Myslíte si, že rozumieme kvantovej fyzike?
Tuším Feynman povedal, že kvantovú mechaniku vrátane jeho samého nepochopil nikto. A to do značnej miery platí aj dnes.
Ale to povedal predsa len dosť dávno.
Bolo to dosť dávno, no pohybujeme sa v teréne, kde pochopiť úplne všetko je stále dosť ťažké.
Ale veď kvantová mechanika jestvuje koľko? Sto rokov?
Zhruba sto rokov. Ono sa to síce volá moderná fyzika, ale podľa mňa až taká moderná nie je.
A za tých sto rokov sme urobili nejaký zásadný posun?
Ale áno, urobili. Vznikli dokonca nové disciplíny, ktoré majú svoj základ v kvantovej mechanike. Napríklad kvantová teória informácie. Čiže sú tú úplne nové prístupy, ktoré priniesli nové poznatky. No tá časť kvantovej mechaniky, v ktorej sa pohybujem ja, má v podstate zákony stále rovnaké.
To je čo?
Schrödingerova a Diracova rovnica. To poznáme sto rokov. Ich problém však nie je v tom, či platia, alebo neplatia, ale ako ich riešiť. Vieme presne, čo chceme riešiť a tiež presne vieme, aké na to máme prostriedky. A otázkou je, ako ich aplikovať, aby sme dostali požadované informácie.
Ak niečo máme problém riešiť, ako vôbec vieme, že to platí?
Platí to preto, že zatiaľ sme nenašli nič, čo by tomu odporovalo. Sama kvantová mechanika vznikla tak, že sa odohrali nejaké experimenty a klasická fyzika to nevedela vysvetliť. Muselo prísť niečo nové. Ak sa toto stane, samozrejme, budeme musieť aj našu teóriu modifikovať.
Ale predsa jestvujú veľké fenomény na úrovni celého vesmíru, ktoré vysvetliť nevie. Toto problém nie je?
Fyzika funguje tak, že kým nenájdeme vysvetlenie javu, ktorý vysvetliť nevieme, tak pracujeme s vysvetleniami, ktoré máme. A takýchto teórii môže jestvovať viacero vedľa seba.
Hovoríte, že tie rovnice je ťažké riešiť. Prečo?
Vo fyzike tuhých látok, kde pracujem ja, chceme riešiť Schrödingerovu či Diracovu rovnicu – základné rovnice popisujúce hmotu – pre 1023 častíc. To sú obrovské systémy, ktoré sa hrubou silou riešiť nedajú. Preto musíme hľadať aproximácie a alternatívne popisy, pomocou ktorých vieme ten systém opísať. A v ktorom nejakým zásadným spôsobom nič nenarušíme.
Čiže zásadným problémom je to, že sú to obrovské, komplikované systémy?
V podstate áno. Sú obrovské a to, ako to popisujeme, vedie k veľkým matematickým problémom. Tie musíme nejako na počítačoch riešiť.
Takže neplatí, že keď mám rovnicu, tak je v princípe jedno, či tam mám malé čísla, alebo veľké?
Tá rovnica sa nejakým spôsobom musí najskôr previesť na nejakú maticu. Tá potom na počítač. A čím sú tie systémy väčšie, tým väčšie sú problémy. A tiež, čím presnejšie to chcem riešiť, tým narastá komplexita.
A tá zložitosť navyše nerastie lineárne?
Rastie niekde medzi n3 a n6.
Teda nie je to tak, že jedna častica je jednoduchá, dve trošku zložitejšie... Je to oveľa viac?
Fyzika malého systému, povedzme atómu môže byť rovnako zložitá, ako fyzika veľkého systému. Ale pri hľadaní riešenia platí, že čím je systém väčší, tým je komplikovanejší.
Hovoríte o priblíženiach. Čiže vaše výsledky nie sú jednoznačné a presné?
