Teoretický fyzik napísal knihu Fyzika v slepých uličkách.
Teoretický fyzik a vysokoškolský pedagóg Juraj Tekel. Zdroj: Stanislav Griguš, FMFI UK
„Popularizácia je rovnako ťažká ako iná literárna tvorba,“ hovorí teoretický fyzik a vysokoškolský pedagóg Juraj Tekel, ktorý pôsobí na Katedre teoretickej fyziky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Okrem výskumnej práce sa na fakulte a v rámci projektu Vedátor venuje aj popularizácii vedy, organizuje prednášky Vedatour, na youtubovom kanáli fakulty má zas sériu videí Nečakané súvislosti.
V rozhovore sa dočítate:
- čo si myslí o spôsobe, akým sa učíme,
- aké sú úskalia popularizovania vedy,
- ktorých popularizátorov si obľúbil,
- prečo môžu byť slepé uličky vo fyzike dobré,
- ktorá časť knihy je jeho najobľúbenejšia.
Váš výskum je zameraný na štúdium vlastností zjednodušených fyzikálnych systémov v priestore s kvantovou štruktúrou. Predstavte si, že mám päť rokov. Skúste mi to ako popularizátor vedy vysvetliť.
Poďme po slovíčkach. Takto komplikované vety sú často náročné pre slovíčka, pod ktorými si človek nemá čo predstaviť. Čo je zjednodušený model? Príroda je vcelku zložitá, opísať celý svet, nebodaj naraz a presne, je nemožné. Ako teoretickí fyzici si ju preto často zjednodušujeme, aby sme vedeli niečo presnejšie povedať. Nepracujeme napríklad so štyrmi rozmermi, ale s dvomi. Dúfame, že sa naučíme postupne opisovať aj komplikovanejšie veci.
Poďme ku kvantovej štruktúre. Vedci sa, zatiaľ nie veľmi úspešne, snažia spojiť kvantovú mechaniku s teóriou gravitácie. Tieto dve teórie opisujú svet okolo nás na základnej úrovni. Fyzici sú ľudia, ktorí majú radi, keď sa teórie spájajú, preto si myslia, že sa dané dve teórie dajú spojiť do jednej kompletnej. Ešte ju nemáme, ale vyzerá to tak , že keď bude hotová, bude zahŕňať zmenenú predstavu o tom, čo je to časopriestor. Teraz ho opisujeme ako niečo, čo sa dá deliť na neustále menšie a menšie kúsočky. Ukazuje sa však, že v spojení kvantovej mechaniky a teórie gravitácie v nejakom momente priestor prestane vyzerať pekne, spojito, ale začne mať granulovitú štruktúru. Už sa nebude dať viac deliť na menšie kúsočky.
Tým sa dostávame k tomu, čo robím ja. Vezmem zjednodušený model v takomto priestore a pozerám sa, aké sú dôsledky, čo sa deje, v čom je fyzika iná oproti normálnemu priestoru. Z toho sa snažím dozvedieť niečo, čo nám možno naznačí, ako veci fungujú v teórii, ktorá spája kvantovú mechaniku s gravitáciou.
Je podľa vás dôležité, aby ľudia porozumeli vedeckým oblastiam aj v dnešnej dobe, teda v čase, keď mnoho ľudí verí klamstvám, napríklad zmagnetizovanému priestoru na mieste očkovania či umelému snehu?
Štandardná odpoveď od nás vedcov je: „Áno, je to dôležité.” Všeobecné vedecké povedomie by malo patriť k vzdelaniu kultúrneho človeka 21. storočia. Teraz pridám ešte odpoveď, ktorú hovoríme ako dôvetok. Veda nás veľmi baví. Pozerať sa na svet a vidieť, ako v ňom veci fungujú, je skutočne zaujímavé. Nemusíte úplne rozumieť kvantovej štruktúre časopriestoru, ale môžete otvoriť časopis, prečítať si článok a mať pekný zážitok, lebo ste sa niečo zaujímavé dozvedeli. Nabudúce, keď pôjdete po ulici a uvidíte čosi, čo súviselo s článkom, poviete si zas: „Ahá, tak takto to je.”
Človeka to však v prvom rade musí baviť, nie?
Samozrejme, sú takí, ktorých to baví menej. No ako ľudia sme prirodzene zvedaví. To je tá najdôležitejšia vlastnosť. Sme zvedaví, ideme za poznaním, skúšame, ako veci fungujú. Hlavne mladí sú prirodzene zvedaví. Zvedavosť treba skôr kŕmiť ako budovať.
