Kāpēc visiem jauniešiem ir jāmācās fizika? Profesors Mārcis Auziņš izskaidro, kāpēc tā kļūst arvien populārāka

Kā fizika mums palīdz labāk dzīvot un kādus pasaules uzbūves noslēpumus nākotnē pētīs jaunieši, kuri šodien izvēlas studēt šo aizraujošo dabaszinātni? Saruna ar Latvijas Universitātes profesoru, kvantu fizikas pētnieku, ilggadējo skolēnu erudīcijas konkursa "Fizmix eksperiments" iedvesmotāju un atbalstītāju Mārci Auziņu.

Kāpēc, jūsuprāt, jaunam cilvēkam ir jāmācās fizika? Elektrība, siltums ir, viedtālrunis strādā, kosmosā viss notiek…

Varam jau pamācoši teikt, ka ikdienā mums apkārt ir daudz dažādu iekārtu, un nesaprotot, kā  tās darbojas, būs grūti dzīvot. Taču aicinu skatīties plašāk. Dabaszinātnes un īpaši fizika ir ļoti noderīgas neatkarīgi no tā, vai jaunietis nākotnē strādās inženierzinātņu, dabaszinātņu vai humanitārā jomā. Mācoties skolā fiziku,  viens no papildieguvumiem ir mācīšanās domāt abstrakti par šķietami ļoti grūti iedomājamām lietām. Ko tas nozīmē? Gan jau atceramies skolas laiku, kad fizikā vispirms apguvām mehāniku. Biljarda bumbas saduras, izrādās, var aprēķināt, kā tas notiek. Tālāk uzzinājām, ka arī gaiss sastāv no bumbām – molekulām un atomiem. Tiem sabiezējot vai izretinoties, veidojas skaņu viļņi. Skolēni sāk pierast pie domas -  bumbiņas neredzu, bet, ja skolotājs tā saka, iespējams, viņam ir taisnība. Tas ir abstrakcijas modelis, kā bērni var iemācīties domāt sarežģītās kategorijās. Vēl tālāk seko tēma par gaismas viļņiem. Ja izdodas apgūt kvantu fiziku, jaunais cilvēks uzzina arī par varbūtību lauku, uzzina par Nobela prēmijas laureāta Šrēdingera kaķa paradoksu, kurš, izrādās, vienlaikus var būt gan dzīvs, gan miris.

Ja iemācāmies domāt par šķietami neiespējamo ļoti precīzi, tas mums noder daudz ar fiziku galīgi nesaistītās dzīves jomās. Mūs ir daudz grūtāk piemuļķot, sākot no finanšu krāpniekiem līdz brīnumu stāstiem par neticamām lietām. Ja fizikai vēl pievienojam literatūrā, valodās apgūto, kas māca neizlikties un just, cilvēks spēs precīzi domāt un patiesi just. Tāpēc uzskatu, ka noteikti nevajadzētu bērnus jau no agras bērnības iedalīt fiziķos un liriķos, apgalvojot – tev dabaszinātes nevajadzēs, vai – lai Homērs atpūšas, literatūra nav domāta tev. Vēl viens ieguvums, ko sniedz fizika  – ja saprotam, kā pasaule darbojas, piemēram, kā "strādā" tās pašas daudz apspriestās vakcīnas, jūtamies daudz drošāk. Nedrošība rodas no  nezināšanas. Būsi ārsts, finansists  vai rakstnieks, loģiskās domāšanas pamati būs ielikti. Tāpēc varu tikai atkārtot uzņēmēja Normunda Berga teikto: "Bērni, mācieties fiziku!"

Jūs jau daudzus gadus esat skolēnu konkursa "Fizmix eksperiments" iedvesmotāju vidū. Vai jauniešu interese par fiziku pieaug?

Šajā mācību gadā trijās Latvijas skolās tiku aicināts stāstīt par fiziku. Daudzie jautājumi, spraigās diskusijas man bija liels pārsteigums. Man ir liels prieks par visiem jaunajiem cilvēkiem, komandām, kas piedalās "Fizmix eksperiments" konkursā, ar degošām acīm, degsmi meklē risinājumus sarežģītajiem uzdevumiem.

Taču pēc konkursa vienmēr rodas jautājums – kur šie daudzie fizikas entuziasti paliek pēc vidusskolas beigšanas? Kāpēc tikpat lielā skaitā viņus neredzam dabaszinātņu vai inženierzinātņu iestājeksāmenos augstskolās?  Mana atbilde ir -  ja mēs sabiedrībā kopumā nespējam radīt sajūtu, ka dabaszinātnes ir svarīgas, tad brīdī, kad jaunietim jāizdara izvēle, kur studēt, iespējams, vecāki vai vecvecāki viņam iesaka, ka šis virziens nav pareizākais, ja gribi būt dzīvē veiksmīgs cilvēks.

Tāpēc ļoti gribētu, lai nākotnē šī labā Latvenergo iniciatīva paplašinās, par fizikas nozīmi izglītojot arī vecākus, skolotājus, sabiedrību kopumā. Jau šodien Latvenergo, RTU, LU daudz dara fizikas popularizēšanai, taču vēl ir daudz darāmā. Daudzās pasaules valstīs esmu redzējis uz sabiedrības izpratnes veicināšanu vērstas iniciatīvas, pasākumus iedzīvotājiem, bet ir jāatrod katrai auditorijai būtiskais, kā par to runāt, lai aizrautu un ieinteresētu.

Arī pasaulē vērojam, ka interese par fiziku pieaug. Ar ko tas skaidrojams?

Pasaulē attieksme pret fiziku tiešām mainās. Lai par to pārliecinātos, pietiek pavērot, par kādiem pētījumiem pēdējo 5-7 gadu laikā fizikā tiek piešķirtas Nobela prēmijas, piemēram, 2020. gadā šo augsto apbalvojumu saņēma matemātiķis un fiziķis Rodžers Penrouzs par melno caurumu pētījumiem, netradicionāls, spilgts sava ceļa gājējs. Globāli attiecībā uz fiziku, dabaszinātnēm vērojama zināma to atdzimšana un romantisms. Sabiedrība tiecas domāt par principiāliem, filosofiskiem jautājumiem, par to, kā būvēta pasaule, ne tikai par konkrētām lietām un to praktisku pielietojumu, arī Latvijā. Lekcijas par kvantu fiziku vēlas dzirdēt arī uzņēmumi, bankas, advokātu biroji, dizaina kompānijas un citi.

Iespējams, intereses pieaugums saistīts ar pasaulē valdošo nestabilitāti. Dažādos nemieru, karu laikos ir radīti daudzi filosofiski fundamentāli darbi. Arī paši fiziķi pēdējā laikā daudz aktīvāk skaidro, stāsta par savu veikumu, to acīmredzot sadzird un novērtē.

Bieži dzird skolotāju, vecāku kritiku – sarežģītas lietas jauniešus neinteresē. Kā to risināt, jo bez iedziļināšanās, pacietības laikam fiziku grūti apgūt?

Ja saturs, pasniegšanas veids būs interesants, interese noteikti radīsies. Mēs ikviens zinām, ka interesanta grāmata, projekts aizrauj, laiks lasot vai strādājot aizlido nemanāmi, grūtības pazūd. Protams, nopietna fizika nav tikai tingeltangelis, bet tiem, kas māca, ir jāspēj atrast līdzsvars starp nopietno un aizraujošo. Portāls Fizmix.lv un erudīcijas konkurss "Fizmix eksperiments" ir labs piemērs, kā nopietnas un sarežģītas lietas varam jauniešiem pasniegt citādi, lai noturētu uzmanību, ļautu iedziļināties un baudīt procesu, vienlaikus sniedzot gan zināšanas, gan prieku par dalību. Vienmēr uzsveru – ja kādam zinātne nešķiet interesanta, es kā fiziķis neesmu pietiekami labi izskaidrojis. Bumba ir mūsu, zinātnieku, lauciņā.

Kuri, jūsuprāt, ir pēdējās desmitgades spilgtākie sasniegumi fizikas nozarē?

Tādu ir ļoti daudz. Ja jāizceļ kāds īpašs, vēlētos atzīmēt kvantu fizikas panākumus, kas maina skatījumu uz universāliem jautājumiem par lietu kārtību un to, kā radusies pasaule. Daudziem mūsdienās ir sajūta, ka aiz pasaules, ko redzam, ir kāda lielāka patiesība un kārtība. Kvantu fizika ir ļoti pateicīga, domājot šādā  virzienā.

Viens šāds spilgts pētījums kvantu fizikā jau vairāku desmitu gadu garumā ir tā dēvētie sapītie stāvokļi, par ko 2022. gadā Nobela prēmiju piešķīra Alenam Aspē, Džonam Klauzeram un Antonam Ceilingeram. Veicot eksperimentus, šie fiziķi pierādīja saistību, kas pastāv starp daļiņām arī lielā attālumā, proti, ja eksperimentē ar vienu daļiņu, mainās arī otras stāvoklis, lai gan attālums starp abām ir bezgalīgi liels. Ceilingers saistībā ar šo pētījumu ik pa laikam brauca pie Dalailamas un diskutēja par kvantu fiziku, savukārt Dalailama brauca uz Vīni, skatījās fiziķa eksperimentus, abi diskutēja par domāšanas veidu Austrumu mācībās un kvantu fizikā.

Nevar nepieminēt arī tā sauktā Higsa bozona atklāšanu Eiropas Apvienotajā Kodolpētniecības centrā (CERN), kas deva iespēju ieraudzīt vēl vienu Visumu veidojošu elementārdaļiņu. Šis unikālais atklājums ir svarīgs pilnīgākai izpratnei par pasaules uzbūvi un jaunu fizikas teoriju veidošanai. 

Tas, ko īpaši vēlētos uzsvērt, domājot par jaunu cilvēku pievēršanos fizikai – lielie fizikas atklājumi nenotiek kaut kur tālu pasaulē. Tie notiek arī pie mums, ar aktīvu Latvijas zinātnieku līdzdalību.

Nule kopā ar CERN kolēģiem ir publicēts zinātnisks raksts par noslēpumainās antivielas izpēti, 50 līdzautoru vidū esam arī divi zinātnieki no Latvijas. Antiviela tiek pētīta, jo ir saistīta ar vienu no fizikas lielajiem un joprojām neatbildētajiem jautājumiem, kāpēc viela un antiviela Visumā nav atrodama vienādā daudzumā. Par mūsu rakstu ziņoja 19 pasaules vadošās ziņu aģentūras, atzīstot nozīmīgo veikumu. Tāpat Latvijas zinātnieki CERN sastāvā piedalās ļoti nopietnu, konkrētu fizikas jautājumu risināšanā. Esam priekšējās pozīcijās, nevis tālu aizmugurē! Šis ir tikai viens piemērs, bet tādu ir daudz. Prieks, ka šī gada Fizmix konkursa balva labākajai komandai būs brauciens uz CERN, kur jaunieši savām acīm varēs redzēt pasaules mēroga pētniecības centru, kas nosaka fizikas nākotni, maina mūsu izpratni par pasaules uzbūvi.

Kas ir tie jautājumi, uzdevumi, kas fizikai jārisina nākotnē? Ko pētīs jaunieši, kuri šodien izvēlas nākotni saistīt ar fizikas jomu?

Viens no kvantu fizikas pamatlicējiem Makss Planks, kurš strādāja 19.-20. gadsimtā, jau kā bērns ļoti aizrāvās ar fiziku un reiz pateica savam skolotājam, ka vēlas kļūt par fiziķi. Uz to skolotājs godīgi atbildēja - es tev, Makss, to neieteiktu, jo redzi, fizikā jau gandrīz viss ir izpētīts. Tas notika īsi pirms tam, kad radās relativitātes teorija un kvantu fizika, kas sagrieza visu fizikas nozari kājām gaisā. Ar to gribu teikt, ka prognozēt lielos atklājumus fizikā ir ārkārtīgi grūti, arī šodien. Esam uz sliekšņa, lai ieraudzītu ko tādu, par ko šodien varbūt pat nenojaušam. Jo vairāk būs eksperimentu, kas ir tālu no teorijas, jo, kā joko fiziķi, tuvāk Nobela prēmijai,  jo lielāka iespēja atklāt ko pārsteidzošu, kas mainīs mūsu priekšstatus par dabu. Ir naivi domāt kā senajiem grieķiem, ka pasauli veido zeme, uguns, gaiss, ūdens, tas tikai jāsaliek kopā un bilde būs pilnīga. Nebūsim naivi un nedomāsim, ka par pasauli jau visu zinām, ka pietiek vien uzlabot esošās zināšanas.  Tie jaunieši, kuri domā nākotni saistīt ar fiziku, lai patur prātā -  mēs dzīvojam fantastiskā laikā! Studējot fiziku, karjeras iespējas ir ļoti plašas. Var nodoties zinātnei, pētīt fundamentālus jautājumus, vai izmantot fiziku inženierzinātnēs, meklēt fizikas pielietojumu praktiskās dzīves jomās.

Piemēram, šobrīd Latvijas fiziķi kopā ar starptautisku komandu izstrādā ļoti interesantu iekārtu Eiropas Kosmosa aģentūrai, kvantu magnotometru. Līdzīgs pētījums Latvijā tiek veikts NATO drošības kontroles punktu sistēmas izveidei. Ļoti precīzi magnetometri X stundā, ja tiktu pārtraukta GPS darbība,  ļaus ļoti precīzi orientēties, izmantojot magnētisko lauku. Var pētīt kvantu fiziku un iegūt konkrētus risinājumus tās pielietošanai ikdienā. Šobrīd daudz šādu pētījumu notiek aizsardzības jomā, bet pieredze rāda, ka salīdzinoši īsā laikā šādas tehnoloģijas ienāk arī mūsu sadzīvē.