Чтобы стать ученым надо. Магия слов и чисел

Я вернулся в Москву из эвакуации в июне 1943 года. Мне было 17 лет, и я окончил 9 классов. Передо мной встал вопрос: что делать дальше? Продолжать учиться в школе не имело смысла: в следующем году мне исполнялось 18 лет, и меня должны были взять в армию. А такие юноши, как я, не имеющие опыта и малоприспособленные к жизни, попавшие на фронт, как правило, погибали в первой же атаке. (Я знал это, потому что в 1942 году полгода работал в госпитале.)

В это время, летом 1943 года, в ряде московских вузов открылись подготовительные отделения, куда принимали школьников, окончивших 9 класс. За несколько месяцев они проходили программу 10 класса, сдавали экзамены и поступали на первый курс вуза. Студентам давалась броня — отсрочка от призыва в армию: уже в 43-м году правительство понимало, что после войны стране будут нужны инженеры. В университете подготовительного отделения не было, в энергетическом и авиационном институтах прием уже был закрыт. Единственным институтом, куда можно было поступить на подготовительное отделение, был Московский электро-механический институт инженеров транспорта. Я стал его студентом и в 1944 году окончил 1-й курс.

Летом 44-го года студентов 1 курса МЭМИИТа послали на месяц на лесозаготовки под Конаково, около канала Москва-Волга. Нас, четырех человек, поселили в маленькой комнате в деревенской избе. Мы были подготовлены к тому, что нас ожидает, захватили с собой пиретрум -порошок от клопов — и посыпали им пол и стены до примерно 1 м высоты. Ночью, когда мы проснулись и зажгли фонарик, оказалось, что выше этой линии вся стена шевелилась -по ней сплошь ходили клопы. Далее выяснилось, что туалетов в деревне не существует, ни в доме, ни во дворе — всего лишь в 100 км от Москвы мы попали в средневековье.

Столовая, где нас кормили два раза в день, находилась в 3−4 км в одну сторону от деревни, а лес, где мы работали, в 3−4 км в другую сторону. То-есть нам надо было помимо работы проходить в день около 20 км. Если человек выполнял норму, он получал в день 600 г хлеба, утром кашу, вечером суп и кашу с мясом или рыбой; если не выполнял, норма хлеба снижалась на 200 г; если перевыполнял, то ему полагались «стахановские»: норма хлеба увеличивалась на 200 г и выдавалось дополнительное второе. На валке леса, чем мы занимались, выполнить норму было невозможно. Поэтому мы поступали следующим образом: один день мы сдавали десятнику лишь 20−30% нормы, а остальное прятали — ведь было неважно, насколько не выполнишь норму, зато на следующий день мы перевыполняли норму и получали «стахановские».

Перспектива стать железнодорожником меня не воодушевляла, мне хотелось заниматься физикой. Я решил поступить на заочное отделение физфака МГУ. Для этого нужно было получить разрешение в МЭМИИТе, и я легко его получил, поскольку был там на хорошем счету. Более того, мне дали свободное (не обязательное) посещение лекций, что было большой редкостью. Я поступил на заочное отделение физфака осенью 1944 года и успешно сдал зимнюю сессию, получив все пятерки.

В марте-апреле на физфаке был объявлен набор в специальную группу, куда принимали студентов из других институтов без всяких экзаменов. Причем если человек был зачислен в эту группу, то его в обязательном порядке должны были отпустить из его прежнего института и он освобождался от призыва в армию. Теперь ясно, что это был набор для атомного проекта, и происходил он до появления информации о взрыве атомной бомбы. Я попытался попасть в эту специальную группу, но получил отказ, хотя у меня было преимущество над всеми остальными студентами других институтов — я сдал первую сессию на физфаке. Также получил отказ Давид Абрамович Киржниц, будущий член-корреспондент РАН, у которого была рекомендация от Ландау.

Интересно, как он получил эту рекомендацию. Киржниц учился в МАИ. У них была преподавательница физики, которая заметила его неординарные способности. Она была знакома с Ландау, сказала ему об этом способном студенте, и Ландау пригласил его для беседы. После разговора Ландау сказал: «Я напишу письмо-рекомендацию декану физфака Предводителеву». Он взял лист бумаги, перо, сел и задумался. «Я не могу написать „Дорогой Александр Саввич“, — сказал Ландау. — Он мне вовсе не дорог. Я не могу написать „Уважаемый …“ — я его не уважаю». Он подумал еще немного, потом воскликнул: «О, я напишу ему: „Dear“ — это по-английски ничего не значит».

Весной мне пришлось сдавать экзамены в МЭМИИТе и на физфаке. Я решил экзамены по железнодорожным дисциплинам в МЭМИИТе сдать на тройку, чтобы мне потом было легче уйти. У нас был предмет «Топливо, вода и смазка», ТВС. Я его почти не учил, лишь в течение нескольких часов перед экзаменом проглядел учебник. На экзамене мне задали вопрос: «Есть смесь воды с керосином. Как отделить одно от другого?» У меня просто не повернулся язык сказать что-либо иное, чем: дать постоять, сверху будет керосин, внизу вода. Я получил пять.

Весеннюю сессию на заочном отделении физфака я сдал на пятерки и получил очень хорошие рекомендации от тамошних профессоров — Градштейна и Моденова. С осени я снова стал предпринимать попытки перейти с заочного отделения на очное. При этом я не говорил, что учусь в МЭМИИТе, а только о том, что хочу перейти с одного отделения физфака на другое.