Einstein povedal, že je zázrak, že moderné metódy výučby celkom nevykynožili zvedavosť. Čo si myslíte o spôsobe, akým sa učíme?
Určite je sčasti pravda, že proces vyučovania môže v mnohých záujem pokaziť. Nie som však fanúšik veľkého nadávania. Považujem za luxus, že na vysokej škole učím ľudí, ktorých to zaujíma, už majú veľa za sebou a učenie je o tom, že odovzdávam informácie. Viem si predstaviť, že učiť malé a potom väčšie deti a mladých môže byť oveľa ťažšie. Pedagogika a učenie je v nejakom zmysle ťažká veda. Dá sa zvonka povedať, čo je zlé a často to asi aj je pravda. No urobiť to lepšie je oveľa ťažšie, ako by sa na prvý pohľad zdalo.
Je luxus, keď občas chodím rozprávať stredoškolákom, môžem si vybrať zaujímavé témy, pripraviť si ich. Všetci majú potom pocit, že keby mali takého učiteľa fyziky, predmet by ich bavil viac. Neviem, či by som bol dobrý stredoškolský učiteľ. Vyberám si hrozienka z koláča a nechávam krustu fyzikárom a fyzikárkam. V ideálnom svete by sa mohli veci spraviť lepšie, ale ako to spraviť a či sa to v reálnom svete dá, neviem. Všetkých, ktorí sú ochotní postaviť sa pred pubertiakov každý týždeň a rozprávať o fyzike, obdivujem.
Teoretický fyzik Juraj Tekel je aj popularizátorom vedy. Zdroj: Space::Lab, SAV Košice
Čo by teda najviac pomohlo pri vyučovaní predmetov?
Najväčší problém školstva u nás je podľa mňa zameranie sa na testovanie. Veľa testujeme, tým pádom potrebujeme učiť veci, ktoré sa dajú overiť. Bolo by potrebné celú paradigmu obrátiť. No zároveň potrebujeme kontrolu kvality, či sme deti a študentov niečo naučili, čo sme ich naučili dobre a čo zle. Škola potrebuje možnosť opraviť procesy, ktoré nefungujú, alebo sa pochváliť tými, ktoré fungujú.
Čiže to má opodstatnenie?
Má. Tak ako musí byť kontrola kvality vo fabrike, musí byť aj v školstve. Netuším však, ako ju robiť. Avšak zameranie sa na učivo, ktoré sa dá testovať rozdaním papierov, opravením a tým, že dáme deväť bodov z dvanástich, čo je dvojka, je presne momentom, keď sa stratí šanca učiť zaujímavosti. V ktorom roku Newton vyslovil svoje zákony? Aké to sú? To sa ľahko skúša. Zistiť na ne odpovede je otázkou troch sekúnd internetového hľadania. Chceli by sme skôr zistiť, či sme študentov naučili, čo Newtonove zákony znamenajú.
To je ťažké, pretože porozumenie sa testuje oveľa ťažšie ako vypísanie. Najkľúčovejšie na akejkoľvek reforme školstva je rozmyslieť si, ako spraviť kontrolu kvality tak, aby sme overili porozumenie látke. Nie je to len fyzika. Vymyslieť milión otázok, predmetom ktorých je to, čo sa kedy stalo, je ľahké. Zistiť, či deti rozumejú, ako to v geografii či dejepise do seba zapadá, je úplne niečo iné.
Môže túto medzeru zaplniť popularizácia vedy, ktorú robíte v podobe Vedátora spolu s ostatnými?
Chcel by som povedať, že určite áno. Myslím si však, že možno áno. Problém je, že encyklopedický proces učenia často zvedavosť nekŕmi, skôr ubíja. Zvedavosť je otázka Prečo? Na ňu je od určitého momentu alergický každý rodič či učiteľ. Keď zo školy vyjde človek, ktorý nie je zvedavý, nezachráni ho ani Vedátor. Ak ešte nejaký plamienok ostal, možno ho môžeme rozdúchať. Snažíme sa a veríme, že sa to trošku darí. Je to ale záchranné koleso. Najlepšie by bolo, keby sa loď nikdy nepotopila a nebolo ju treba zachraňovať.
Ste autorom série videí Nečakané súvislosti na Youtube, podieľate sa na projekte Vedátor, teraz vám vyšla aj kniha. Odkiaľ sa u vás vzala chuť popularizovať vedu?
