Для начала надо поступить в Институт лазерных и плазменных технологий МИФИ (ЛаПлаз) – институт, где много физики (его День открытых дверей пройдет 18 января). Здесь есть образовательные программы, связанные с физикой плазмы, лазеров, конденсированного состояния вещества, метрологии, физикой атомных и молекулярных систем, взаимодействия лазерного излучения с веществом…
Но в любой отрасли науки нужна теория. Одна из образовательных программ ЛаПлаза – «Теоретическая физика и математическое моделирование». Кому она подойдет, что изучают в ходе программы и где потом работают ее выпускники?
Теоретическая физика – это инструмент описания природы, который используется во всех физических направлениях. На кафедре теоретической ядерной физики Института ЛаПлаз внутри этой образовательной программы учат профессиональному подходу к описанию самых разных физических явлений и систем – от элементарных частиц до физики плазмы, от квантовых компьютеров до экстремально сильных электромагнитных и гравитационных полей. «У нас изучают физические принципы и математические методы, используемые для построения физических теорий. Любое направление исследований в физике – это синтез эксперимента и теории. Каждая из двух частей этой синтетической конструкции не могла бы развиваться в изоляции: эксперимент без теоретического осмысления его результатов – не слишком полезен, а теория без экспериментальной проверки ее предсказаний – быстро уходит в дебри математических абстракций», – объясняет заведующий кафедрой теоретической ядерной физики, руководитель образовательной программы, доктор физико-математических наук, профессор Сергей Попруженко.
Чем занимается теоретическая физика? Она анализирует экспериментальные данные, перекладывает наблюдаемое на математический язык, строит модели физических явлений, делает на их основе новые предсказания. Последнее особенно важно: теория плодотворна, если она не только может описать то, что уже известно, но и обладает предсказательной силой. В этом постоянном синтезе теории и наблюдений и развивается настоящая наука.
Причем здесь математическое моделирование? Сейчас оно становится важнейшим инструментом теоретической физики и вообще почти любого подхода к познанию окружающей действительности. Пятьдесят лет назад любой человек, работающий в области физики, математики и инженерии имел при себе логарифмическую линейку, таблицы Брадиса, немного позже – калькулятор. На смену этому сегодня пришла когнитивная компьютерная наука – огромный набор численных инструментов, позволяющих не просто ускорить решение задач, но и взяться за такие, исследование которых без использования компьютера было невозможно. Аналитические компьютерные вычисления, численное моделирование, нейросети и искусственный интеллект естественным образом вошли в инструментарий физика-теоретика.
«Наша образовательная программа «Теоретическая физика и математическое моделирование» начинается с 3 курса. Цель – сложная, но достижимая – основательно изучить все разделы современной физики, научиться решать сложные задачи, используя и аналитические, и численные инструменты. Язык физики – это математика. Поэтому у нас самая насыщенная классической математикой программа в МИФИ. По интенсивности учебной нагрузки здесь с нами может конкурировать, пожалуй, только ФизТех», – считает Сергей Попруженко.
Где работают выпускники кафедры теоретической физики? Во-первых, интенсивное и одновременно широкое образование способствует интеллектуальному развитию человека, поэтому выпускник этой кафедры может успешно работать и не по специальности, и таких примеров очень много: среди выпускников есть успешные бизнесмены, руководители предприятий, многие занимают ведущие позиции в IT-отрасли. Во-вторых, если говорить именно о науке, то выпускники кафедры работают везде, где развиваются фундаментальные физические направления: это крупные физические установки в России и за рубежом (ОИЯИ в Дубне, НИЦ «Курчатовский институт», институты Российской Академии наук, МФТИ, лазерная установка «Apollon» во Франции и др.). Многие работают в космической отрасли, один из выпускников кафедры участвовал в программировании марсохода третьего поколения Curiosity.
Кому подойдет эта образовательная программа? Школьнику, которому интересно решать сложные задачи по физике и математике. Сложная задача – это не та, где требуется найти численный ответ, подставив данные в известную формулу, а такая, где нужно понять, что вообще надо делать, какие законы физики здесь будут работать, как построить адекватную модель физического эффекта. Важнейшее показание к тому, что человек имеет призвание к занятиям теоретической физикой – это интерес к построению физических моделей. Именно этим и занимаются физики-теоретики.