Я пошел в Министерство просвещения, к заведующему отделом университетов. И тут мне повезло! Заведующий отделом Зацепин (увы, я не знаю его имени и отчества) оказался порядочным человеком, он сказал: «Вы хотите перейти с заочного отделения на очное? Ну и переходите». — «А Вы подпишете бумагу о том, что Вы не возражаете?» — спросил я.-«Конечно», — ответил он и тут же продиктовал текст бумаги машинистке. С этой бумагой я пошел на физфак, и тут мне опять повезло: Георгий Петрович находился в отпуске, и вместо него был другой человек. Глядя на него невинными глазами, я сказал: «Георгий Петрович обещал мне, что если у меня будет письмо из Министерства просвещения о том, что оно не возражает против моего перевода с заочного отделения на очное, то он меня зачислит студентом на физфак. Вот это письмо». — «Я оформлю приказ», — был ответ. Когда Георгий Петрович вернулся из отпуска, он уже ничего не мог поделать. Надо было уйти из МЭМИИТа, и уйти без скандала — иначе на меня были бы направлены бумаги в военкомат. Мне удалось этого добиться после семи визитов к декану и директору МЭМИИТа — железнодорожному генералу Федоренко.

Так я стал физиком. Но прошло еще много времени, пока у меня появилась надежда, что я могу стать физиком-теоретиком. Я долго колебался, но потом решился и стал сдавать Ландау теоретический минимум. Первые экзамены — вступительный по математике, механику и теорию поля — я сдал сравнительно легко. Но при подготовке квантовой механики я застрял: некоторые вопросы были мне непонятны, их надо было изучать по оригинальным статьям, книги «Квантовая механика» Ландау и Лифшица еще не было.

На 4-м курсе студентов распределяли по кафедрам. Я подал заявление на кафедру теоретической физики и был зачислен. Но вскоре пришло новое распоряжение, и меня перевели на кафедру «Строение вещества». Это было зашифрованное название, на самом деле оно означало кафедру ядерной физики и физики элементарных частиц. Тогда я очень огорчился такому переводу и пытался добиться его отмены, но потом понял, что мне опять повезло. Дело в том, что на этой кафедре разрешалось, чтобы руководителем дипломной работы был любой физик, участвующий в атомном проекте, тогда как на остальных кафедрах требовалось, чтобы он преподавал на физфаке.

На кафедре «Строение вещества» студенты предпочитали сами найти себе руководителя и с ним договориться. Киржниц и я хотели взять себе руководителя из школы Ландау. Один старшекурсник — Б. В. Медведев — дал Киржницу два телефона — Померанчука и Компанейца. И мы решили, что сначала будет звонить Киржниц, и если ему удастся договориться, то по второму телефону буду звонить я. Киржниц стал звонить Померанчуку, звонил несколько раз, но все неудачно — Померанчука не было. Тогда он позвонил Ком-панейцу, и тот легко согласился взять его своим дипломником. Мне оставалось звонить Померанчуку. Я сделал много таких звонков, и каждый раз мужской голос мне отвечал: «Померанчука здесь нет»! Уже потом, когда я стал работать в ИТЭФ, я понял, в чем было дело. Телефон, номер которого мне дали, стоял не в кабинете Померанчука, а в холле, и за ним сидел солдат. Наконец, один раз — о чудо! — тот же голос позвал Померанчука. По-видимому, в тот момент Померанчук проходил через холл или, может быть, стоял в холле и с кем-то разговаривал. Мне опять повезло! Я сказал, что я студент университета, сдал 3 курса из минимума Ландау и хочу делать у него дипломную работу. Для Померанчука тот факт, что я сдал Ландау три экзамена из теорминимума, был достаточен, чтобы взять меня в дипломники (в то время сдавших теорминимум было мало — человек 10), и он пригласил меня к себе домой для окончательного разговора. Я пришел. В тот день был сильный мороз. У меня не было шубы или пальто: я был в короткой летной курточке, под которую моя мама подшила беличий мех из старой бабушкиной шубы. Эта курточка решила мою судьбу — впоследствии Померанчук сам сказал мне об этом — я стал его дипломником.

Померанчук мне сильно помог в подготовке к экзамену по квантовой механике: он дал мне верстку тех глав готовящейся к печати «Квантовой механики», где было изложены непонятные мне вопросы. После этого квантовая механика была сдана, сдано еще несколько курсов. Я начал делать дипломную работу, тему которой мне дал Померанчук. Но у меня не было уверенности, что из меня получится физик-теоретик. Скорее наоборот, не было даже и надежды. Как говорил один из героев в книге Синклера Льюса «Эроусмит»: «Не всякий, кто работает в науке, — ученый. Лишь очень немногие». Еще в большей степени это относится к теоретической физике: одно дело — сдавать экзамены и решать задачи и совсем другое — работать творчески.

Впервые надежда, что я смогу стать физиком-теоретиком, появилась у меня во время работы над задачей, поставленной Померанчуком. Я ясно помню это мгновение -звездное мгновение в моей жизни.

Померанчук предложил мне вычислить поляризацию медленных (резонансных) нейтронов при их рассеянии на ядрах. Такая поляризация возникает за счет интерференции ядерного рассеяния с взаимодействием магнитного момента нейтрона с кулоновским полем ядра (релятивистский эффект). Амплитуда взаимодействия магнитного момента с кулоновским полем — чисто мнимая. Поэтому интерференция возможна только тогда, когда ядерная амплитуда содержит мнимую часть. Подобную задачу ранее решил Швингер, который рассмотрел рассеяние нейтронов при высоких энергиях, когда ядерное рассеяние носит диффракционный характер и его амплитуда чисто мнимая. В случае Швингера рассеяние происходило на малые углы, передаваемые импульсы были намного больше обратных размеров атома и взаимодействие магнитного момента нейтрона с атомными электронами можно было не учитывать. Померанчук предложил мне рассмотреть рассеяние нейтронов низких энергий в области резонансов, где ядерная амплитуда также имеет мнимую часть. Здесь, однако, рассеяние происходило на большие углы. Я пытался найти область, где можно было применить метод Швингера, т. е. не учитывать взаимодействие магнитного момента нейтрона с атомными электронами, но результаты были неубедительными, и я был в унынии. И сидя в читальном зале библиотеки МГУ — я ясно помню это мгновение,-я вдруг сообразил, что могу провести вычисления точно, не используя никаких приближений, — мне нужно лишь учесть атомный формфактор, и я могу это сделать.

Это была моя идея, ее не было у Швингера! И тут у меня впервые появилась надежда, что я смогу стать физиком-теоретиком.

