— Panie Profesorze, czy ma Pan w domu komputer?
Andrzej Wróblewski: — Oczywiście, że mam. Używam ich w pracy naukowej i bawię się nimi, kiedy tylko pozwala mi na to czas.
— A inni polscy fizycy?
AW: — Większość szybko zaakceptowała komputer. Np. profesor Jerzy Pniewski, senior naszego wydziału, który już od trzech lat jest na emeryturze, uwielbia po prostu pracę z komputerami i rozwiązuje na nich w domu większość problemów, którymi się zajmuje. Oczywiście młodsi koledzy częściej na ogół niż moje pokolenie interesują się programowaniem. Mają na to więcej czasu. Niektórzy tak mocno wciągają się w zabawę z komputera, że zapominają na pewien czas o fizyce... Na szczęście są to wyjątki. Znacznie większej liczbie właśnie komputer dał możliwość opracowania ciekawej pracy magisterskiej czy doktorskiej, czy nawet — jak w przypadku doktora Ryszarda Kutnera — habilitacji.
— Większość uczniów szkoły średniej nie kojarzy sobie jednak fizyki z komputerami. Jest to dla nich raczej dziedzina wiedzy opisywana przez precyzyjne wzory analityczne. Do otrzymania wyników zadania po kilku podstawieniach i przekształceniach algebraicznych potrzebny jest co najwyżej kalkulator programowalny. Czy zatem zastosowanie komputerów w fizyce nie jest odstępstwem od opisu dokonywanego poprzez „czyste wzory” i przyznaniem się do tego że za jego pomocą nie uda się opisać przyrody?
AW: — Nie można przez „czystą fizykę” rozumieć tylko tego, co da się opisać wzorami takimi, jakie znamy z mechaniki Newtona. Istnieje wiele praw fizycznych, które nie są prawami deterministycznymi lecz statystycznymi. Opisują one m.in. szereg zjawisk zachodzących w mikroświecie. Nawet tak prostych efektów jak przejście elektronu przez kryształ nie da się opisać wzorem, który ściśle przewidziałby, co się z tym elektronem stanie.
Jest jednak trochę racji w tym, co pan powiedział. Mogę podać przykład ze swojej dziedziny. Oddziaływania na poziomie najmniejszych cząste-czek-kwarków i partonów nie doczekały się w ogóle jeszcze spójnej teorii. W tej sytuacji problemów z tej dziedziny nie rozwiązuje się analitycznie lecz wyłącznie za pomocą komputerów i to tych największych. Przydałyby się zresztą jeszcze potężniejsze, nawet CRAY-a.
Całym wielkim działem fizyki, który nie może się dziś obejść bez komputerów, jest także fizyka statystyczna.
— Tam wkroczyły one w pierwszej kolejności?
AW: — Tak, w metodach statystycznych fizyki jądrowej, a dokładnie podczas prac nad projektem „Manhattan” budowy pierwszej bomby atomowej. Trzeba było wówczas odpowiedzieć na pytanie: jak zachowują się neutrony w reaktorze jądrowym? Zderzenia tych neutronów są sprężyste. Ale neutronów tych w reaktorze jest ogromna, nieznana zresztą dokładnie liczba. Dlatego właśnie postanowiono posłużyć się statystyczną metodą MonteCarlo której jednym z twórców był polski matematyk Stanisław Ułam.
— Nazwa kojarzy się z hazardem.
AW: — Bo to jest coś w rodzaju hazardu. Metoda ta jest jednak szeroko stosowana do dziś nie tylko do obliczeń lecz także przy planowaniu eksperymentów podczas tzw. akceptacji aparatury.
— Przykłady podane przez pana Profesora dotyczą mikroświata. A w skali makro?
AW: — Tu także często piękne równania opisujące zachowanie się obiektów nie dają się rozwiązać analitycznie i trzeba sięgać po komputer. W skali „super makro” komputery też są pożyteczne. Oddały duże usługi kosmologii przy modelowaniu wczesnych etapów rozwoju wszechświata.
— I wszystko to o czym mówiliśmy jest fizyką komputerową?
AW: — Oczywiście, że nie. Do niedawna całą fizykę podzielić można było na teoretyczną i doświadczalną. W pierwszej opisujemy świat za pomocą formuł, czystej matematyki, w drugiej badamy go poprzez doświadczenia. Natomiast fizyka komputerowa charakteryzuje się tym, że komputer nie pomaga w przeprowadzeniu rachunków lub eksperymentu, lecz jest jedynym narzędziem naukowca. Zgodność wyników z doświadczeniem sprawdza się korzystając z dorobku innych.
— Istnieje wszakże podział fizyki na wiele działów nie ze względu na metody, lecz przedmiot badań. Jest biofizyka, astrofizyka, fizyka ciała stałego, optyka itp. Czy fizyk komputerowy musi umieć poruszać się w każdym z tych działów?
AW: — Raczej można mówić np. o fizyce teoretycznej ciała stałego, fizyce doświadczalnej ciała stałego i fizyce komputerowej ciała stałego. Pojawiła się zatem nowa metoda badawcza, tradycyjny zaś podział na działy pozostał. Fizyka komputerowa to część czegoś, co dzisiaj nazywamy „wiedzą komputerową” — „computer science”.
— Zamierzają panowie w waszym wydziale powołać pierwszą w naszym szkolnictwie wyższym specjalizację „fizyka komputerowa”. W świetle tego, co dotąd powiedzieliśmy nie tylko jednak absolwenci tej specjalności posługiwać się będą komputerami — jest to narzędzie każdego fizyka.
Ryszard Kutner: Wszyscy studenci fizyki mają zajęcia z komputerami. Na II semestrze I roku uczą się posługiwania mikrokomputerem profesjonalnym IBM PC XT, a także pisania programów w Fortranie, BASIC-u, PASCAL-u itd. Przez cały III rok natomiast prowadzone są zajęcia z metod numerycznych fizyki.
Specjalność fizyka komputerowa będzie oczywiście bardziej niż inne nasycona metodami numerycznymi. Z pomocą komputera studenci rozwiązywać będą naprawdę skomplikowane problemy z różnych dziedzin fizyki. Chcemy, by nasz absolwent był ekspertem nie tyle w dziedzinie kompilatorów czy syntaktyki języków lecz praktycznego wykorzystania komputerów, by potrafił bez trudu zastosować je nawet poza fizyką np. do sterowania robotem, czy linią produkcyjną. Jesteśmy przekonani, że nasi absolwenci nie tylko będą mogli uprawiać fizykę, ale także znaleźć sprawiającą im zadowolenie pracę wszędzie tam, gdzie są w użyciu komputery. Metody komputerowe np. optymalizacyjne, symulacyjne itd. stosowane w fizyce mają charakter bardziej uniwersalny, mogą być przeniesione do wielu dziedzin medycyny, ekonomii, socjologii, technologii.
— A sprzęt? Taki program zajęć z komputera musi zakładać jego pełną dostępność dla wszystkich studentów.
Roman Szwed: Bez sprzętu w ogóle nie moglibyśmy mówić o fizyce komputerowej. Uczenie jej na „sucho” byłoby oczywistym nonsensem. Dziś mamy już ok. 50 IBM-ów PC XT i AT, 3 SM-y oraz końcówki znajdującego się w Świerku dużego komputera CYBER i BASF-ów z ośrodka informatyki UW. Te ostatnie są już maszynami o dużych możliwościach z 8 megabajtami pamięci operacyjnej. Chcielibyśmy dokupić jeszcze np. komputery typu VAX i płytki wektorowe do IBM PC AT.
RK: — Na świecie tworzy się centra przy wielkich komputerach i równolegle stawia na mikroin-formatykę. Tą ostatnią drogą idą mniejsze ośrodki, takie jak nasz. Nie są one jednak bez szans zważywszy na olbrzymi postęp w dziedzinie konstrukcji mikrokomputerów. Już dziś myśli się o wyposażeniu ich w compact dyski komputerowe, które zapewnią im pamięć rzędu gigabajtów, wprowadza transputery powodujące, że IBM PC AT stają się komputerem wektorowym. Niedługo zapewne dorównają swoimi możliwościami dzisiejszym potężnym CRAY-om.
AW: — Dobrze byłoby dysponować i mikrokomputerami i potężnym centrum obliczeniowym, ale to co mamy też oddziaływuje na wyobraźnię młodych ludzi. Potrafią ją pobudzić przecież i komputery domowe.
— I tych nie brakuje chyba na wydziale fizyki. Macie państwo jak słyszałem, pracownię dydaktyki komputerów szkolnych. Czy można zrewolucjonizować przy ich pomocy nauczanie fizyki w szkołach?
AW: — Już 10-15 lat temu widziałem jak można wykładać za pomocą komputera. W jednym z niemieckich uniwersytetów komputer pokazywał rozwiązania równań Keplera przy zmianie np. stałej grawitacji. Studenci mogli obserwować jaki byłby nasz układ słoneczny, gdyby ją podwoić. Taka metoda pokazywania świata i jego praw weszła już do o wiele bardziej zaawansowanej fizyki. Właśnie tłumaczony jest na język polski podręcznik „Mechanika kwantowa w obrazkach”. Są w nim wzory, ale także „filmy” komputerowe pokazujące takie zjawiska jak np. przechodzenie cząstki przez barierę potencjału, rozpraszanie itp.
Dydaktyka komputerowa jest fascynująca. Można dzięki niej np. zobaczyć, jak wyglądałby świat, gdyby inna była prędkość światła, być niemalże bogiem stworzonego przez siebie świata.
— Fizycy mogliby przybliżyć taką dydaktykę polskiej szkole np. przez opracowywanie dla niej odpowiednich programów.
RK: — Niełatwo przekonać naukowca, by zajął się dydaktyką, ale czasem udaje się to zrobić. Nie wolno nam jednak przestraszyć nauczycieli, którzy wiedzą dobrze, że komputery pojawić się muszą zamiast czegoś. Programy szkolne są już i tak przeładowane.
A.W. Prowadzimy w szkołach kółka komputerowe. Sądzę, że one właśnie mogłyby opracowywać programy dydaktyczne. To może być naprawdę bardziej pasjonujące od gier.
Sinclair zbudował też swój komputer nie z myślą o grach, lecz przeciwnie — gry na „Spectrum” służyć miały popularyzacji komputera, który wykorzystać można w różnych dziedzinach życia. Dla mnie komputer jest interesujący w połączeniu z fizyką. Tych przyszłych maturzystów, którzy mają podobne zainteresowania zachęcić mogę jedynie do podjęcia studiów na naszym wydziale.
Rozmawiał
Grzegorz Onichimowski