Prišlo to prirodzene. Keď sa dozviem niečo zaujímavé, mám chuť o tom hovoriť. Mám dojem, že aj u iných to môže vyvolať rovnaký pocit ako vo mne. Keď si prečítate peknú knihu, nezaložíte ju do poličky, ale poviete niekomu, nech si ju prečíta. Patrím k vedcom, ktorých veda baví od kvantovej štruktúry časopriestoru až po to, prečo oblaky nepadnú, hoci sú voda a voda by mala padať.
Ako už názov vášho youtubového kanálu hovorí, spájate v ňom na prvý pohľad nesúrodé veci. Ktorá z tých, o ktorých ste hovorili, vás „dostala” úplne najviac?
Mám pocit, že taká je skoro každá téma, o ktorej mám video. Keby som mal vybrať jedinú, bolo by ňou vznikanie vysokého prílivu. Ak ste boli v Chorvátsku, má tak jeden meter. Potom pri čítaní zistíte, že napríklad pri Newfoundland má aj desať metrov. Ako je to možné? Súvisí to s rezonanciou a tým, že voda sa v zálive hojdá hore a dole ako vo vani pri kúpeli. Perióda kmitania je v rezonancii s periódou prílivov a odlivov. Záliv je ako taká vaňa, v ktorej prílivy rozhojdajú vodu veľmi vysoko.
Zdalo sa mi to fantastické, lebo rezonancia je čosi, čo sa objavuje často v každodennom živote. Aj hojdanie sa na hojdačke je rezonancia. Vo videu rozprávam tiež, že veľká časť štruktúry prstencov Saturna sa dá vysvetliť rezonanciou. Materiál, ktorý tvorí prstence, je v rezonancii s obehom niektorých mesiacov. Po fyzikálnej stránke teda ide stále o jeden a ten istý jav.
Všetky videá Nečakaných súvislostí nájdete na nasledujúcom odkaze: YouTubový kanál FMFI UK.
Aké sú úskalia popularizovania vedy?
Jedna vec je neklamať. Nech človek píše akokoľvek populárny a jednoduchý článok, keď si ho prečíta odborník, mal by povedať: „Áno, takto to je.” Ideálne by bolo, keby sa aj odborník čosi nové dozvedel. Keď som si čítal texty Martina Mojžiša, vždy som sa niečo naučil, lebo do toho vložil vlastný pohľad, ktorý má iba on. Tiež je dôležité napísať vedecký článok a vymeniť odborné slová za zrozumiteľné.
Spraviť to teda tak, že je uchopiteľný aj pre ľudí, ktorí nerozprávajú ťažkým jazykom a nemajú vedecké pozadie. Popularizácia je rovnako ťažká ako iná literárna tvorba. Napísať dobrý štruktúrovaný text, ktorý má hlavu a pätu, podáva na seba nadväzujúce myšlienky a niekam smeruje, je ťažké, nech človek píše o čomkoľvek.
Ak je niekto vedec, neznamená to, že môže byť aj dobrým popularizátorom?
Sú to skôr výnimky. Veľa dobrých vedcov je dobrých preto, že rozmýšľajú inak. Sú to funkční ľudia, ale keď majú o veciach rozprávať obyčajným spôsobom, je to pre nich ťažké. Pre vedcov je popularizácia ťažká dupľom, pretože nie sú zvyknutí písať potrebným štýlom. Sú zvyknutí na iné publikum, so svojimi nárokmi, potrebami a vedomosťami. Je pre nich ťažké zrazu sa nastaviť na ľudí, ktorí potrebujú inú formu.
Máte obzvlášť obľúbených popularizátorov?
Mám rád niektorú popularizáciu od Stevena Weinberga, Roger Penrose je tiež výborný. Zo slovenských mám rád Martina Mojžiša. Drží si štandard, nenapíše vetu, ktorá nie je pravdivá za cenu zrozumiteľnosti. Mám rád aj fyzika Seana Carrolla, ktorý má podcast a píše aj blogy. Hovorí spôsobom, ktorý je pre mňa zaujímavý a veľa sa aj dozviem. Úroveň popularizácie môže byť rôzna. Odvíja sa od toho, ako hlboko vedec veci zjednoduší, čo vynechá, opisuje a vysvetľuje do detailov. Je fajn, že existuje viacero ľudí s rôznym prístupom. Každý si nájde, čo je preňho najlepšie.
Pri opisovaní prílivov a rezonancie ste spomenuli hojdačky, čo je každodenná, ľahko predstaviteľná vec. Je nejaká oblasť, v ktorej sa vám ľahko hľadajú prirovnania k vedeckým princípom?