Борис Иоффе

music : Caamora - (Disc 2) #06] The Eleventh Hour

Это перевод статьи "How to become a good theorerical physicist" голландского физика Герарда Хоофта , лауреата Нобелевской премии 1999 года за вклад в электрослабую теорию, профессора Утрехтского университета. Я хочу потренироваться в переводах и надеюсь, что эта статья будет полезна людям, интересующимся физикой, а еще надеюсь на багфиксы и русскоязычные аналоги рекомендуемой литературы в комментах.

Эта статья для молодых студентов и всех тех, кого (как и меня) волнуют вызовы, с которыми сталкивается настоящая наука. Для тех, кто (как и я) решил использовать свой мозг, чтобы открывать новое о том физическом мире, в котором мы живем. Для тех, кто решил изучать теоретическую физику.

А теперь начинаются серьезные вещи. Не жалуйтесь, что их слишком много, вы не получите вашу Нобелевскую премию нахаляву, и помните, все это вместе занимает время наших студентов на 5 лет интенсивной ботвы. Как минимум один читатель был удивлен этим утверждением, заявив, что никогда не осилит это за 5 лет, так что, несомненно, я обращаюсь к людям, которые собираются провести большую часть этого времени, занимаясь самообразованием. Помимо времени требуется интеллект, несколько больше зачаточного, потому как обычные студенты могут одолеть этот материал только под руководством терпеливых преподавателей. Необходимо делать упражнения, которые содержат некоторые из этих текстов. Делайте их, а лучше придумывайте свои, пробуйте перемудрить авторов, но, пожалуйста, воздержитесь от рассказов мне о своих альтернативных теориях, пока все не выучите: если вы во всем хорошо разберетесь, вы обнаружите, что многие из этих авторов совсем не так глупы.

Начала математики

У вас все в порядке с числами, сложением, вычитанием, квадратными корнями и т.п.?
Натуральные числа, целые числа, рациональные числа, вещественные числа, комплексные числа (очень важны!), формула Эйлера.
Теория множеств: открытые множества, компактные пространства, топология. Вы будете удивлены, узнав, насколько важную роль они играют в физике!
Алгебраические уравнения. Приблизительные методы. Разложение в ряд, ряд Тейлора. Решение уравнений с комплексными числами. Тригонометрия: sin2x = 2sinxcosx и т.п.
Бесконечно малые. Дифференцирование. Производные элементарных функций (sin, cos, exp…). Интегрирование. Первообразные элементарных функций, для которых это возможно. Дифференциальные уравнения. Линейные уравнения.
Преобразование Фурье. Использование комплексных чисел. Сходимость рядов.
Комплексная плоскость. Теоремы Коши и интегрирование по контуру (это забавно). Гамма-функция (порадуйтесь ее свойствам). Интегралы Гаусса. Теория вероятностей.
Уравнения в частных производных. Граничные условия Неймана и Дирихле.

Это все для начинающих. Некоторые из этих тем на самом деле целые курсы лекций. Многое из этого - необходимые части физических теорий. Вам не обязательно изучить это все до начала изучения того, что идет дальше, но не забудьте вернуться к тому, что пропустили.

Голдстейн. Классическая механика (3-е издание).

Classical dynamics: a contemporary approach - Jorge V. Jose, Eugene J. Saletan

Classical Mechanics - Systems of Particles and Hamiltonian Dynamics - W. Greiner

Арнольд. Математические методы классической механики (2-е издание).

Ландау, Лифшиц. Механика (3-е издание).

Оптика

Преломление и отражение. Линзы и зеркала. Телескоп и микроскоп. Введение в распространение волн. Эффект Доплера. Принцип Гюйгенса волновой суперпозиции. Волновой фронт. Каустика.

Борн, Вольф. Основы оптики.

Шен. Принципы нелинейной оптики.

Статистическая механика и термодинамика

Три закона термодинамики. Распределение Больцмана. Цикл Карно. Энтропия. Тепловые двигатели. Фазовые переходы. Термодинамические модели. Модель Изинга (отложите знакомство с техниками решения двумерной модели Изинга). Закон излучения Планка (как прелюдия к квантовой механике).

Статистическая механика

L. E. Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, 2nd ed.

R. K. Pathria: Statistical Mechanics

M. Plischke & B. Bergesen: Equilibrium Statistical Physics

Ландау, Лифшиц. Статистическая физика, том 1.

S.-K. Ma, Statistical Mechanics, World Scientific

Термодинамика

Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics 2ed - H. Callen

Thermodynamics and statistical mechanics - Greiner, Neise, Stoecker

Электроника

(только самые простые сведения об электронных цепях)
Закон Ома, емкости, индуктивности, использование комплексных чисел для их расчета. Транзисторы, диоды (как они на самом деле работают чуть ниже).

Электромагнетизм

Уравнения Максвелла (однородные и неоднородные), в среде, решение их для вакуума и однородной среды, в ящике (волноводе), с граничными условиями (отражение и преломление). Векторный потенциал и калибровочная инвариантность (исключительно важно!). Излучение и поглощение электромагнитных волн (антенна), рассеяние света.

Джексон. Классическая электродинамика (3-е издание).

Electromagnetic Fields And Waves - Lorrain and Corson

Classical Electrodynamics - W. Greiner

Introduction to Electrodynamics - D. Griffiths

Quantum Electrodynamics - 3rd ed., - W. Greiner, J. Reinhardt

Вычислительная физика

Даже чистому теоретику могут пригодиться некоторые аспекты вычислительной физики.

Квантовая механика (не релятивистская)

Атом Бора. Соотношения де Бройля (энергия-частота, импульс-волновое число). Уравнение Шредингера (с электрическим потенциалом и магнитным полем). Теорема Эренфеста. Частица в ящике. Атом водорода, решение волнового уравнения для него. Эффект Зеемана, эффект Штарка. Квантовый гармонический осциллятор. Операторы энергии, импульса, момента импульса, рождения и уничтожения, их правила коммутирования. Введение в квантовомеханическое рассеяние, матрица рассеяния. Радиоактивный распад.

