Naukowa agora (el)
- Autor: Anna Leszkowska
- Odsłon: 154
Lubię książki popularyzujące nauki fizyczne. Szczególnie napisane przez autorów będących specjalistami w dziedzinach nauk fizycznych. Ostatnio wpadła mi rękę pozycja Kwantechizm 2.0, czyli klatka na ludzi. Autor, prof. Andrzej Dragan, zajmuje się fizyką kwantową. Pychota. Polecam nie tylko dlatego, że p. Andrzej jest Polakiem, a przyzwoita pozycja produkcji rodzimej zawsze cieszy, ale książka moim zdaniem jest naprawdę świetnie napisana.
Przytaczam z niej takie zdanie: „Wyznaję zasadę, że czego nie umiałbym wytłumaczyć własnej babci, tego po prostu nie rozumiem”. Potwierdzam, że stara się to udowodnić. Bardzo proszę wszystkie babcie o przeczytanie Kwantechizmu i dyskusję o fizyce kwantowej.
W swoim życiu z podobnym zagadnieniem kiedyś się spotkałem. Było to krótko przed wybuchem wojny, miałem sześć lat i byłem prowadzony za rękę przez moją babcię Mariannę, gdy nadleciał samolot.
- Babciu – nie wytrzymałem, pokazując kierunek skąd nadlatywał – samolot leci. Przysłoniła ręką oczy: Widzę synku, widzę, ale i tak nie wierzę - odrzekła.
Tak po raz pierwszy w życiu zetknąłem się z dylematem wiary i wiedzy. Mnie wiary wtedy może nie brakowało, natomiast wiedzy, podobnie jak mojej babci, tak. Stąd nie wiedzieliśmy, jak taka sterta metalu może swobodnie jak ptak fruwać w przestworzach. Autorem, którego liczne książki traktujące o szeroko rozumianej fizyce czytałem i mogę śmiało polecić innym jest Japończyk z pochodzenia, fizyk Michio Kaku. Zajmował się teorią strun i za swoje prace został nawet wyróżniony Nagrodą Nobla, ale znaczny rozgłos przyniosły mu publikacje popularyzatorskie, m.in. Hiperprzestrzeń, czy Fizyka rzeczy niemożliwych.
Wspominam go tu głównie dlatego, że wyróżnił on odkrycia naukowe i wynalazki o epokowym, zasadniczym dla nauki i techniki znaczeniu. Nadał im miano Technologicznej Osobliwości (TO). Zaliczył do nich odkrycia na tyle ważne, że zmieniają zasadniczo nie tylko kierunki rozwoju nauki, ale także technologię, przemysł, całe nasze życie.
Chcąc podać przykład takiego odkrycia sięgnę do publikacji innego autora - Leona Ledermana i jego książki Boska cząstka. Tak napisał w niej o odkryciu elektronu w 1897 roku przez Josepha J. Thomsona (Nagroda Nobla w 1906): „Na tym maleństwie spoczywa cały gmach współczesnej technologii”.
Rzeczywiście, chyba nie można dziś sobie wyobrazić naszej egzystencji, bez tego odkrycia. Elektronika i jej wszechstronne zastosowania przede wszystkim w energetyce są tego dowodem. Dochodzą do tego inne jej odmiany - telekomunikacja (telefon, radio, telewizja), a obecnie także komputery, Internet, sztuczna inteligencja itd. itd. Nic dziwnego, że wiek XX, kiedy jej rozwój był najbardziej burzliwy nazwano wiekiem elektroniki.
Uważam, że w moim życiu miałem wiele szczęścia. Skończyłem studia na Wydziale Elektroniki WAT i otrzymałem tam przydział do pracy w początkach lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku. Wtedy otrzymywaliśmy miejsca pracy zgodnie z przydziałami. Wkrótce (w 1960 r). skonstruowano w USA pierwszy generator fal optycznych – laser. Załączam zdjęcie tego wynalazku.
To bardzo dziwna fotografia. Dlaczego urządzenie nazwane później laserem rubinowym pokazane jest na tle twarzy jego twórcy Theodora Maimana? Podobno fotograf uznał samo urządzenie za tak proste, a nawet prymitywne, tak mało fotogeniczne, że zgodził się go opublikować tylko w tym ujęciu. A jednak był to wynalazek o przełomowym znaczeniu. Wcześniej nie potrafiono wytwarzać monochromatycznego promieniowania w zakresie optycznym. Dopiero wzmacniacz kwantowy zaproponowany w 1917 r. przez A. Einsteina okazał się do tego celu przydatny.