Podľa mňa sú veľmi zaujímavé prirovnania fyzikálnych princípov k ľudskej spoločnosti, napríklad po sociologickej stránke, ako je davová psychóza a podobne. Mnoho z fenoménov má analógiu vo fyzikálnych javoch. Človek je súčasť davu, napríklad na futbalovom zápase alebo koncerte. Davové psychózy sú ako fázové prechody. Dav nejak funguje a potom zrazu v jednom momente všetci začnú robiť to isté, lebo prišiel spúšťač. Je to ako var vody. Vodu máte v hrnci, potom do nej nasypete soľ a zrazu začne vrieť. Mám to rád, lebo ľudia s tým majú často osobnú skúsenosť, tým pádom je to pre nich osobnejšie, lepšie, intenzívnejšie, ľahšie si to zapamätajú.
Je niečo, čo vám pri popularizácii pomáha?
Nemám postup. Považujem za luxus, že nie som učiteľ na strednej škole a nemám osnovy, podľa ktorých musím deti naučiť toto a toto. Keď napríklad čítam alebo behám, pozerám sa okolo a zrazu si uvedomím, že niečo je zaujímavá vec. Potom danú myšlienku rozvíjam, zisťujem, čo presne je zaujímavé, ako vysvetliť, prečo je to zaujímavé či dôležité.
Vaša kniha, ktorá teraz vychádza, sa volá Fyzika v slepých uličkách. Prečo ste si zvolili práve tento názov?
Mal som celkom jasnú predstavu o tom, čo chcem ľuďom povedať. Aby si odniesli, že vedecký pokrok nie je jednoduchý priamočiary proces, ale bol komplikovaný od chvíle, odkedy ľudia začali premýšľať o prírode systematicky. Niekde uprostred toho sa objavilo spojenie slepé uličky. Bádanie je ako prehľadávanie bludiska, ktoré má mnoho zákutí, zákrut a slepých uličiek.
Keď zahodíte celé bludisko a ukážete len správnu cestu, je to jasné. Ale keď ho máte pred sebou vcelku, je ťažké dostať sa von. Neviem, ako veľmi sa mi to podarilo, no chcel som zdôrazniť, že slepé uličky vo vede nie sú ako tie v bludisku, aby nás zmiatli. Naopak, sú prirodzenou a často až užitočnou vecou. Zistiť, čo určite nie je odpoveď na otázku, je prínos a môže veľa naučiť.
Je to niečo také, ako sa vyjadril Edison, keď povedal, že pozná desaťtisíc spôsobov, ako nezostrojiť žiarovku?
Napríklad. Keď je vaším cieľom zostrojiť niečo, čo vyrába svetlo, nie je celkom jasné, prečo by to mala byť práve volfrámová žiarovka. Avšak veci, ktoré nakoniec nie sú žiarovkou alebo nevytvárajú svetlo dobre, sú tiež zaujímavé. Môžu nám pomôcť dozvedieť sa niečo o svete a nasmerovať nás správnym smerom. V dnešnej dobe vieme, že existujú oveľa lepšie spôsoby ako volfrámová žiarovka. Možno raz zistíme, že jestvuje ešte lepší spôsob ako teraz.
V knihe sa venujete aristotelovskej fyzike, planéte Vulkán či éteru. Stála za výberom tém konkrétna myšlienka?
Aj áno, aj nie. Určite som chcel rozprávať o aristotelovskej fyzike, lebo si pamätám, že keď som sa o nej dozvedel na strednej škole, veľmi ma zaujala. Chcel som, aby kapitoly na seba nadväzovali, na Liptove tomu hovoríme „flow“, aby kniha rozprávala rozumný príbeh od začiatku do konca. Stalo sa mi však, že som mal dve kapitoly a bolo treba medzi ne niečo vložiť.
Prípadne sa stalo, že som kapitolu rozdelil na dve, lebo sa ukázalo, že je toho príliš veľa. Vulkán je moja srdcovka a chcel som ju tam dať. Mám pocit, že každá kapitola môže naučiť aj nejakú konkrétnu fyziku. Ľudia, ktorí si ich prečítajú pozorne, budú mnohým veciam rozumieť lepšie ako predtým.
Podobný cieľ má kniha Fyzika superhrdinov od Jamesa Kakaliosa. Na príbehoch známych komiksových postáv vysvetľuje fyzikálne princípy.