Атомы и молекулы

Химическая связь. Орбитали. Атомный и молекулярный спектр, излучение и поглощение света. Квантовые правила отбора. Магнитные моменты.

Физика твердого тела

Кристаллографические группы. Отражение Брэгга. Диэлектрические и диамагнитные постоянные. Спектр Блоха. Уровень Ферми. Проводники, полупроводники и изоляторы. Теплоемкость. Электроны и дырки. Транзистор. Сверхпроводимость. Эффект Холла.

Ашкрофт, Мермин. Физика твердого тела.

Киттель. Введение в физику твердого тела (7-е издание).

Ядерная физика

Изотопы. Радиоактивность. Ядерный распад и синтез. Капельная модель ядра. Ядерные квантовые числа. Магические ядра. Изотопический спин. Теория Юкавы.

Физика плазмы

Магнито-гидродинамика. Волны Альфвена.

Математика посложнее

Теория групп, линейные представления групп. Теория групп Ли. Векторы и тензоры. Больше техник для решения дифуров, урчпов и интуров. Принцип экстремума и основанные на нем техники приближенного решения. Разностные уравнения. Производящие функции. Гильбертово пространство. Введение в функциональные интегралы.

СТО

Преобразование Лоренца. Лоренцево сжатие и растяжение времени. E = mc 2 . 4-векторы и 4-тензоры. Правила преобразования для поля Максвелла. Релятивистский эффект Доплера.

Classical Mechanics - Point Particles And Relativity - W. Greiner

Introduction to the theory of relativity and the principles of modern physics - H. Yilmaz

Квантовая механика посложнее

Гильбертово пространство. Квантовые скачки. Излучение и поглощение света. Вынужденное излучение. Матрица плотности. Интерпретации квантовой механики. Неравенства Белла. Вперед, к релятивистской квантовой механике: уравнение Дирака, тонкая структура. Электроны и позитроны. Теория БКШ о сверхпроводимости. Квантовый эффект Холла. Расширенная теория рассеяния. Закон дисперсии. Теория возмущений. Квазиклассическое приближение (метод ВКБ), принцип экстремума. Конденсат Бозе-Эйнштейна. Сверхтекучий гелий.

Quantum Mechanics - an Introduction, 4th ed. - W. Greiner

R. Shankar, Principles of Quantum Mechanics, Plenum

Quantum Mechanics - Symmetries 2nd ed. - W. Greiner, B. Muller

Коэн, Таннуджи. Квантовая механика, том 1 и 2.

J.J. Sakurai, Advanced Quantum Mechanics, Addison-Wesley

Феноменология

Субатомные частицы (мезоны, барионы, фотоны, лептоны, кварки) и космические лучи. Свойства и химия веществ. Ядерные изотопы. Фазовые переходы. Астрофизика (планетные системы, звезды, галактики, красное смещение, сверхновые). Космология (космологические модели, инфляционные теории, микроволновое фоновое излучение). Технологии детекторов.

ОТО

Метрический тензор. Кривизна пространства-времени. Уравнение гравитации Эйнштейна. Черная дыра Шварцшильда, Райсснера-Нордстрема. Прецессия перигелия, гравитационное линзирование. Космологические модели. Гравитационное излучение.

ОТО

J.B. Hartle, Gravity, An Introduction to Einstein"s General Relativity, Addison Wesley, 2003

T.-P. Cheng, Relativity, Gravitation and Cosmology, A Basic Introduction, Oxford Univ. Press, 2005

Космология

An Introduction to cosmology, 3rd Ed - Roos

Толман. Относительность. Термодинамика и космология.

Квантовая теория поля

Классические поля: скалярное, спинорное Дирака, векторное Янга-Миллса.
Взаимодействия, возмущения. Спонтанное нарушение симметрии, голдстоуновский бозон, механизм Хиггса.
Частицы и поля: пространство Фока. Античастицы. Правила Фейнмана. Сигма-модель Гелл-мана-Лоу для пионов и ядер. Петлевые диаграммы. Unitarity, Causality and dispersion relations. Перенормировка (регуляризация Паули-Вилларса, Хоофта-Вельтмана). Калибровочные поля: калибровка векторного потенциала, определитель Фаддеева-Попова, тождества Славнова, БРСТ-симметрия. Ренормгруппа. Асимптотическая свобода.
Солитоны, скирмионы. Магнитные монополи и инстантоны. Конфайнмент. 1/N разложение. Разложение операторного произведения. Уравнение Бете-Солпитера. Построение Стандартной модели. Нарушение P и CP-инвариантности. CPT-теорема. Связь спина и статистики. Суперсимметрия.курсов лекций

Michael Fowler"s (Virginia) lectures по квантовой механике.

К сожалению, некоторые из этих ссылок уже не работают. Надеюсь, что в этом случае вам поможет Internet archive . Ну и current music послушайте, конечно.

Во-первых, это углубленное изучение интересующего предмета,
во-вторых – участие в различных предметных конкурсах, олимпиадах (школьных, городских, областных и так далее),
а в третьих – возможность заниматься научной работой уже со старших классов.

Важно сделать первые научные шаги уже в школе. В старших классах самые лучшие из учащихся могут быть зачислены в «Малую академию наук». Это тот первый шаг, который поможет школьнику испытать себя в качестве настоящего ученого, исследователя. Результатом обучения здесь станет защита своей первой научной работы. А для победителей конкурса научных работ – возможность поступить в университет на льготных правах.
Настоящий ученый должен иметь широкий кругозор, прочесть большое количество книг. Конечно же, особенно важна литература «по теме». Однако нужно не просто прочесть многое, а как говорится «пропустить все это через себя», усвоив все тонкости изложенной информации.
Необходима также практическая работа в лабораториях (сперва школьной, затем в вузе) по выбранному направлению.