Gordon Gold, wizjoner techniki laserowej i pomysłodawca wielu zastosowań laserów (on po raz pierwszy użył nazwy laser) w początkowym okresie prac nad generatorami światła napisał: „Lasery będą tym dla optyki, czym tranzystory są dla elektroniki”. Nie pomylił się. Skonstruowano wiele ich rodzajów, a lasery w połączeniu ze światłowodami dały początek nowej gałęzi elektroniki – optoelektronice, przez fizyków często nazywanej fotoniką. W związku z jej szybkim rozwojem, mają oni nadzieję, że podobnie jak wiek XX nazwano wiekiem elektroniki, wiek XXI zostanie nazwany wiekiem optoelektroniki (fotoniki).
W zakresie mikrofalowym wzmacniacz i generator kwantowy był zbudowany wcześniej (pierwszy maser został skonstruowany przez Ch. Townesa w 1954 r.). Zauważono wtedy, że idea ta, może mało przydatna w mikrofalach, jest wyjątkowym darem przyrody dla zakresu fal krótszych - optycznych. Rozpoczął się wyścig w budowaniu lasera, który zaowocował szeregiem uruchomień. Pierwszym był laser rubinowy Th. Maimana.
Powracając do klasyfikacji odkryć naukowych Michio Kaku, chcę przekonać państwa, że zbudowanie lasera jest taką technologiczną osobliwością (TO), niemniej uważam, że takim odkryciom powinna zostać nadana bardziej znacząca nazwa - odkryć cywilizacyjnych. Ukierunkowują one rozwój naszej cywilizacji, wyznaczają jej nowe możliwości i perspektywy.
Odkryciom (wynalazkom) cywilizacyjnym można nadać takie cechy jak:
• Niezbędność – bez nich niemożliwy jest rozwój nauki, techniki i gospodarki, także postęp cywilizacyjny
• Niezastępowalność – brak jest innych metod, innych technik, które mogłyby zadania ich przejąć i realizować.
Laser można będzie można uznać za taki cywilizacyjny wynalazek, jeżeli będzie spełniać powyższe warunki. Chociażby jeden.
Gdyby spełniła się wizja (zapowiedź) Gordona Golda i zrealizowana została laserowa synteza termojądrowa, śmiało moglibyśmy uznać, że taki dowód został przeprowadzony. Niestety, jak wiadomo (pisałem o tym także w felietonie Maksyma) tego zastosowania mimo zaangażowania poważnych środków i długotrwałych badań w USA i na całym świecie nie udało się zrealizować.
Zrealizowano jednak cały szereg innych zastosowań lasera, niezbędnych dla potrzeb naszej cywilizacji, których lista jest długa.
Wymieńmy zatem kilka z nich: telekomunikacja światłowodowa, holografia optyczna i jej ważniejsze zastosowania, wzorce czasu i długości, pomiary odległości do satelitów i księżyca, optyczna telekomunikacja w kosmosie, wykrywanie i rejestracja fal grawitacyjnych. O niektórych z nich opowiem innym razem.
Zdzisław Jankiewicz
- Autor: Jan Cieśliński
- Odsłon: 3790
Publikujemy list otwarty do Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, jaki przekazał Redakcji „Spraw Nauki” prof. Jan Cieśliński, profesor na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku. List otwarty do Pani Prof. dr hab. Leny Kolarskiej-Bobińskiej, Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Szanowna Pani Minister,
W dyskusjach o potrzebie wzmocnienia badań naukowych w Polsce nie dostrzega się kluczowego faktu, że pracownicy naukowi uczelni wyższych od lat prowadzą swoje badania naukowe... praktycznie za darmo, gdyż pieniądze jakie Ministerstwo przeznacza dla uczelni publicznych (podstawowy składnik ich funduszu płac) nazywane są potocznie podstawową dotacją dydaktyczną (i dokładnie tak są interpretowane). Zatem badania naukowe prowadzone przez naukowców uniwersyteckich (w ramach działalności statutowej uczelni) w zasadzie nie mają źródła finansowania (drugim głównym składnikiem budżetu uczelni są bowiem dochody z płatnej dydaktyki). Granty są rozliczane odrębnie, stanowią zresztą niewielki składnik (kilka procent) budżetu przeciętnej uczelni.
