Среди преподавателей нашего университета ежегодно определяется лидер по международному признанию публикаций - по показателям цитирования в наукометрических базах. По итогам прошлого года победителем этого конкурса стал исполняющим обязанности заведующего кафедрой общей физики и физики твердого тела доктор физико-математических наук, профессор Вячеслав Николаевич Горшков.
С ним беседует наш корреспондент.
- Расскажите сначала о себе.
- В 1970 году окончил физический факультет Ростовского-на-Дону университета. Получил диплом по специальности "физик-теоретик". После окончания университета два года служил в армии. Далее - работа в вычислительном центре, аспирантура Института физики Академии наук Украины, защита кандидатской диссертации, затем докторской. На основе компьютерного моделирования физических процессов занимался исследованиями в области плазмы полупроводников, мощных газовых лазеров, плазмооптики, нелинейной електрогидродинамики, физики оптических вихрей.
Работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Ланлу) США (штат Нью-Мексико) и в Центре материаловедения (CAMP) при Clarkson University в городе Потсдам (штат Нью-Йорк) . В 2007 начал работать в КПИ на должности профессора кафедры общей физики и физики твердого тела по совместительству, с 2008 г. - на постоянной основе, с лета 2014 - и.о. заведующего кафедрой. С Ланлу и CAMP сотрудничаю и сейчас - на основании договоров о сотрудничестве этих научных центров с КПИ им. Игоря Сикорского. В Clarkson University я и сегодня - Research Professor (без оплаты).
- А что это были за исследования, на результаты которых так часто ссылаются?
- Это прикладные исследования, что выполнялись в американских научных центрах, целью которых была разработка определенных приборов или технологий. Но эти прикладные применения базировались на глубоких фундаментальных исследованиях. В Лос-Аламосе я входил в группу физиков, которая разрабатывала основы магнито-резонансной микроскопии, оптических коммуникаций в турбулентной атмосфере, спинтроники, оптических метаматериалов, устройств МРТ (томографии) в микротеслових магнитных полях (в существующих применяют поля в 2-3 Тл). В Clarkson University - исследования по физике и управляемого синтеза коллоидных частиц и систем наночастиц, результаты которых могут использоваться в технологиях, применяемых в медицине, микроэлектронике, пищевой промышленности.
- Какие эпизоды в Вашей работе вам запомнились: достижениями, курьезами или какими-то необычностями?
- Запомнилось начало работы в США. Мне "подбросили" две проблемы: динамика роста коллоидов (Потсдам) и квантовомеханическая задача по эволюции матрицы плотности (Лос-Аламос). Эти проблемы ко мне долго не могли решить в результате просто астрономического времени расчетов и многочисленных неустойчивостей. Мне удалось переформулировать математическую модель в первом случае и так изменить постановку задачи с сохранением ее физической сути во втором, что время работы новых алгоритмов сократился в 10000 (десять тысяч!) Раз.
О курьезах. Дважды я очень удачно делал ошибки в программах. Один раз не добил нуля при введении параметров, во второй - перепутал знак в математическом выражении (фазовая маска с дефокусуючей стала фокусующей). Если бы я все сделал правильно - не поймал бы сверхполезных эффектов и не было вовремя создано плазменную линзу на слабых магнитных полях для фокусировки тяжелых ионов с рекордными параметрами и оптической связи с использованием комбинированных оптических вихрей.
Необычности ... Вы представляете возможный эффект от колебания кончика кремниевой палочки с микронным сечением и длиной в 300 микрон, если амплитуда колебаний при температуре 4 Кельвина равняется примерно трем сотым ангстрем (в тридцать раз меньше размера атома водорода)? С моим коллегой по Лос-Аламосу (был моим дипломником в 1994 году) мы этот эффект увидели и нивелировали до смешного просто через закрепление на этом кончике относительно большой массы. Таким образом было ликвидировано "узкое место",что на каком-то этапе делало недостижимым регистрацию одиночного электронного спина средствами магнито-резонансной микроскопии (экспериментальные работы выполняла фирма IBM).
- Как Ваши научные исследования влияют на Вашу преподавательскую деятельность?
- Меня пригласили на ФМФ КПИ как специалиста по компьютерной физике, с целью развивать здесь это направление. В этом году на предложение руководства университета мы подготовили пакет документов для подготовки специалистов по направлению "Компьютерное моделирование физических процессов". Компьютерное моделирование в наше время применяется во многих отраслях и специалисты по данному направлению имеют широкое поле для деятельности. Следует только помнить, что актуальные проблемы не подстраиваются под твои знания и опыт, и самому искать интересные задачи и постоянно расширять сферу применения своих знаний и умений.
Например, в этом году мы с коллегой из Clarkson University опубликовали три работы биологического направления. Кстати, на компьютерных моделях установили роль так называемых senescence ( "состарившихся») клеток в живой ткани, о чем одновременно с нами было опубликовано экспериментальную работу в журнале «Nature», выполненную другими исследователями. В этом году также установлены связи с London Imperial College в сфере акустических метаматериалов (проработал там весь май, подготовили к публикации две статьи). Один из его профессоров приедет в КПИ как Visiting Professor с циклом лекций по материаловедению (замечу - без оплаты труда и за свой счет).
Перечисленные контакты не дают "заржаветь" самому и позволяют держать студентов в "тонусе" сегодняшнего дня. Фрагменты уже завершенных исследований выделяю в отдельные задания для практических занятий студентов с численного моделирования. Стараюсь привлекать их к текущим проектам, которые разрастаются по многим направлениям. Не всегда это легко и удачно, потому что, как говорил, "не проблема под нас, а мы в проблему". Все мои аспиранты из КПИ по 4-6 месяцев проходят стажировку в Лос-Аламосе. Защищенные диссертации также связаны с общими научными темами. Несколько наших выпускников работают в Clarkson University. Есть дальнейший спрос на наших выпускников не только в Clarkson University, но и, например, в Мичиганском университете (входит в первую двадцатку мира) как post-graduate student. Есть такие, которые очень успешно работают в IT-сфере в Украине.
Чтобы студенты могли на высоком уровне заниматься численным моделированием, стараюсь воспитывать в них глубокие качественные представления о физических процессах, умение найти по крайней мере логичный ответ на вопрос: "А что случится если?" даже тогда, когда "еще не все знаю / изучил". Стараюсь развить у студентов умение увидеть "что с чем и как" связано в явлениях, прежде чем браться за их математическое описание. По этой причине читаю с удовольствием молекулярную физику на втором курсе. Там есть пространство для "курса молодого бойца", но очень беспокоит уровень преподавания физики в школе.
- Чтобы Вы посоветовали студентам, которые хотели бы стать учеными?
Современная физика (лучше сказать - наука) развивается в основном на основе компьютерного моделирования явлений. Поставленная задача распадается на три составляющие (этапы).
1. Достаточно точное математическое описание процесса. 2. Реализация необходимых расчетов за "конечное" время. 3. Тщательный анализ взаимодействия различных факторов, влияющих на ход процесса, и поиск "рычагов" управления процессом. Наиболее сложным и интересным является первый этап, требующий знания физики, математики, развитого воображения, интуиции ...
Все вышеназванное требует учиться физике, а не временами "приходить в гости" в КПИ. Кстати, она, при серьезном отношении, даст вам опору для успешной деятельности, где бы вы ни работали (кто знает, куда кого судьба занесет). Как утверждают великие педагоги, задача образования не в том, чтобы набить ученика фактами-формулами, а научить реализовывать пп. 1-3 выше. Чтобы не было так, как случилось в американской школе. Джона попросили привести три доказательства того, что Земля круглая. Он ответил учителю: "Во-первых, об этом говорили вы, во-вторых, об этом говорили мне дома, и, наконец, так написано в книге".