Проявлять любопытство. Настоящий ученый всегда дотошен до мелочей в том, что касается поиска правды. Его интересует все на свете.
Проверять и сомневаться. Настоящий ученый никогда слепо не верит какой-либо информации, особенно, если она кажется ему недостоверной. Всегда все проверять самостоятельно – важное качество для ученого.
Не останавливаться на пути познания. Постоянное самообразование, поиск новой информации, интерес к новинкам науки и техники – то чем постоянно занимается ученый.
Открывать дополнительные возможности. Освоение других видов деятельности, приобретение новых знаний и навыков пригодятся ученому. Для этого можно получить дополнительное высшее образование или окончить какие-либо специальные курсы.
Изучать иностранные языки. Знание многих языков - это преимущество, которое позволит черпать информацию не только из отечественных научных источников. В других странах часто проводятся интересные научные исследования с получением значимых результатов.
После школы будущий ученый обязательно должен поступить в достойный вуз и успешно его окончить. Там под руководством опытных преподавателей, уже состоявшихся ученых, можно узнать все тонкости и подробности в выбранной сфере познания. Важно обратить внимание, что именно в вузе открываются широкие возможности для проявления своей научной индивидуальности, для проведения самостоятельной научной работы.
В вузе необходимо стремиться принимать участие в работе научных кружков, подготовить научные работы, участвовать в научных конкурсах. Также желательно принять в студенческих научных конференциях, которые проводятся в вузе. Так можно получить представление о наиболее актуальных направлениях исследований в данной области.
Самые лучшие студенты принимают участие сначала в университетских, а затем в более крупных (в масштабе всей страны) олимпиадах по выбранной специальности. Победителям открыта зеленая дорога в студенческую науку.
Взрослая наука

Как стать ученым физиком, химиком или математиком

Каждая из областей науки по-своему захватывающая, но зависит это от индивидуальных предпочтений и наклонностей каждого.

Например, чтобы стать ученым-физиком, нужно хорошо разбираться в свойствах материалов, механике их движения, особенностях взаимодействия и уметь объяснять все это с точки зрения законов физики – вплоть до мельчайшего уровня, то есть до элементарных частиц.
Чтобы стать ученым-химиком необходимо иметь углубленное представление о химических элементах, о строении атомов и молекул, реакциях, которые происходят между различными веществами.
Чтобы стать настоящим ученым-математиком нужно любить числа и разнообразные расчеты так, чтобы видеть их даже во сне.

Как стать ученым биологом или ученым генетиком

Будущему ученому-генетику пригодятся знания в области математики, а также биологии, медицины. Если вам интересно, почему все живое выглядит именно так, почему так или иначе протекают процессы жизнедеятельности, в чем причина подверженности заболеваниям - то генетика именно та сфера, которой будущий ученый сможет посвятить себя.
Ученому-биологу открывается живой мир во всей своей красе. Необыкновенное многообразие животных, птиц, насекомых, растений, грибов, а также история их происхождения и развития – лишь немногое из того, что может заинтересовать биолога.

Как стать ученым астрономом

И наконец, одна из самых загадочных отраслей науки, которая влечет нас с детства. Это астрономия. Наверное, каждый из нас, где-то в глубине души, не раз устремлялся к звездам, неизведанным мирам и планетам. Все это открывается ученому-астроному, который изучает космос.

Для начала – интерес к изучению далеких галактик. Вот, что нужно начинающему ученому-астроному.

Как стать соискателем ученой степени

Но время обучения в вузе составляет, в среднем, всего 5 лет. А что же дальше? Науке конец?

Нет. Лучшим выпускникам вуза предоставляется право поступить в аспирантуру. Результатом здесь будет получение научной степени. Но это очень серьезный путь, так сказать «наука по-взрослому». Чтобы пройти его, нужно:

выбрать научного руководителя, который будет вести молодого ученого к заветной цели;
выбрать новую, важную, ранее не изученную тему;
досконально изучать выбранную тему;
излагать отдельные результаты своей работы в виде научных статей и докладов на крупных научных конференциях;
обмениваться опытом с другими учеными;
сотрудничать с научным руководителем, перенимать его опыт;
подготовить диссертационную работу, где будут изложены все подробности исследования;
успешно защитить эту работу перед ученым советом, в который входят самые передовые ученые в данной сфере.

Новые горизонты

Передавать опыт. После защиты диссертации перед ученым открывается следующий аспект деятельности – преподавание. Так можно передать весь свой накопленный опыт другим начинающим ученым.
Продолжать исследования . Необходимо найти такой вуз, где возможно совмещать преподавание и дальнейшие научные разработки.
Не прекращать самообразование. Научно-технический прогресс не стоит на месте. Поэтому получив научную степень, ни в коем случае нельзя расслабляться. Настоящий ученый всегда осведомлен обо всех новостях в своей сфере, а также в смежных областях науки.

Возможно Вас заинтересуют.

Казалось бы, что может быть более неблагодарным делом, чем заниматься наукой? Постоянное обучение, исследования, бумажная волокита, научные конференции – все это при минимуме дохода и ограниченном свободном времени. Но что же на самом деле привлекает молодых людей становиться учеными? Опросив своих коллег, мне удалось составить список причин, которые подвигли современное поколение .

Причина №1. Я стану великим ученым и совершу революцию в своей области

Действительно, если энтузиазм молодых людей направить в правильное русло, то можно воспитать в них гениальных . Профессия ученого наиболее привлекательна именно своей практической составляющей. Свободный выбор направления исследований принято считать несомненным плюсом научной карьеры. В отличии от любой другой сферы, в науке вектор развития не диктуется высшим . Напротив - в научной среде профессора, деканы и заведующие лабораториями поощряют самостоятельное мышление своих молодых научных работников. Более того, часто область деятельности ученого выходит за пределы чисто научной проблематики - это административная работа, преподавание, работа в промышленности, в комиссиях и т.п. Таким образом, каждый может выбрать множество различных путей развития своей карьеры с учетом того, как меняются с течением времени его интересы, приоритеты и цели.

Что же касается революционных открытий, то по статистике каждая десятая научная идея имеет большое значение для развития человечества. Непосредственное участие в научных открытиях, пусть даже очень скромных, представляет собой колоссальный опыт и дает возможность понять,оценить и насладиться происходящим в науке в целом.