Paradoksalnie, pracownicy naukowo-dydaktyczni rozliczani są przede wszystkim właśnie z działalności naukowej, zatem jest ona od nich wymuszana pod groźbą utraty pracy. W skali jednostkowej ten dysonans nie ma dużego znaczenia (pracownik otrzymuje wynagrodzenie za całokształt pracy i nie musi wnikać w źródło finansowania), ale bardzo negatywne skutki pojawiają się w skali uczelni czy wydziałów: jednostki o wysokim poziomie naukowym czy dydaktycznym są wyraźnie niedocenione. Główny płatnik, czyli Ministerstwo, zdecydowanie preferuje bowiem dużą liczbę studentów, kosztem jakości dydaktyki i badań naukowych. Uczelnie próbują amortyzować te negatywne tendencje, przesuwając część środków w kierunku „ubogich” wydziałów o profilu bardziej naukowym, ale wobec narastającego kryzysu demograficznego, wydziały „bogate” (czyli obfitujące w studentów) mogą być coraz mniej skłonne do dofinansowywania pracy naukowo-badawczej innych wydziałów. Zresztą to nie jest ich zadanie. Decyzja o tym, jaką część dotacji przeznaczyć na finansowanie misji naukowo-badawczej uczelni publicznych, należy do władz państwa: do Sejmu, rządu czy Ministerstwa. Niestety, na razie część dotacji dla uczelni publicznych przeznaczona na naukę jest bliska zeru, co stoi w sprzeczności z deklaracjami o kluczowej roli nauki dla rozwoju naszego kraju. Posiadanie wydziałów prowadzących działalność naukową na wysokim poziomie powinno się uczelniom opłacać. Obecnie często jest dla uczelni ciężarem.
Stan obecny można łatwo poprawić bez żadnych dodatkowych nakładów finansowych, przy okazji usuwając poważne wady tego stanu w zakresie prawa pracy. Wystarczy zmienić algorytm rozdziału dotacji dydaktycznej (Rozporządzenie Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 20.02.2013, Dziennik Ustaw RP, poz. 273). Gdyby dotację tę uczynić (nawet bez zmiany jej wysokości) dotacją naukowo-dydaktyczną, to od razu otrzymujemy źródło zapłaty za pracę naukowo-badawczą w ramach badań statutowych. Aby składnik naukowo-badawczy tej dotacji spełniał motywującą i pro-jakościową rolę powinien być dzielony proporcjonalnie do efektów badań naukowych, czyli np. proporcjonalnie do przyznanych środków na badania statutowe (BST), bo właśnie one odzwierciedlają kategorię naukową i potencjał badawczy wydziałów czy uczelni. Wtedy strumień pieniędzy z Ministerstwa w znacznie większym stopniu popłynąłby w kierunku uczelni i wydziałów prowadzących działalność naukową na wysokim poziomie.
Obecny algorytm podziału dotacji dydaktycznej ma też wiele innych wad, sprawiających, że jest on anty-jakościowy i anty-rozwojowy (wbrew deklarowanym intencjom). Na przykład:
- Składnik dostępności kadry. Wprowadzony w roku 2013 składnik jest, wbrew pozorom, wyjątkowo anty-jakościowy. Skomplikowana, hermetyczna postać ukrywa zaskakującą treść: uczelnie, w których na jednego pracownika przypada więcej studentów otrzymają z tytułu tego składnika... większą dotację. Aby to zilustrować, rozważmy dwie uczelnie mające po 1000 nauczycieli akademickich, przy czym pierwsza ma 13 000 studentów, a druga 48 000 studentów. Logika i zdrowy rozsądek sugerowałyby, że uczelnia pierwsza ma bardziej dostępną kadrę i powinna dostać jakąś premię z tego tytułu. Inną logiką kierowali się autorzy algorytmu. Bardziej „dostępną” kadrę ma ich zdaniem ta druga uczelnia i to ona dostanie aż 3 razy więcej środków w ramach tego składnika. W praktyce jest to więc dodatkowy składnik studencki. Co więcej, wlicza się tu także studentów zaocznych (w składniku studenckim ich nie ma). Zatem obecna forma składnika dostępności kadry preferuje (wbrew jego nazwie) uczelnie o dużej liczbie studentów, zwłaszcza zaocznych. Nie uwzględnia się też oczywistego faktu, iż osoby pracujące na wielu etatach, czy osoby dojeżdżające z innych ośrodków, są o wiele mniej dostępne studentom.
