставках в рамках фестиваля природы «Первозданная Россия».

– А вы узнавали, у вас были какие-то предшественники, может, за рубежом?

– Если говорить об оптической фотографии – это не я придумал. Технология стекинга изобретена достаточно давно, она считалась секретной. Но в конце концов все выплыло наружу. И за рубежом, естественно, этим занимаются. Но опять же мало кто. У нас в России, может, человек двадцать. Во всем мире от силы тысяча.

К технологии же электронной фотографии доступ очень ограничен. Поэтому используется она редко. И большинство вещей, которые открылись для меня благодаря электронному микроскопу, никогда не наблюдались ранее.

– В каких научных направлениях могут применяться ваши разработки?

– Ну вот давайте возьмем проект, за который мне досталось второе место на конкурсе Минобрнауки «За верность науке»-2022. Я придумал технологию, как снимать инклюзов в янтаре в натуральном цвете. Инклюзы – это древние насекомые, которые 40 миллионов лет назад попали в янтарь и застыли в нем.

Как правило, на снимках насекомые бывают желтого цвета, как и смола, внутри которой они находятся. А я изобрел технологию, которая извлекает реальные цвета. Янтарь как монтирующая среда у меня исчезает, и проявляются подлинные расцветки насекомых, например, видно, что у них зеленые крылья, красные глаза и т. д. И фото эти очень высокого качества.

Мне повезло, ко мне обратились сотрудники Музея истории мироздания в подмосковном Дедовске. Они привезли мне тысячу образцов, сказали: «Фотографируйте что вам понравится». Получив доступ к этим образцам, я сделал очень много открытий в области палеонтологии. Можно, например, узнать точно, какого цвета были динозавры, потому что попадаются фрагменты скелетов ящеров со шкуркой. Но, когда я предлагал все это нашим палеонтологам, они отвечали, что привыкли к стандартным вещам. А на такие исследования нет средств, ресурсов. До сих пор при исследовании инклюзов через микроскоп ученые рисуют ручкой то, что они видят. И это в ХХI веке!

А ведь технологии высокого разрешения даже позволяют услышать звуки, которые производились 40 миллионов лет назад! Мы можем сравнить формы антенн, с помощью которых комары-самцы в те времена улавливали сигналы, издаваемые самками. Определив по форме антенны резонансные частоты, можно узнать и частоту, с которой жужжали эти насекомые. А зная форму крыла, возможно даже высчитать скорость, с которой они летали. По сути, технология съемки инклюзов – это та же машина времени.

– То есть это своего рода реконструкция?

– Нет, реконструкция – это когда мы что-то у объекта достраиваем. А я смотрю – внутри янтаря насекомое спряталось. Я ничего не достраиваю, ничего не рисую на компьютере. Я вижу объект таким, какой он есть на самом деле.

С помощью моих установок можно снимать, например, через стекло аквариума. И за счет того, что глубина резкости небольшая, у меня стекло аквариума исчезает, видно только объект, совсем не замутненный, очень резкий, красивый и четкий.

Вот, например, фото флуоресцирующего коралла, снятое через стенку аквариума. Или глаз златоглазки, есть такое насекомое… Или паук-скакун. У него центральные глаза обладают зумом, они могут увеличивать изображение.

Или взять геккона, который держится на стекле за счет сил Ван дер Ваальса. Это целая тема – квантовые эффекты. У этой ящерицы нет ни присосок, ни липучек, она не испускает никакую жидкость. Все происходит за счет таких мелких пластиночек у нее на лапах.

– Я так понимаю, ваши наработки можно использовать и в сфере образования?

– У нас с моей сотрудницей Натальей Ивановой есть свой музей в Железнодорожном, где можно увидеть тысячи фотографий. На базе этого музея мы проводим мастер-классы для школьников, обучаем их искусству микрофото.

Мы разработали свыше 80 уникальных образовательных программ. Многие из них посвящены различным представителям животного и растительного мира. Есть темы по изу­че­нию неживой природы и того, что создано руками человека. Есть курсы по анатомии, общей биологии, медицине. Например, «Тайны насекомых», «Секреты экзотических бабочек», «Невидимые секреты пауков», «Удивительный мир метеоритов», «Великие открытия в микроскопии», «Моя профессия и микроскоп», «Происхождение эмоций человека», «Яркие краски микромира», «Микроснежинки».

В программу помимо обучения непосредственно микрофотографии входят исследование объектов, работа с микроскопом, а в конце ребят ожидает увлекательная викторина – нужно угадать, что именно изображено на экране, выбрать правильный ответ из нескольких вариантов.