Причина №2. Я буду много путешествовать, продвигая свои идеи по миру

Конференции, повышение квалификации, обучающие программы, гранты – это неотъемлемая часть научной деятельности. В результате можно действительно повидать мир, узнать много нового как для своей тематики, так и для общего развития, завязать полезные и интересные знакомства. При выборе научной карьеры перед вами открывается целая вселенная нового и увлекательного. Трудно переоценить роль профессии ученого в развитии международного сотрудничества. Члены национальных академий наук и международных научных сообществ могут преодолеть политические, религиозные и языковые барьеры, общаясь друг с другом на языке науки. Ученые могут гордиться тем, что результаты их труда объединяют мир и улучшают качество жизни людей. Кроме того, международные проблемы науки и образования привносят много интересного в личную жизнь ученых.

Причина № 3. Я буду работать в дружной команде интеллектуалов

Научная деятельность содержит мощный социальный фактор. Работа хорошей исследовательской команды не только результативна в смысле науки, но дает также ощущение второй семьи. Это совместное времяпровождение, перерывы на кофе, вечеринки, пикники. Именно во время таких неформальных встреч часто рождаются новые интересные идеи. Командные исследования способствуют установлению дружеских отношений, а отсутствие жесткой иерархии, характерное для научного сообщества, лишь стимулирует этот процесс. Общение с профессорами зачастую принимает вид наставничества, когда молодые ученые консультируются у научного руководителя относительно своих исследований и диссертационных наработок.

Причина № 4. Я буду иметь свободный график работы

Ученые в значительной степени освобождены от жесткого рабочего графика. В любое удобное время можно сделать перерыв на обед, а не обедать в строго отведенные для этого часы. Таким образом, свой рабочий день, неделю, месяц можно планировать самостоятельно. Что же касается рабочего места – зачастую кафе или даже пляж являются более благоприятным местом для работы над рукописью, чем офис, где постоянно на что-то нужно отвлекаться.

При этом нельзя недооценивать научную деятельность. Из-за того, что научная работа требует неограниченного времени, ученые чаще всего трудоголики, а не лентяи. Они утром, и вечером, и по выходным. Преимуществом такого графика является то, что можно самим определять удобное время для отдыха или для выполнения необходимых семейных дел. Это ваше время, и вы сами им управляете до тех пор, пока вы заслуживаете этой гибкости, будучи ответственным и продуктивным в своих исследованиях.

Причина №5. Я стану отличным наставником для будущих поколений

Знания в чистом виде или способ применить их на практике – это то, чем может гордиться ученый. своих знаний и наставничество также является важным вкладом в развитие общества. Каждый ученый может сделать свой собственный вклад – например, давая лекции школьникам и студентам, преподавая в университете, выступая перед широкой общественностью.

Профессия ученого имеет ряд своих особенностей, минусов и плюсов. Наука – увлекательный и всегда новый мир,который позволяет всесторонне себя развивать. Но все-таки решающим фактором при выборе профессии являются личные предпочтения, ведь очень важно любить свою работу по-настоящему.

Как известно, чтобы мало зарабатывать, надо много и упорно учиться. Так является ли работа ученого - а к ней упомянутая максима применима в полной мере (по крайней мере, в России) - достойной таких скорбных усилий? Наш ответ - «да». И вот почему: ученые обладают изрядной свободой в выборе объектов своих исследований и нетривиальными возможностями карьерного роста, а в научных лабораториях, университетах и международных сообществах царит практически пушкинский дух товарищества, вдохновляющий на то, чтобы сделать свой вклад в текущий исторический момент эпохи биологических революций. В этом эссе будут изложены девять причин, по которым карьера ученого может заинтересовать молодых людей, не ищущих легких путей в жизни.

Многих студентов привлекает карьера ученого, поскольку их больше интересует именно научная работа, а не финансовое вознаграждение как таковое . Готовящиеся встать на тернистый путь науки непременно выслушают, почему им стоит трижды подумать, прежде чем сделать этот выбор. Среди этих причин: ученому трудно найти работу, зарплата низкая, опубликовать статью трудно, написание заявок на гранты отнимет все свободное время, а вероятность получить финансирование - иллюзорна, и т.д. Подобное, конечно же, случается. Но это только одна сторона работы ученого, а ведь есть и вторая, яркая сторона - и, узнав о ней, вы получите шанс впечатлиться позитивом, который несет работа в науке.

Сомнения и неудачи, конечно же, частенько преследуют научного работника (как и представителей многих других профессий), но этот пессимизм не стоит ставить во главу угла. В профессии ученого есть абсолютно уникальные плюсы, но, прежде чем огласить весь список, хочется сделать несколько уточнений.

Во-первых , быть ученым - это не райское блаженство, а тяжелый труд, вряд ли посильный для каждого. Есть много других способов сделать карьеру, и каждый человек должен делать именно тот выбор, который максимально соответствует его собственной мотивации и стилю жизни.

Во-вторых , непременным моментом является увлеченность своей работой, потому что она как ничто другое способствует достижению хороших результатов и позитивному мышлению в случае череды неудач.

В-третьих , не всё в работе ученого так потрясающе, и не каждый рабочий день будет озарен огоньком успеха. На самом деле, не менее 95% рабочего времени ученого - это пора упорного и довольно монотонного труда, и, только сумев довести дело до точки (или хотя бы до запятой), получаешь шанс насладиться пусть небольшим, но все же открытием.

Рисунок 1. - один из самых выдающихся и продуктивных изобретателей, автор 1093 патента США. Он усовершенствовал телеграф, телефон, киноаппаратуру, разработал один из первых коммерчески успешных вариантов электрической лампы накаливания, построил первые электровозы, положил начало электронике, изобрёл фонограф. Именно он предложил использовать в начале телефонного разговора слово «алло».

