Matematinę fiziką Anglijoje dėstantis KTU absolventas: tiek mažai žinome apie mus supantį pasaulį

Surėjaus universiteto (Didžioji Britanija) mokslininkas Vidas Regelskis trumpam grįžo į savo alma mater – Kauno technologijos universiteto (KTU) studentams jis atskleidė matematinės fizikos paslaptis.

KTU Taikomosios fizikos programos absolventas dr. V. Regelskis Matematikos ir gamtos mokslų fakultete (MGMF) vedė penkių dienų paskaitų ciklą „Įvadas į klasikines ir kvantines integruojamas sistemas“.

Perspektyvaus mokslininko biografijoje – stažuotės bei skaityti pranešimai Kembridžo, Oksfordo, Edinburgo, Toronto, Monrealio universitetuose, Ciūricho technologijos universitete ir Karaliaus koledže Londone.

Nuo šių metų pradžios V. Regelskis yra Didžiosios Britanijos Inžinerinių ir fizikinių mokslinių tyrimų tarybos (EPSRC) podoktorantūrinės stipendijos laureatas ir dirba Surėjaus universitete. Prieš tai jis dirbo mokslo bendradarbiu kitoje šios šalies aukštojoje mokykloje – Jorko universitete, kuriame prieš dvejus metus apgynė mokslų daktaro laipsnį.

Išsamiame pokalbyje V. Regelskis pasakoja, kodėl pasirinko fiziką, ar juodoji energija gali tapti neišsemiamu energijos šaltiniu, kuo Lietuva gali nustebinti pasaulį ir kokias savo įspūdingai prasidedančios mokslinės karjeros perspektyvas jis mato.

– KTU baigėte taikomosios fizikos studijas. Kodėl pasirinkote būtent jas?, – paklausėme V. Regelskio.

– Fizikos mokslas buvo įdomus tuo, kad padėjo atsakyti į klausimus, kuriuos nuo mažens bandžiau suprasti – kodėl žolė žalia, o saulė geltona, kodėl dangus dieną mėlynas, o naktį juodas, nors jame yra begalinis skaičius žvaigždžių.

Studijos Kaune buvo labai plačios – teko studijuoti ne tik fiziką, matematiką, bet ir chemiją, elektroniką, informacines technologijas, vadybą ir ekonomiką bei daugybę kitų modulių, kurie tuo metu atrodė mažai susieti su pagrindine studijų kryptimi, tačiau šios žinios vėliau pasirodė labai naudingos. Aš labai džiaugiuosi įgijęs tokį platų išsilavinimą KTU.

Studijų metu, KTU docento Vytauto Janiliono bei profesorės Dianos Adlienės ir dėstytojo Gedimino Adlio pagalba, buvau išvažiavęs stažuotis į Paulo Scherrerio institutą Šveicarijoje, kur susidomėjau dalelių fizika. Tai paskatino tęsti studijas teorinės fizikos kryptyje, o vėliau gavau pasiūlymą studijuoti matematinę fiziką Jorko universitete. Šiuo metu esu podoktorantūros stažuotojas Surėjaus universitete, tačiau tai tik tarpinė stotelė.

Mokslo pasaulyje, ypač fizikoje, pabaigus doktorantūros studijas yra tikimasi, kad jaunasis mokslininkas atliks 2 ar 3 podoktorantūrines stažuotes, kurių kiekviena tęsiasi 2-3 metus, ir geriausia, jei kiekviena iš jų atliekama ne tik skirtinguose universitetuose, bet ir skirtingose šalyse – mokslas sėkmingais vystomas ne užsidarius tarp keturių sienų, o aktyviai bendradarbiaujant su kolegomis iš viso pasaulio.

– Minėjote, kad Šveicarijoje gilinotės į dalelių fiziką. Viešojoje erdvėje nuolat pasigirsta kalbos, kad mokslininkai jau per žingsnį nuo juodosios materijos ir juodosios energijos atradimo. Kaip gi yra iš tikrųjų?

– Terminas „juodoji materija“ atsirado dėl matematinio modeliavimo ir eksperimentinių duomenų neatitikimo bandant suprasti galaktikų judėjimą kosmoso platybėse.

Galaktika – tai gravitaciškai susijusi juodųjų bedugnių, žvaigždžių ir jų palydovų (planetų, asteroidų) bei tarpžvaigždinės medžiagos – kosminių dulkių ir dujų sistema besisukanti apie bendrą masės centrą.

Jos būna itin įvairaus dydžio, nuo nykštukinių, kurias sudaro „tik“ dešimtys milijonų žvaigždžių, iki „gigantiškųjų“ turinčių šimtus trilijardų (skaičius su keturiolika nulių) žvaigždžių. Galaktikos savo forma primena ne visiškai taisyklingai besisukantį diską. Atlikus galaktikų sukimosi matematinius modeliavus labai dideliam skaičiui galaktikų ir palyginus su stebėjimų rezultatais, paaiškėjo, kad astronomų išmatuota galaktikų masė daug mažesnė nei apskaičiuota pagal jų stebimą sukimąsi.

Šis neatitikimas buvo pavadintas juodąja materija. Tai materija, apie kurią žinome tik dėl jos gravitacinio poveikio galaktikų dinamikai. Ji vadinama juodąja, nes nežinoma jos prigimtis. Galbūt į šį klausimą ateityje galės atsakyti mokslininkai dirbantys su Didžiuoju hadronų greitintuvu (LHC) Europos Branduolines fizikos centre (CERN) Šveicarijoje.

