По пунктам:

  1. Кто такой физик-теоретик и чем он отличается от физика-экспериментатора
  2. Как проходит рабочий день ученого
  3. Какие инструменты физик-теоретик использует для работы
  4. Что «производит» физик-теоретик
  5. Как верифицируется научное знание
  6. Чем интересна работа ученого
  7. А чем занимаются физики в ИТМО?

Кто такой физик-теоретик и чем он отличается от физика-экспериментатора

Физика в общем понимании занимается описанием окружающего мира: как он устроен и по каким правилам функционирует. В XVII и XIX веках ученые исследовали только то, что могли наблюдать собственными глазами — поэтому разделения на «теоретиков» и «экспериментаторов» не было в принципе. Но по мере усложнения научных концепций и открытий таких физических эффектов, которые наблюдать в принципе невозможно, разделение стало неизбежным.

Современный физик-теоретик работает почти исключительно с математическим аппаратом. Его задача — создать и рассчитать правдоподобную математическую модель, которую затем проверит на жизнеспособность физик-экспериментатор.

Одна из лабораторий физического факультета ИТМО. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

Одна из лабораторий физического факультета ИТМО. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

Как проходит рабочий день ученого

Помимо математических расчетов и написания статей, в обязанности научного сотрудника входят и не совсем очевидные для стороннего наблюдателя задачи. В первую очередь, это постоянный мониторинг новых научных статей и свежих препринтов в интересующей области. Это помогает держать руку на пульсе, учитывать актуальные тренды, а также использовать полученные другими специалистами результаты в своей работе. А еще это важно для того, чтобы своевременно отслеживать актуальность собственных исследований и, например, не повторять того, что уже сделали коллеги.

Есть стереотип, что ученые — замкнутые люди, погруженные только в свои мысли. Но на самом деле значительную долю их рабочего дня занимают переписка и разговоры с коллегами, соавторами и студентами.

Кроме того, ученые регулярно участвуют в конференциях, симпозиумах, а иногда и читают научно-популярные лекции. Публичная демонстрация результатов — важная составляющая работы современного исследователя.

Большинство научных работников также совмещают свою исследовательскую работу с преподаванием. Часто это также сочетается с руководством  научной группой или лабораторией, в которой работают студенты или младшие научные сотрудники.

Не стоит забывать и о ежедневных рутинных задачах, таких как написание заявок на грантовую поддержку исследований, ведение отчетности, администрирование лаборатории и деятельности научной группы и так далее.

Прочитайте также:

Исследователь и управленец в одном: кто такой PI и чем он занимается

Фото: ITMO.NEWS

Фото: ITMO.NEWS

Какие инструменты ученый используются для работы

Инструментарий ученого-теоретика давно вышел за пределы лишь карандаша и бумаги. Чтобы упростить работу, есть множество программ и сервисов. Например, для численных и аналитических вычислений ученые используют Mathematica, Maple, Mathcad. Для написания научных статей — программные пакеты LaTeX и онлайн-сервис совместной работы над статьями Overleaf.

Часто для работы над особенно сложными задачами, которые нельзя решить аналитически, ученые прибегают к программированию — в основном на Python и C++.

Что «производит» физик-теоретик

Главный результат работы ученого — новое знание о физических явлениях и природе. Это знание фиксируется в научных статьях, распространяется в докладах на конференциях и научных семинарах. Спустя время, если результат не потерял актуальность, исследование попадает в книгу, монографию, учебник и учебную программу студентов. И если раньше путь от открытия до его закрепления в учебниках в среднем составлял 50 лет, то теперь этот процесс значительно ускорился и может занимать рекордные 5–10 лет.

Несмотря на то, что теоретик работает в области фундаментальной науки, на самом деле именно его работа становится основой для развития технологий и создания новых приборов. Например, все наши гаджеты появились в результате научных исследований полупроводниковых материалов, которые проводились еще в 40-х годах прошлого века.

Фото: ITMO.NEWS

Фото: ITMO.NEWS

Как верифицируется научное знание

Главный фактор достоверности любой исследовательской работы ― её экспериментальное подтверждение. Далеко не всегда это возможно в момент публикации исследования. Например, у исследователей может просто не быть необходимых технических ресурсов. Ценность математической модели не только в том, что она описывает экспериментальные факты, которые известны на момент создания этой модели, она может предсказать новые физические эффекты в рамках описываемого явления.

Основным критерием актуальности и достоверности знания становится его публикация в рецензируемом журнале. Слово «рецензируемый» здесь очень важно — это значит, что результаты исследования прошли экспертизу академического сообщества. Это доказательство того, что работа действительно нова, актуальна и интересна другим ученым. Значимость исследования также можно оценить по фактору цитируемости (индексу Хирша).

Прочитайте также:

Все говорят про «высокий хирш», а ты не знаешь, что это? Сейчас всё объясним!

Почему интересно работать физиком-теоретиком

Несмотря на устойчивый стереотип про «физиков и лириков», на самом деле деятельность ученого имеет много схожего с творческими профессиями. Хотя кажется, что наука функционирует по строгим правилам, а её методы — максимально алгоритмизированы, на самом деле многое зависит от вдохновения, увлеченности и полного погружения в свое дело. Научное исследование основано на долгих размышлениях, брейнштормах, интуитивных догадках и внезапных озарениях.

Процесс написания научной статьи — опять же, несмотря на всю внешнюю формализованность — во многом похож на создание литературного произведения. Так же, как писателю или художнику, ученому важно донести свою мысль, и сделать так, чтобы его статью было интересно и приятно читать. Поэтому многие авторы стараются строить свой текст по литературным канонам: с завязкой, интригой и разгадкой в конце.   

Прочитайте также:

Читать научные статьи сложнее, чем Достоевского или Толстого? Разбираемся

Одна из команд физического факультета ИТМО, научная группа Андрея Богданова, которая занимается исследованиями в области теоретической нанофотоники. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

Одна из команд физического факультета ИТМО, научная группа Андрея Богданова, которая занимается исследованиями в области теоретической нанофотоники. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

А чем занимаются физики в ИТМО?

На физическом факультете ИТМО (Новом физтехе) развивается более 20 научных направлений в таких областях, как нанофотоника, квантовая оптика, оптоэлектроника, оптомеханика, биофотоника, радиофизика и новые материалы. В 2022 году в ИТМО появились три фронтирные лаборатории: «Исследование фундаментальной физики с помощью топологических метаматериалов», «Функциональные материалы для поляритонной квантовой логики» и «Лазерные диоды на основе наноматериалов».

На факультете работают более 80 ученых со степенью кандидата физико-математических наук, в том числе лауреаты научных премий и авторы прорывных статей, опубликованных в самых престижных научных журналах, например, Science и Nature.

Прочитайте также:

Из студентов — в звезды науки: как на Новом физтехе аспирантов готовят к научной карьере

«Мы помогаем сокращать время появления новых технологий»: физик Михаил Петров ― о квантовой нанофотонике, оптической левитации и работе PI

На факультете есть две программы бакалавриата («Теоретическая и экспериментальная физика» и «Беспроводные технологии»), три магистерских программы («Физика радиочастотных технологий», «Современные квантовые и нанофотонные системы», «Фотоника и спинтроника»), а также развивается направление аспирантуры (сейчас на Новом физтехе учатся и работают почти 100 аспирантов).

Хотя упор в образовательных программах и в целом в деятельности Нового физтеха делается на прикладную науку, техническую физику и технологические разработки, а четкого разделения на теоретиков и экспериментаторов фактически нет, базисом остается фундаментальная подготовка. Многие выпускники образовательных программ строят свою карьеру именно в академической сфере.