Toto je vlastne základ nášho úspechu. Vy máte nejaký problém. A musíte zvoliť správnu metódu. Kompromis musíte urobiť vždy, život ani veda bez kompromisov sa nedajú robiť. Časť umenia je si vybrať správnu metódu a potom s ňou urobiť také priblíženia, ktoré umožnia systém riešiť a nenarušia fyziku, chémiu či vedu ako takú. Chce to minimálne kompromisy, no zároveň chcete čosi, čo môžete v reálnom čase vyriešiť.
To znamená čo?
Vždy si môžete povedať, že budem tlačiť hrubou silou. No z toho niekedy vyjde, že by ste to museli riešiť sto, dvesto či tisíc rokov. A to je nereálne – vy to musíte vedieť vyriešiť trebárs do pol roka.
Prečo by to trvalo tak dlho?
Výkon počítačov a výpočtové možnosti pre naše potreby ešte stále nie sú ani zďaleka dostatočne. Väčšina problémov je taká, že ich presné riešenia v súčasnosti nemáme.
Väčšina ľudí si to totiž predstavuje takto: máte rovnicu, napríklad 3+3. A tá má predsa jedno riešenie a basta.
O tom, čo my robíme, často hovorím ako o počítačovom experimente. Naša disciplína je niekde medzi teoretickou fyzikou a experimentálnou fyzikou – a samozrejme chémiou. Sme niekde medzi teóriou a experimentom. My riešime rovnice. No spôsob, akým to robíme, je často bližší experimentu.
V čom?
Napríklad meriame na počítači. V princípe robíme veľký počet meraní a z toho vieme povedať, ako sa systém bude správať.
Model vs. experiment
A tento teoretický model súhlasí potom s klasickými experimentmi?
Samozrejme. V tomto je fyzika iná, ako matematika. V matematike si môžete vymyslieť všelijaké teórie, no v praxi môžu byť v istom zmysle nepoužiteľné. Vo fyzike túto voľnosť nemáte. Keď nájdem správny experiment, ktorý nie som schopný popísať, tak musím hľadať iný popis.
Stalo sa vám to? Že model nesúhlasil s experimentom?
Ale áno. Veď to čo robíme, je priblíženie sa k nejakému systému. Ak použijem aproximácie, ktoré pre ten systém dobré nie sú – a môžu byť dobré pre iný. Vtedy musíme ten popis nejako upraviť. Väčšinou sa však musíme najskôr zosúladiť s experimentom. Až potom môžem robiť predpovede – pretože sú veci, ktoré sa napr. reálne ani nedajú merať.
Napríklad?
Napríklad ak ma zaujíma, aké sú podmienky v jadre Zeme. To neodmeriate, ale ja to na počítači urobiť viem.
Aké to modely vlastne robíte?
Veci, ktoré nejako súvisia s nanotechnológiami. Veľa sa v súčasnosti zaoberáme napr. atomárnou silovou mikroskopiou.
Prosím?
To sú techniky, ktoré majú atomárnu rozlišovaciu schopnosť. Naozaj môžete čosi zoskenovať a vidíte atómy, môžete ich dokonca manipulovať. Problémom je, že niekedy neviete, prečo sa tam niektoré veci dejú. A to je práve naše miesto.
V čom?
Vieme to nasimulovať. Ale tiež povedať, prečo sa veci správajú tak, ako sa správajú. Takýchto príkladov by bolo viac, robili sme napríklad trenie na nanoškále. Experimenty sa dajú spraviť, no bez detailnej simulácie sú mnohé výsledky z tých experimentov ťažko racionalizovateľné.
Aby teda experimentálny fyzik nešiel naslepo, vy mu pomôžete?
Pomôžeme. On empiricky vie, že keď toto a toto spraví, tak uvidí niečo. No väčšinou nevie, čo sa tam detailne deje. Vidí začiatok a koniec – to medzitým vieme často povedať my.
Dá sa teda povedať, že vy ste vlastne prostredníkom medzi svetmi teoretickej a experimentálnej fyziky?
Dá sa. Ale to sú dnes skôr tri navzájom prepojené vrcholy jednej veci.