Šalia juodosios materijos dar egzistuoja juodoji energija, kuri, kaip manoma, atsakinga už visatos plėtimosi greitėjimą. Bet apie juodąją energiją žinoma dar mažiau. Įdomu tai, kad mūsų Visatą sudaro 68 proc. juodosios energijos, 27 proc. juodosios materijos ir tik 5 proc. įprastinės materijos, kuri sudaro visas žvaigždes, planetas ir tai kas jose – taip pat ir mus. O mes žinome tiek mažai apie mus supantį pasaulį.

– Kuo svarbi juodoji energija žmonėms? Ar ją atradus, mūsų gyvenimai pasikeistų?

– Jei pavyktų juodąją energiją paversti elektros energija, turėtume neribotą energijos šaltinį, bet ateitų labai sunkūs laikai iškastinio kuro eksportuotojams. Tačiau šis scenarijus kol kas tinkamas tik mokslinės fantastikos filmams apie ateitį kurti.

– Paskaitose KTU studentams dėstėte kvantinę fiziką. Kvantinė fizika ne mokslininkui – daug klausimų keliantis terminas. Kas yra klasikinės ir kvantinės integruojamos sistemos, apie kurias išgirdo studentai?

– Klasikinė integruojama sistema, kurią mes visi gerai pažįstame – materialaus taško judėjimas išorinio potencialo lauke, pavyzdžiui krepšinio kamuolio judėjimas žemės gravitacijos lauke. Ar kamuolys įkris į krepšį, priklauso nuo kamuolio pradinio greičio ir išmetimo kampo. Todėl kiekvieną krepšininką galima vadinti daugiau ar mažiau geru fiziku.

Bene svarbiausias integruojamų sistemų pavyzdys yra šviesos signalų sklidimas optiniuose kabeliuose, be kurių tiesiog neįmanomas greitaeigis internetas, kuriuo kasdien taip noriai naudojamės.

Kvantinės integruojamos sistemos naudojamos modeliuojant fizikinius procesus kristaliniuose kūnuose, pavyzdžiui metaluose ir puslaidininkiuose. Kvantiniai efektai tampa vis svarbesni mikroprocesorių gamyboje technologiniams procesams artėjant prie atomų lygmens. Aš specializuojuosi kvantinių algebrų teorijoje, kurios plačiai taikomos superstygų ir kalibruotinių laukų teorijose. Analizuojant tokias teorijas sukuriama daugybė naujų matematinės fizikos metodų, kurie vėliau pritaikomi spręsti realias fizikines problemas, kaip pavyzdžiui nagrinėjant magnetines savybes ir fazinius virsmus aukštatemperatūriuose superlaidininkuose.

– Ar fizikos mokslų potencialas Lietuvoje didelis?

– Fizikos žinios labai universalios, nes visas mus supantis pasaulis veikia pagal vienokius ar kitokius fizikinius dėsnius. Manau, kad Lietuvai itin paranku investuoti į žmogiškąjį kapitalą, nes pasaulį labiausiai nustebinti mes galime dviem atžvilgiais – nuostabia gamta ir išsilavinusiais žmonėmis. Tebūnie tai fizikos, matematikos ir informatikos simbiozė. Britanijoje šiuo metu itin akcentuojamas STEM ( angl. Science – Technology - Engineering – Mathematics) mokymas mokyklose bei universitetuose, nes šių sričių specialistų labiausiai trūksta ne tik Britanijoje, bet ir visoje Europos Sąjungoje. Tai taip pat akcentuojama Europos Komisijos mokslinių tyrimų ir inovacijų struktūrinėje programoje „Horizon 2020“. O Lietuva juk ne veltui yra Europos viduryje!

– Skaitėte mokslinius pranešimus ir atlikote stažuotes prestižiniuose pasaulio universitetuose. Kuo jie skiriasi nuo „paprastų“ aukštųjų mokyklų?

– Studijų programos užsienio universitetuose dažnai būna labai specializuotos, palyginus su studijomis Lietuvoje. Paskaitų skaičius taip pat daug mažesnis, tačiau iš studentų tikimasi labai daug individualių pastangų.

Studentai praleidžia didelę savo laiko dalį universiteto bibliotekoje, studijuodami po vieną ar grupėse. Biblioteka visada būna vienas svarbiausių universiteto pastatų.

Universiteto dėstytojai didžiąją dalį savo laiko skiria moksliniam darbui – pedagoginis krūvis užima ne daugiau kaip trečdalį jo darbo krūvio. Bendravimas tarp dėstytojų ir studentų labai atviras ir neformalus, aktyviai stengiamasi įtraukti studentus į mokslinę veiklą.

Akademinių studijų metu beveik kiekvieną savaitę vyksta taip vadinami žurnalų klubai ir skaitymo grupės, kai dėstytojai kartu su studentais nagrinėja įdomią pasirinktą mokslinę temą, apžvelgia naujausius mokslinius straipsnius ir tyrimų kryptis, kartu studijuoja pasirinktą akademinį modulį, kur pasikeičia vaidmenimis.

Tokie moksliniai klubai, kurie kartais užsitęsia net iki vidurnakčio, dar kartais vadinami „rusiškais seminarais“. Vienas pagrindinių jų akcentų – daug karštos arbatos ir šokoladinių sausainių.

– Esate D. Britanijos Inžinerinių ir Fizikinių mokslinių tyrimų tarybos podoktorantūrinės stipendijos laureatas. Kokių akademinės karjeros ambicijų dar turite?

– Podoktorantūriniai stažuotojai dažnai dirba prie projektų, kuriuos nurodo jų moksliniai vadovai. Ši stipendija man suteikia galimybę vystyti tyrimus mano pasirinkta kryptimi. Turiu visišką akademinių veiksmų laisvę, tačiau dirbant individualiai yra didesnė nesėkmės tikimybė. Tikiuosi, kad man nesėkmių pavyks išvengti, ir pavyks toliau kopti karjeros laiptais. O kur jie nuves, dabar dar labai anksti prognozuoti.