Причина 1: свобода выбора направления исследований

Самая важная, равно как и наиболее привлекательная составляющая часть работы ученого - это проведение собственной исследовательской программы. В науке, в отличие от работы в компании со сложной (вплоть до «вертикальной») иерархической структурой, проекты и направления исследований, как правило, не диктуются высшим руководством. Напротив - в научной среде профессора, деканы и заведующие лабораториями поощряют самостоятельное мышление своих молодых научных работников, а не говорят им, что, когда и как делать . Свобода направлять собственные исследования в нужное русло - великое достижение, однако любая свобода требует инициативы и трезвых суждений, умения принимать решения и отвечать за их последствия.

Напоминаем: рассматривается довольно-таки идеальный случай. - Ред.

Естественно, самостоятельный выбор направления исследований сопряжен с серьезными рисками. Допустим, «не популярное» направление исследований с высокой вероятностью не получит финансовой поддержки от организаций, выдающих гранты. Однако практика показывает, при подаче заявки на грант можно формулировать свои мысли достаточно обтекаемо, чтобы заложить в них свои научно-исследовательские планы. В принципе, ученые обладают даже большей свободой в выборе своей темы, нежели труженики большинства творческих профессий. Художники, писатели и фотографы вынуждены продавать свои работы или оказывать какие-либо другие услуги, чтобы выжить. Насколько же повезло ученым, которые имеют возможность выбирать проекты, удовлетворяющие их интеллектуальные и творческие амбиции, и при этом ежемесячно получать зарплату !

Возможно, ситуация именно так и обстояла в СССР: недаром широкую популярность обрел афоризм академика Арцимовича насчет того, что «наука - это лучший способ удовлетворения личного любопытства за государственный счёт». - Ред.

Причина 2: широкие возможности карьерного роста

Работа ученого требует постоянного совершенствования личных навыков, поскольку спектр стоящих перед исследователем задач непрерывно меняется, и все эти задачи - сложные. Причем часто область деятельности ученого выходит за пределы чисто научной проблематики - это административная работа, преподавание, работа в промышленности, в комиссиях при правительстве и т.п. Таким образом, ученый может выбрать множество различных путей развития своей карьеры с учетом того, как меняются с течением времени его интересы, приоритеты и цели.

Максимальные перспективы при этом откроются перед тем, кто найдет в себе силы не оставить основной научной деятельности. Например, можно быть исследователем в лаборатории и преподавать в вузе, написать книгу, вести веб-сайт или работать на руководящей должности в биотехнологической компании. Каждый из этих видов деятельности одновременно сложный и интересный. Они позволяют развивать свои интересы и приобретать новые навыки, открывают новые горизонты, с которыми основной научно-исследовательской работе может прийти второе дыхание.

Причина 3: участие в великой эре открытий

Мы живем в захватывающее для биологов время, когда все области этой науки стремительно развиваются. Изучение строения и деятельности живых организмов - вплоть до уровня отдельных молекул и взаимодействий между ними - имеет и огромное практическое значение для жизни и здоровья человека. Непосредственное участие в научных открытиях, пусть даже очень скромных, представляет собой колоссальный опыт и дает возможность понять, оценить и насладиться происходящим в биологических науках в целом.

Важным аспектом работы ученого является и постоянное обучение, которое заключается в чтении большого количества научных статей, участии в семинарах и конференциях, посещении лекций выдающихся ученых. А это значит (конечно, при условии, что статьи хорошие, а лекции - интересные), что, работая, можно наслаждаться и вдохновляться работой других.

Рисунок 2. - выдающийся американский физик, один из создателей квантовой электродинамики. В 1943–1945 годах входил в число разработчиков атомной бомбы в Лос-Аламосе. Разработал метод интегрирования по траекториям в квантовой механике, а также метод диаграмм Фейнмана в квантовой теории поля, с помощью которых можно объяснять превращения элементарных частиц. Предложил партонную модель нуклона, теорию квантованных вихрей. Реформатор методов преподавания физики в вузе. Лауреат Нобелевской премии по физике.

Причина 4: быть частью внеполитического международного сообщества

В наши дни совершенно не важно, в каком городе или стране работает ученый. Местонахождение научной лаборатории не влияет на ее связи с мировым научным сообществом . Современные ученые живут и работают в США, Индии, Японии, Китае, Европе. И хотя все они были воспитаны в разных культурных традициях, у них есть много общего в результате постоянного обмена опытом в науке, страсти к открытиям и поиску истины. Самое интересное здесь то, что эта общность интересов основана, прежде всего, на самоорганизации, а не на каком-либо официальном партнерстве.

Хотя утверждать, что связь между общей научной провинциальностью и принадлежностью к конкретному государству совсем отсутствует, было бы наивно. - Ред.

Трудно переоценить роль профессии ученого в развитии международного сотрудничества. Члены национальных академий наук и международных научных сообществ могут преодолеть политические, религиозные и языковые барьеры, общаясь друг с другом на языке науки. Ученые могут гордиться тем, что результаты их труда объединяют мир и улучшают качество жизни людей. Кроме того, международные проблемы науки и образования привносят много интересного в личную жизнь ученых.

Причина 5: ветер странствий

Частые поездки по миру сопутствуют многим профессиям, однако в большинстве случаев это воспринимается скорее как обуза, нежели как бонус. Допустим, в деловых кругах командировка зачастую означают подготовку к взятию штурмом очередного рубежа продаж, и места в бизнес-классе не так уж сильно скрасят возникающее в результате нервное истощение. Ученые же обычно путешествуют эконом-классом, но зато они сами решают, куда и сколько им ездить. Поездки на семинары и конференции являются важным средством обмена информацией и инструментом налаживания контактов для сотрудничества, поиска партнеров и т.п. Такие поездки также довольно увлекательны и полезны еще и тем, что они дают возможность в ходе семинара лично встретиться с именитыми учеными, узнать об их исследованиях, пообедать со студентами, приятно провести время за ужином с коллегами и прочее.