- W składniku kadrowym liczy się teraz jakąkolwiek kadrę nauczycielską (od magistra, poprzez wieloetatowców, po osoby w wieku emerytalnym). Ale nie znaczy to, że finansowane są wszystkie etaty. Wręcz przeciwnie, z danych mojej uczelni wynika, że profesor nie generuje w tym algorytmie nawet połowy swojego wynagrodzenia brutto. To samo dotyczy innych etatów. Niestety algorytm faworyzuje osoby mające dwa lub więcej etatów: do każdego z ich etatów na uczelni publicznej dopłaci podatnik. Zatem w sumie budżet państwa (wbrew deklaracjom) łoży znacznie więcej na takiego wieloetatowca, niż na pracownika zaangażowanego w pracę naukową i dydaktyczną w swym jedynym miejscu pracy. Może warto byłoby, aby algorytm finansował w pełni przynajmniej niektóre etaty (na przykład etaty profesorów poświęcających cały swój czas pracy na jednej uczelni)?
- Duża stała przeniesienia C=0.65 jest bardzo anty-rozwojowa. Nie opłaca się zatrudniać nowych pracowników (państwo nigdy w pełni nie zrekompensuje inwestycji w nowy etat), natomiast opłaca się zwalniać kadrę. Nie dość, że uczelnia oszczędza na każdym zwolnionym etacie, to jeszcze budżet jej dopłaca w latach kolejnych. Wydaje mi się, że stała przeniesienia powinna być równa C=0 dla składnika kadrowego. Umożliwi to płynniejszą wymianę kadry między uczelniami, da impuls pro-rozwojowy dobrym uczelniom, chcącym się rozwijać.
Algorytm powinien promować działania władz uczelni korzystne dla rozwoju nauki i edukacji. Obecnie jest wręcz przeciwnie. Algorytm premiuje przede wszystkim jeden kierunek działania: obniżkę kosztów kształcenia studentów, zwalnianie kadry naukowej i dydaktycznej, wzrost pensum i nisko opłacanych godzin nadliczbowych, czy wręcz „umowy śmieciowe”.
Zmiany są pilne i konieczne, tym bardziej, że formalny brak finansowania czasu pracy poświęconego na badania naukowe wydaje się być sprzeczny z Ustawą Prawo o Szkolnictwie Wyższym (badawcza rola uczelni), Kodeksem Pracy (za wykonaną pracę należy się zapłata), Konstytucją czy prawami człowieka (wymuszanie darmowej pracy). Niezależnie od zmiany strategicznej, jaką jest docenienie roli pracy naukowo-badawczej, warto niezwłocznie zmienić ewidentną pomyłkę, jakim jest opisany wyżej składnik „dostępności kadry” (choć ponoć nie jest to błąd, tylko czyjeś świadome działanie).
Co więcej, algorytm zmodyfikowany w zarysowany wyżej sposób pozwoli na odpowiednie (proporcjonalne do potencjału naukowego i osiągnięć) finansowanie działalności naukowej poszczególnych uczelni, bez potrzeby arbitralnego dzielenia ich na zawodowe, badawcze czy ośrodki wiodące.
Z wyrazami szacunku Jan Cieśliński, profesor na Wydziale Fizyki, senator Uniwersytetu w Białymstoku Białystok, 15 stycznia 2014 roku
- Autor: Anna Leszkowska
- Odsłon: 4039
Z dr. Andrzejem Siemaszką, dyrektorem Krajowego Punktu Kontaktowego rozmawia Anna Leszkowska.
- Autor: Anna Leszkowska
- Odsłon: 235
Jajko kojarzy mi się zawsze ze smacznym posiłkiem. Lubiłem i lubię jajka. Całe życie ze smakiem do nich wracam. W dzieciństwie matka robiła mi czasem kogel-mogel. Później już jako student WAT biegałem często do Biedronki (to był bar mleczny na parterze w bloku 4 - dziś dom studencki nr 5 w WAT, a nie supermarket) i zjadałem makaron na maśle i dwa sadzone. Teraz też nie stronię, częściej jednak zjadam gotowane na miękko.
Na pewno zdarzało się wam kiedyś rozbić skorupkę jajka. Mogliście wtedy zauważyć wewnątrz skorupki, pod błonką ją wyścielającą istnienie wybrzuszenia. Taki niewielki, lecz wyraźnie widoczny pęcherzyk. Jako dzieciaka intrygowało mnie, po co jest tam ten pęcherzyk. Dziś wydaje mi się, że wiem.
Z grubsza mówiąc, wewnątrz jajka znajdują się dwa ośrodki: ciekły (białko i żółtko) oraz ów pęcherzyk wypełniony gazem. Kura, podobnie jak my, oddycha, pobierając z powietrza tlen. Ma w takim razie nadmiar dwutlenku węgla i azotu. Zapewne te gazy znajdują się w tym pęcherzu, chociaż nie jest to ważne. Ważne, że jest to gaz. To wszystko znajduje się w skorupce, która jest ciałem stałym, niezbyt niestety wytrzymałym mechanicznie.
Jajko poddawane jest zmiennym warunkom atmosferycznym, charakteryzującym się stosunkowo dużymi zmianami temperatury. Ta powoduje rozszerzanie się ciał, czyli zmianę ich objętości. Najwięcej w jajku jest cieczy i największy będzie przyrost jej objętości. Z drugiej strony, ciecze nie są ściśliwe i zmiana temperatury w zamkniętej przestrzeni spowoduje nie zwiększenie objętości (nie ma gdzie - skorupka), ale wzrost ciśnienia, które spowoduje pęknięcie skorupki i zniszczenie jajka.
To wszystko by się zdarzyło, gdyby nie było owego gazowego pęcherzyka. Gaz ma tę własność, że może w pewnych granicach zmieniać objętość, bez istotnych zmian ciśnienia - jest ściśliwy. Popatrzcie państwo, jak przez maleńki pęcherzyk znajdujący się w jajku chroni się jego istnienie. I stało się wszystko jasne?
Nie do końca. Intryguje mnie, czy i skąd wie o tym wszystkim kura? Czy kura powinna wiedzieć? W wytworzeniu jajka bierze udział tylko kura. Nawet kogut do tego nie jest potrzebny. Kura i tylko kura. W takim razie powinna wiedzieć.
Nie wiem, czy wszyscy gotowi są ze mną zgodzić się w tej kwestii. Pewno będą wątpliwości, a nawet dylematy. Nie jedyne. Nawet w odniesieniu do kur. Jeden ze znanych, nierozstrzygniętych dylematów, to, co było pierwsze: jajko czy kura? Te „kurze dylematy” traktowane są tu jako żart, choć nie do końca.
Z inżynierskiego punktu widzenia moglibyśmy sobie wyobrazić kurę jako doskonały automat produkujący jaja. Wtedy wszystko jest możliwe. Kurze dostarczamy budulec, niezbędne składniki, a ona produkuje określone wyroby. Mam wrażenie i zapewnie nie tylko ja, że kura spełnia jeszcze inne funkcje i robi coś więcej niż tylko jajka. Wcześniejsze założenie jest modelowe i dotyczy jajek. Inne zadania kury można modelować w dalszych krokach.
Zatrzymajmy się na pierwszym modelu jako przykładowym. Musimy w takim razie dodatkowo założyć, że istnieje architekt, budowniczy. Taki superkogut, który ten kurzy automat wytworzył i zaprogramował. Ja nie żartuję i nie zwariowałem. Kiedyś, gdy próbowałem zgłębiać tajniki filozofii materialistycznej, trafiłem na dzieło Karla Kautskiego (tytułu, niestety, już nie pamiętam), w którym chcąc uzasadnić, że boga wymyślili ludzie, dowodził, iż bogiem kur z pewnością byłby kogut. Może to ten superkogut zaprogramował naszą kurę. Jak widzimy, kury są uwiecznione także w dziełach filozofów.
Posądziłem superkoguta, że zaprogramował kury-automaty do znoszenia jaj, a nieludzkimi programistami mogą być, niestety, tylko ludzie. Zwróćcie uwagę na fermy kurze. Niskie rozległe budynki z maleńkimi, wysoko umieszczonymi okienkami. Wewnątrz pełno kur, jedna przy drugiej. Na podłodze, nie wysoko na grzędach jak było u moich rodziców na wsi. Siedzą, jedzą, piją,…… i znoszą jajka, które zapakowane mają napis: z wolnego wybiegu. Rzeczywiście, jeżeli nawet biegają tam te kury, to bardzo wolno.
Chyba za daleko zabrnąłem. Oczywiście, z superkoguta należy zrezygnować. To żart. Żart nie żart, a problem, który nazwałem tu kurzym paradoksem, naprawdę istnieje. Takich „paradoksów” jak z przytoczonym jajkiem w przyrodzie jest multum.
Zdzisław Jankiewicz