Odísť z republiky
Kedy ste sa rozhodli, že sa budete venovať takémuto modelovaniu?
Vždy ma to zaujímalo, bavili ma počítače aj modelovanie. Snáď už na gymnáziu. Náhoda asi chcela, že som v roku 1985 išiel – teda, vtedy, za komunizmu to nebolo tak, že človek sa rozhodol a išiel. Napísal som do Terstu, kde bola škola pre pokročilé štúdium. Tam ma pozvali na workshop a po mesiaci som absolvoval skúšky na postgraduál. Uspel som, vrátil som sa domov s tým, že by som tam mal nastúpiť.
Ale vtedy to asi nefungovalo tak, že vás pozvali a mohli ste odísť.
V tom roku som napísal cudzím ľuďom, že robím čosi takéto a oni ma pozvali do Terstu. Ono to už bolo v dobe, že ak ste nechceli peniaze a oni vám to zaplatili, vycestovať sa dalo.
Režim vám nerobil problémy?
Musel som prejsť cez všetky tie kroky, ktoré sa vyžadovali. Ale nebolo to nemožné. Lenže po tých skúškach som mal potom v septembri nastúpiť a to vzbudilo pohoršenie. Ako to, že teraz chcem zase odísť. Vtedy bol dosť problém.
Boli ste mladý, nádejný vedec a chceli ste sa zobrať z odísť režimu preč.
Hovoril som im, že chcem ísť na ročnú stáž. Nehovoril som im, že ma pozvali prakticky na štyri roky. Aj tak mi všetci hovorili, že sa to nedá vybaviť - pretože som sa vrátil so štipendiom a bol už iba mesiac do odchodu.
Čo sa dialo?
Podal som žiadosť, obtelefonoval bývalých profesorov a jeden z nich, profesor Krempaský spravil ďalšie telefonáty a nejako sa to dalo vybaviť. Aj keď som napokon odišiel až niekedy pred Vianocami, pôvodne na rok. A potom sa to každý rok predlžovalo. S tým, že po pár rokoch mi napísali, že sa musím vrátiť – vraj študijných pobytov už bolo dosť.
A vy?
Odpísal som, že sa nevrátim.
To len tak?
Nejako sa to zase podarilo. Aj otec pobehal, čo mohol.
A to vás nemali za emigranta, niekoho, kto nedovolene opustil republiku?
Mal som riadnu vycestovaciu doložku. Ale to už bolo v dobe, keď sa režim zmäkčoval.
Museli ste podpísať spoluprácu s ŠtB?
Nie. Ani nie som v žiadnom zozname. Ale vraj bol jeden moment, otec vravel, že jeho skontaktovali, že sa mám prihlásiť na Februárke. A ja som to odmietol s tým, že mne nikto nič nepovedal a keďže som plnoletý, tak nie som povinný v Bratislave ani môjho otca, ani nikoho ďalšieho navštíviť. Nepriznal by som, že mi to otec povedal. Ani som tam nešiel, a vtedy prišla tá vec, že sa mám vrátiť. A to som odmietol. No nakoniec sa podarilo ešte na rok vybaviť doložku – a potom už spadol režim.
A v Taliansku sa dialo čo?
Náhoda chcela, že vtedy tam boli dvaja najlepší ľudia v oblasti počítačového modelovania na nanoškále. Profesori Car a Parrinello, ktorí práve formulovali prevratne nové techniky. Vtedy to bolo centrum, kde chodili ľudia z celého sveta.
Vedecká elita
Aké je pracovať v tíme budúcich nositeľov Diracovej medaily a veľkých favoritov na Nobelovu cenu?
Ja som sa tam dostal v dobe, keď už boli svetovou špičku, ale ešte neboli takí slávni. Už síce kľúčový článok odpublikovali, ale to bolo v máji a ja som prišiel už v lete a na škole som bol od novembra. No práve ja som s nimi robil prvé aplikácie a tie ukázali, čo sa tými metódami dá robiť – a to vlastne naštartovalo všetko, čo som odvtedy robil.
Čo to bolo?
Robil som na kvapalnom kremíku. A na to, aby ste vedeli takýto systém popísať potrebujete kvantovú mechaniku. Riešite Schrödingerovu rovnicu v nejakej aproximácii a skúmate to v čase tisíce, státisícekrát.
A na základe tohto sa dá vo fabrike povedať, aby to robili tak alebo onak?
Áno. Neskôr som bol napríklad v Japonsku, kde sa so mnou rozprávali a spolupracovali ľudia zaoberajúci sa rastom kremíkových monokryštálov. Čiže tá väzba tu je.
Späť na Slovensko
Potom ste boli v Cambridge a Japonsku. Prečo ste sa koncom deväťdesiatych rokov rozhodli vrátiť?
Dôvodov bolo viac. Mal som tu rodičov v istom veku a keďže som jediný syn, nechcel som ich hodiť cez palubu. Ďalší dôvod bol však jednoducho taký, že som chcel ukázať, že niečo viem urobiť aj tu. Každý hovoril, že úspešní sú vonku, ale doma nikto nič nedokázal. A ja som chcel ukázať, že veci sa dajú urobiť aj doma.
A dajú?
Je to ťažké. Ale v princípe sa dajú.
V čom?
Ťažké najmä v tom, že tu je iná atmosféra.
Aká iná?
Nepraje mnohým veciam. Šokom pre mňa bolo, že keď som sa vrátil, tak som už bol trochu hviezda a pozývali ma na konferencie po celom svete. Prišiel som domov a chcel som sa etablovať – a tu som zistil, že musím začať ako odborný asistent. Lebo som nemal formálnu pedagogickú prax. A to sa mi zdalo čudné, lenže toto platí aj dnes. Hovorí sa, že naše univerzity nemajú kvalitu, no pritom sú stále veľmi malé možnosti pritiahnuť domov pár veľmi dobrých ľudí, čo už čosi dokázali. Nemáme im čo ponúknuť – zato ich necháme X rokov pracovať napr. na profesúre. Nedáme im ani plat, ani fondy ani nič. A ľudia sa nevracajú, aj keď už to nie je také zlé ako kedysi.
Čiže vy ste prišli zo svetovej súťaže do regionálnej ligy a oni vás nechali sedieť na lavičke. Prečo ste v tej regionálnej súťaži ostali a nepovedali si a dosť?
Lebo som tvrdohlavý. Povedal som si, že sa to tu dá, a chcel som to dokázať. Pritom špeciálne pre moju prácu tu boli podmienky zložité, pretože potrebujem superpočítače. Zariadenia, ktoré stoja desiatky miliónov eur. Našťastie som mal kontakty vonku a mohol používať počítače tam. A to mi umožnilo rozumne pokračovať. Navyše som sám začal budovať takéto zariadenia – aj keď nie takej veľkosti. A mali sme granty zvonku, takže sme dokázali robiť kompetitívne výpočty.
Ako?
Možno sme mali stokrát menší počítač, no bolo nás päť a pol a mali sme tak numerický výkon častejšie k dispozícii. Samozrejme, používal som počítače aj vonku.
A to sa nejako zmenilo?
Teraz sú podmienky objektívne lepšie. Máme tu napríklad novú superpočítačovú platformu.
Takže už sa nedá vyhovárať na podmienky?
Vyhovárať sa dá vždy. Aj väčšina ľudí to robí a stále sľubuje.
Vy ste sa dokonca stali riaditeľom Fyzikálneho ústavu SAV. Prečo ste sa rozhodli vkročiť do administratívy?
Dôvodov bolo viac. Najskôr som bol v akreditačnej komisii a prešiel som si ústavy SAV. Mal som predstavu o vedách o neživej prírode. Vedel som, čo chýba a kam by sa tie ústavy mali pohnúť. A náhoda chcela, že sa otvoril konkurz na obsadenie riaditeľa. Tak som sa prihlásil, vyhral a mal jasnú predstavu.
A?
A potom som, žiaľ, zistil, že to až také jednoduché nebude.
Prečo?
Mal som jasné predstavy. Vedel som, čo a v akom čase. A zistil som, že mnohé veci sú tak zotrvačné, že meniť ich je ťažké až nemožné.
To sa nedajú veci prikázať?
Dá. Aj som to párkrát urobil. No prostredie je tak komplexné, že aj keď dávate príkazy, tak sa mnohé ani nezrealizujú a keď sa zrealizujú, tak úplne inak. Pritom jestvujú možnosti, ako ich brzdiť – pochopiteľne veľké zmeny mnohým ľuďom nevyhovujú. Vlastne najväčšia otázka je, ako spraviť zmeny tak, aby sa kdesi nerozplynuli.
Je to frustrujúce zistenie?
Rozhodne je.
Nemali ste teda niekedy nutkanie to tu zabaliť a ísť znovu preč?
Vrátil som sa k vede a verím, že ju slušnú robím s mojou relatívne malou skupinou aj teraz. Keby som bol vonku a pokračoval na tej dráhe, kde som začal, tak dnes môžem mať možno vlastnú skupinu dvadsať, tridsať ľudí.
Ale pravdepodobne by ste mali iné, aj finančné podmienky.
Počítače si viem získať, veď stále rátame aj v Amerike.
A to nie je pre nich problém? Že nejakí vedci zo Slovenska si robia svoje výpočty v Spojených štátoch?
Väčšinou je to súčasťou nejakej spolupráce a ak robíte rozumné veci, tak majú aj oni záujem. V globálnej súťaži je skôr problémom, že u nás nejestvujú veľké skupiny. U nás je prakticky nemožné vybudovať skutočne veľkú skupinu.
Prečo?
Súvisí to s celkovou atmosférou. Niekto by musel povedať, aké sú priority, ktoré skupiny sú prioritou. Ktoré sa budú rozvíjať na úkor iných – keďže zdroje sú limitované a nemôžu peniaze dostať všetci. Ale to nie je kritika špecificky našej inštitúcie, to je celosvetový problém. Že sa veľa peňazí dáva na veci, ktorých kvalita je pochybná.
Čiže problémom slovenskej vedy je akási hra na spravodlivosť a rovnostárstvo?
Áno. Falošná demokracia. Pritom veda je ako symfonický orchester, nemôže byť úplne demokratická. Sú hráči aj dirigent, ktorý určuje, ako to bude vyzerať. Do toho mu nemôže rozprávať nejaký druhý huslista. Samozrejme, môže byť lepší ako ten dirigent, ale vtedy treba vymeniť dirigenta a postaviť tam toho huslistu.
Čo vás najviac baví na výskume?
Ťažko sa to povie jednou vetou. Bavia ma malé rozmery. Že viem popísať, uchopiť niečo, čo uniká, čo neviem uchopiť ľudským okom. Že môžete robiť výskum a priamo vidieť, čo ten systém robí. Vziať atóm a posadiť ho niekde inde. Baví ma počítačové modelovanie. A je veľmi pekné, že jestvuje spojenie medzi teóriou a experimentom. Že to nie je úplne odtrhnuté od reality.
A tie systémy, modely vás zvyknú aj prekvapiť?
Ale áno. Preto je hlúpe, keď od vás grantová agentúra chce, aby ste naplánovali to, čo budete robiť o tri, štyri roky. Všetci to robíme, ale všetci tiež vieme, že to je úplná hlúposť. Keby som dnes vedel, čo budem vtedy robiť, tak výskum vlastne nemá zmysel. Dôležité skôr je začať robiť niečo zmysluplné a na tej ceste zisťovať a objavovať. A to je pekné.
Čo by ste ako vedec chceli dosiahnuť?
Chcel by som, aby to aj u nás začalo štandardne fungovať. Aby mohol človek robiť zdravú, poctivú vedu a mohol sa venovať iba jej. Bez toho termostatu, ktorý sa do vecí snaží zasahovať.