На конференциях и семинарах также предоставляется возможность увидеться со старыми друзьями и завести новых. Во время этих встреч обычно обсуждаются различные научные проблемы, новые проекты, возможность сотрудничества, свежие идеи. Из таких командировок ученые возвращаются заряженными позитивной энергией, с багажом новых идей для экспериментов или с четким представлением о том, как можно продвинуть свои исследования вперед. Ну и, конечно же, семинары или научные конференции зачастую проводятся в удивительных городах и странах.

Кроме того, ученые имеют возможность совершать поездки на более длительное время (например, на год) для обмена опытом с другими исследователями и получения новых навыков. Это колоссальная возможность увидеть мир и овладеть самыми современными методиками работы. К тому же, это дает возможность выучить новые языки, ближе познакомиться с культурой разных стран и народов.

Причина 6: плечом к плечу

Рисунок 3. окончил Гарвардский университет, а диссертацию защитил в Оксфорде. В 1990 г. начал работать на физическом факультете Корнелльского университета. С 1996 г. - профессор физики и математики в Колумбийском университете. Грин читал лекции в более чем в двадцати странах, выступая как перед специалистами, так и перед широкой аудиторией. Его имя широко известно за ряд фундаментальных открытий в теории суперструн.

В сознании многих людей сложился такой стереотип ученого - это человек, который проводит малопонятные эксперименты, пребывая в глубокой задумчивости под сенью стеллажей с пробирками в пыльной лаборатории. Однако в таком представлении многое не совсем верно! Прежде всего, сегодня ученые редко используют традиционные стеклянные пробирки. Но важнее то, что научная деятельность содержит мощный социальный фактор. Работа в хорошей исследовательской лаборатории не только результативна в смысле науки, но дает также ощущение второй семьи. Это и совместные обеды, и перерывы на кофе, и празднование дней рождения, и вечеринки, и пикники с прогулками. Именно во время таких неформальных встреч часто рождаются самые интересные идеи.

Работа в лаборатории способствует установлению дружеских отношений, и отсутствие жесткой иерархии, характерное для научного сообщества, лишь стимулирует этот процесс. Научная работа дает ощущение вечной молодости, поскольку исследованиями занимаются преимущественно молодые люди: студенты, аспиранты, молодые ученые . А профессора выступают в роли маститых консультантов, учителей, наставников, - и зачастую узнают последние новинки научного мира от своих подчиненных.

По сведениям из первых рук, во многих российских НИИ возрастная структура несколько отличается от описываемой. - Ред.

Причина 7: гибкий график

Ученые в значительной степени освобождены от жесткого рабочего графика. Приход в лабораторию не диктуется, например, открытием фондового рынка. Также в любое удобное время можно сделать перерыв на обед, а не обедать в строго отведенные для этого часы. Таким образом, свой рабочий день, неделю, месяц можно планировать самостоятельно. Что же касается рабочего места - зачастую кафе или даже пляж являются более благоприятным местом для работы над рукописью, чем офис, где постоянно на что-то нужно отвлекаться.

Однако важно понимать, что такое на самом деле гибкий график: это вовсе не означает, что можно мало работать и редко приходить в лабораторию. Все как раз наоборот. Из-за того что научная работа требует неограниченного времени, ученые чаще всего трудоголики, а не лентяи. Они работают и по утрам, и по вечерам, и по выходным. Если ученый говорит: «Я буду дома через 30 минут» , это обычно означает, что ждать его следует через час, а то и позже. Но преимуществом такого графика является то, что можно самим определять удобное время для отдыха или для выполнения необходимых семейных дел. Это ваше время, и вы сами им управляете до тех пор, пока вы заслуживаете этой гибкости, будучи ответственным и продуктивным в своих исследованиях.

Кстати, свободный стиль работы также предполагает свободный стиль и в одежде. Что также не может не радовать.

Причина 8: сеять разумное, доброе, вечное

Работа ученых, как правило, сосредоточена на проблемах, которые они считают интересными, хотя есть в этом часто и доля лукавства. В отдельных случаях исследования или новые технологии могут быть сразу же внедрены в виде нового лекарственного препарата или устройства. Однако даже если эта цель и не будет достигнута, добросовестно полученные научные знания делают более глубоким понимание мира, в котором мы живем, а это обязательно принесет свои плоды в будущем. Знания в чистом виде или способ применить их на практике - это то, чем может гордиться ученый. Преподавание своих знаний и наставничество также является важным вкладом в развитие общества. Каждый ученый может сделать свой собственный вклад - например, давая лекции школьникам и студентам, преподавая в университете, выступая перед широкой общественностью.

Причина 9: будь здоров, школяр!

Большинство университетов и научных институтов основано на принципах «школярства». Являющиеся неотъемлемой частью работы ученого изучение нового, написание научных работ, преподавание и наставничество не дадут вам расслабиться и перестать впитывать новое. И если по сути своей вы вечно юны и полны тяги к знаниям, подобно студенту, то иметь такую работу - неоценимое преимущество и возможность воплотить в жизнь классическое «век живи, век учись».

Ученые облечены доверием просвещенного общества, которое делает это школярство возможным, отдавая себе отчет в том, что только «профессиональное школярство» способно сказать новое слово в промышленности и общественном укладе жизни. Долг исследователя - оправдать это доверие и усердно работать на благо всего человечества .

Редакция воздерживается от язвительных комментариев по поводу этих высоких стремлений. - Ред.

Выводы

Суммируя все вышесказанное, можно сделать вывод, что очень важно любить свою работу по-настоящему. Ведь далеко не каждый человек искренне может сказать: «Да, я люблю свою работу» . Многие люди в разных профессиях просто день за днем выполняют свои обязанности и с нетерпением ожидают выхода на пенсию. А ведь так важно, чтобы работа приносила истинное удовольствие - такое же, как и отпуск с семьей, прогулки с детьми, походы в рестораны и театр. Все это делает жизнь прекрасной и удивительной, - такой, которой хочется наслаждаться, а не ждать пенсии.

Адаптированный перевод эссе Рональда Вейла .

Литература

R. D. Vale. (2010). It"s a Wonderful Life: A Career as an Academic Scientist . Molecular Biology of the Cell . 21 , 11-14;

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства