Золотые наночастицы. Как синтезировать олимпийскую победу

Что отличает физику и химию от других точных наук из школьной программы? Без эксперимента в них не обойдешься. На уроках алгебры и геометрии ученикам нужна только доска да мел, а вот серьезные занятия физикой и химией нельзя себе представить без пробирок, амперметров и штативов. И международные олимпиады по этим предметам – тоже. Экспериментальный тур становится препятствием для успеха российских сборных. Какие еще трудности подстерегают отечественные команды?

В испанском городе Саламанка в самый разгар лета проходила 36-я Международная физическая олимпиада школьников. В ней приняли участие 352 ученика из 73 стран. Россия отправила на соревнования пятерых одиннадцатиклассников: ярославца Ивана Гущина, Руслана Ахунзянова из Набережных Челнов, Евгения Мозгунова (Сергиев Посад), Юрия Федотова (Тамбов) и Ивана Ерофеева, жителя Новосибирска. Чтобы попасть в команду, им понадобилось победить на двух Всероссийских олимпиадах и отличиться на трех сборах, проводившихся Московским физико-техническим институтом (Физтехом).

Четверо школьников вернулись с золотыми медалями, Юрий Федотов – с серебряной. Ивана Ерофеева жюри одарило специальным призом за самый лучший результат теоретического тура – 100 процентов правильно выполненных заданий, тридцать баллов из тридцати! В экспериментальном туре можно было набрать максимум двадцать баллов, значит, за всю олимпиаду – пятьдесят. В этот раз, как свидетельствует профессор МФТИ Станислав Козел, возглавлявший нашу сборную, задания были несколько легче прошлогодних. Из-за этого устроители «подняли планку»: если в 2004 году для получения «золота» достаточно было набрать 39 и более баллов, то в нынешнем – не меньше сорока пяти.

В неофициальном общекомандном зачете (где подсчитывается сумма баллов у всех участников) Россия оказалась на третьем месте, пропустив вперед себя Тайвань и Китай – у них по 238,7 и 234, 2 балла соответственно. А у нас – 228,3. На 5,3 балла от нас отстала следующая по списку Румыния, которая, в свою очередь, на 3,2 балла опередила Таиланд. Между догоняющими их Ираном, Венгрией и Индией расстояние вообще меньше чем в полбалла!

– Видите, какой острой была конкуренция между командами лидирующей группы? – говорит Станислав Миронович. – Тут решающим фактором в борьбе часто становилась аккуратная запись результатов, указание размерностей физических величин, правильно выбранный масштаб графиков, четко выполненный рисунок или схема, грамотно оцененная ошибка измерений… А у наших ребят проблемы именно с этой «образовательной культурой».

Из-за этого ребятам в общем плохо удалась вторая задача теоретического тура – про анализ методов абсолютных измерений единиц сопротивления и силы тока. Хотя наши участники прекрасно разбирались во всех необходимых для ее решения физических законах (электромагнитной индукции, магнитного поля постоянного тока, силе Лоренца и пр.), они допустили досадные неточности в понимании условий работы предложенных схем. Неаккуратность помешала им и на экспериментальном туре: поспешность и даже небрежность в построении графиков украли у каждого по баллу и больше. А у лучшего теоретика Ерофеева во время опыта «забарахлила» установка. Надо было тут же сказать об этом дежурному члену жюри, а Иван промолчал…

Станислав Козел говорит, что с экспериментальной подготовкой у нашей команды дела обстоят особенно плохо. От тренировочных физических опытов на сборах слабая польза, потому что проводятся они в лабораториях Физтеха, рассчитанных на студентов первого – третьего курсов, а не на старшеклассников. Необходимо создать при МФТИ специализированную, хорошо оснащенную лабораторию. Такие построены за государственный счет во многих лидирующих на олимпиаде странах (Китае, Иране, Тайване, США, Румынии, Индии) – там успешное выступление команды рассматривается как вопрос национального престижа.