Кстати, при работе с животными у нас существует принцип, что им не должен причиняться вред. Во время занятий или при подготовке к ним насекомых мы используем только после окончания их жизненного цикла. У пауков, ящериц и змей, если мы с ними работаем, собираем фрагменты, оставшиеся после линьки. После исследования на стекле воды из пруда с простейшими и рачками воду смываем в общий аквариум.

– А как вы взаимодействовали с телевидением, в частности с проектом «Снимай науку!»?

– Я посылал туда начиная с 2019 года сразу штук по 20 фото. Как я понял, жюри выбирает снимки вслепую, не зная, кто их автор. Поэтому я выигрывал сразу по два вторых места или одно первое, одно второе и т. п.

Есть, скажем, такая вещь, как телескоп горизонта событий. Посмотрел я на фото черной дыры, и оно мне совсем не понравилось – размытое. А у меня есть специальные методы для обработки фотографий. И я своими методами получил вот такое фото. Я его не дорисовывал, я вытащил новую информацию. Эту новую информацию я представил на канал, и мне за нее премию дали.

В другой раз я взял и обработал фото квазара. Послал автору оригинала. Она спросила: «Можно мы эти снимки будем использовать в своих презентациях?»

Еще ко мне обратились ведущие одного телеканала и попросили рассказать, как влияет микроволновка на продукты. Я взял каплю белка, обработал ее в микроволновке и посмотрел, что визуально получилось. Белок денатурирует, и такие красивые кристаллы образуются…

– Но для организма-то это не вредно?

– Абсолютно нет! Микроволновка просто разгоняет молекулы воды внутри продуктов. Соответственно, она не может их радиацией зара­зить… Ничего вредного в микроволновке нет, если не стоять рядом с открытой дверцей.

– Вы говорили про черную дыру и квазар. А сами вы какие-то космические объекты снимать пробовали, например, через телескоп?

– Через телескоп я пробовал снимать только затмение Солнца. Но у него не хватает резкости. Потом в электронном микроскопе съемка идет на уровне электронов. Когда у нас электроны закручиваются в магнитном поле, создается ощущение, что закручивается само пространство.

Это очень напоминает ту же черную дыру. С помощью этих технологий я могу имитировать черные дыры, исследовать суперэффекты в районе этих объектов. В частности, параметры сильных магнитных полей.

– Есть ли у вас какие-то дальнейшие планы, может, в области фундаментальной научно-исследовательской деятельности?

– Я изобрел и запатентовал детектор магнитного поля для сканирующего электронного микроскопа. Этот прибор позволяет видеть магнитное поле между магнитами с высочайшей детализацией в пространстве, а не на поверхности объекта. До сих пор таких технологий не существовало.

При обычной визуализации берется жидкость типа керосина, в которой находится много магнитных наночастиц, и все это располагается рядом со сложной системой магнитов. Вот здесь у меня четыре магнитика по углам, а в серединке еще магнитное кольцо. И элементы этой системы взаимодействуют между собой так, что получается вот такое красивое изделие, которое в принципе даже можно использовать в качестве ювелирного украшения, если поместить все это в какую-нибудь смолу или пластик.

А если засунуть магнит в электронный микроскоп, то с помощью детектора мы увидим мельчайшие детали поля вокруг маленького магнитика. И за счет того что электроны летят по строго определенным траекториям, мы в каждой точке этой картинки можем с очень высокой точностью узнать параметры магнитного поля. И наблюдать много необычных эффектов. Допустим, у четырех одинаковых магнитов за счет магнитного поля искажается внешний вид…

Сейчас я пишу статьи в разные научные журналы. Ведь эта технология впервые дает возможность наблюдать с высокой детализацией, как изменяется магнитное поле в динамике. То есть мы можем увидеть, к примеру, как крутятся магнитные поля в электродвигателе. Это было раньше в принципе недоступно. Более того, я получил с помощью данной технологии экспериментальные эффекты, которые нельзя объяснить с помощью стандартных концепций.

Дело за научными организациями, которые это могло бы заинтересовать. Большинство ученых, с которыми я общался, говорят, что они не могут описать механизмы наблюдаемых явлений. Чтобы это стало возможным, требуются специальная лаборатория с электронным микроскопом и гранты на исследования.

Между тем у конкурса «Снимай науку!» в разгаре прием заявок на видео­часть, свои работы можно присылать до 3 сентября, подробности на сайте конкурса.