Удачно справиться с первой и третьей задачами теоретического тура (об улетевшем за пределы влияния земной гравитации спутнике и движении «холодных» нейронов) нашим школьникам помогли занятия по законам Кеплера, элементам квантовой физики и условиям квантования, которые проводились на заключительных сборах. Надо бы, считает профессор Козел, еще при подготовке приучать ребят терпеливо выполнять громоздкие и порой скучные вычисления, аккуратно оформлять графики, поясняющие рисунки, таблицы, чертежи, разумно распределять время при решении задач разной трудности. Кстати, о времени. Заключительные сборы были бы куда эффективнее, если бы не совпадали с выпускными экзаменами (будущим «олимпийцам» приходится сдавать их досрочно) и вообще длились бы подольше. В Китае и других южноазиатских странах, по неофициальным сведениям, сборы продолжаются полгода…

«Азиатские тигры» занимают первые места и на химических олимпиадах. Руководитель нашей сборной доцент химического факультета МГУ Вадим Еремин настолько привык к этому, что даже не очень удивился, когда в неофициальном общекомандном зачете Россию (у нас 363, 3 балла из четырехсот возможных) опередили Корея, Вьетнам и Иран. За нами – Азербайджан и Тайвань. На этой 37-й Международной химической олимпиаде (16 – 25 июля) среди 225 участников из 59 стран не было китайской сборной – она не поехала на территорию «недружественного» государства в тайваньский город Тайбэй.

Четыре российских школьника разделились на двух золотых медалистов (вологодец Алексей Зейфман и Виталий Абдрашитов из Кургана) и двух серебряных (красноярец Алексей Бутенко и Максим Зималиев из Казани). Отличный результат, считает Вадим Владимирович, в три предыдущих года на команду приходилось всего по одному «золоту». Зейфман еще и второй раз подряд стал абсолютным чемпионом олимпиады – случай исключительный!

– В этом году у нас новая система отбора участников, – говорит доцент Еремин. – На финальных сборах устраивается тренировочная олимпиада: все как на международной, два тура по пять часов каждый. Лишь ее победители попадают в сборную. Как видите, система полностью себя оправдала. Еще нам повезло с экспериментальной подготовкой. Одна крупная отечественная компания в рамках своей программы «Школа нового поколения» обеспечила нам покупку необходимого оборудования и реактивов. И на соответствующем туре олимпиады (где требовалось провести органический синтез фенилглицина и качественный анализ неизвестных веществ) сборная наконец выступила хорошо. Давно не бывало такого, чтобы все четверо набрали больше тридцати трех баллов из возможных сорока.

На теоретическом туре школьники вспомнили, как непросто добывать настоящее золото. В одной из восьми задач надо было описать процесс синтеза золотых наночастиц из раствора благородного металла в царской водке. Ребятам больше всего понравились не тестовые задачи (с каждым годом их на олимпиаде все больше), а «креативные вопросы», при решении которых надо было проявлять смекалку и фантазию – то, чего у наших школьников в избытке, в отличие от аккуратности и терпения… Вадим Еремин обещает, что на Международной олимпиаде 2007 года – она пройдет в Москве, химфак МГУ уже готовится к ней – будет предложено много таких «творческих» задач. Ведь на олимпиаде надо проявлять интеллект, а не умение расставлять галочки напротив выбранных ответов…

Участники международных сборных получают возможность без экзаменов попасть в любой профильный вуз. Почти все «физики» выбрали МФТИ, факультет общей и прикладной физики. Только Иван Ерофеев останется в университете в родном Новосибирске. «Золотая наночастица» Алексей Зейфман собирается учиться в Ярославле, Максим Зималиев – в Казанском университете, Алексей Бутенко пойдет на химфак МГУ. А вот Виталий Абдрашитов долго решал, а потом предпочел… тоже Физтех. «Физика» и «химия» пересеклись еще и в этом.