Poznám ju. Len veľa ľudí má pocit, že takto by sa mala učiť fyzika a veci na strednej škole. Vtedy si skôr hovorím: „Prrr, neviem, kedy naposledy ste videli stredoškolákov.“ Je pekné mať ideál, ale v nejakom momente človek narazí na realitu a nie všetko, nie vždy a hlavne nie stále sa dá učiť takýmto spôsobom. Keď sa vrátim k strednej škole, tak knižka, ktorú som napísal, je a môže byť zaujímavým doplnkom k učeniu a k podpore zvedavosti. Základ učenia na základnej a strednej škole by sa asi nedal učiť iba takýmto spôsobom.
Prečo je práve rozprávanie o Vulkáne vašou srdcovkou?
Je súčasťou súvislejšieho príbehu o tom, ako ľudia objavili Neptún. Najprv na papieri, potom na oblohe. Francúzsky astronóm Urbain Le Verrier vypočítal, kde by mala byť planéta. Poslal list nemeckému astronómovi, ktorý hneď v ten večer namieril ďalekohľad tam, kde predpovedal jeho polohu Le Verrier a našiel ho. Podľa mňa je to fantastická vec.
Francúz si potom všimol, že je akýsi problém s Merkúrom. Keď problém s Uránom vyriešilo nájdenie novej planéty, bol presvedčený, že problém s Merkúrom má podobné riešenie. Keďže Neptún je veľmi ďaleko, Vulkán by teda bol veľmi blízko pri Slnku. Pozorovania ďalekých telies majú ten problém, že ich vidno slabo, pozorovania blízkych zas sťažuje Slnko. Preto je zaujímavá paralela medzi Neptúnom a Vulkánom, na niektorých úrovniach je to to isté, na iných zas opačné. Dnes už vieme, že pri Slnku nie je nič väčšie ako šesť kilometrov a problém Merkúra má iné rozuzlenie. Skrátka, keby chcel niekto natáčať historický film, tento príbeh má všetky dobré atribúty.
Je, naopak, nejaká oblasť, v ktorej sa vám stáva, že sa vám z nejakého dôvodu nedarí vysvetliť tému?
Opäť považujem za luxus, že vysvetľujem ľuďom veci, ktoré si sám vyberiem, dopredu si ich premyslím a pri ktorých mám pocit, že ich viem rozumne vysvetliť. Martin Mojžiš ma naučil jednu vec. Keď chcete niečo popularizovať a zistíte, že to je síce pekná téma a aj vás baví, no pri písaní to z vás ide ako z chlpatej deky, nemáte dobrý pocit, treba to zahodiť a viac nespomínať. Tým, že nemám sylabus, môžem si vybrať veci, ktoré ma bavia a ktorých vysvetľovanie mi ide. Chcem si myslieť, že to tak aj je, ale neviem, čo by povedali ľudia, ktorí čítajú a pozerajú moje veci.
Kde vidíte, že nastane ďalší prielom vo fyzike?
To je trochu zle definovaná otázka. Netrúfnem si povedať jednu, lebo vo fyzike je veľa rôznych spôsobov uvažovania a cieľov, ktoré chcete dosiahnuť. Povedať, že najväčšia vec bude toto, znamená, že tie ostatné sú menej dôležité. Nie je to tak. Ako teoretický fyzik by som povedal, že najväčšia vec je nájsť kvantovú teóriu gravitácie a spojiť ju s teóriou časticovej fyziky. Mať jednu fundamentálnu, ktorá opisuje svet. No máme aj praktické problémy, ako spraviť vysokoteplotný supravodič, ktorý je použiteľný v praxi. Ak sa to podarí, tak to obráti naruby spôsob, ako funguje naša spoločnosť. Momentálne potrebujeme veľké chladiace veci. No stále je to vec, s ktorou ľudia bežne neprichádzajú do kontaktu.
Na každodennej úrovni by to zas mohlo byť lepšie využívanie slnečnej energie. Každému je jasné, že fosílne palivá nás nedostanú ďaleko. Jadrová energia je oveľa lepšia alternatíva, v dnešnej dobe sa bez nej nezaobídeme. Ak sa rozprávame o horizonte stoviek rokov, potrebujeme sa naučiť priamo využívať slnečnú energiu a premieňať ju na formu, ktorú rozumne využijeme. Zatiaľ to nevieme až tak dobre, zlepšuje sa to pomaly. Otázka je, či nám niečo podstatné neuniká, čo musíme robiť inak, aby sme to dokázali.
Spomenúť sa dajú aj nedávno objavené gravitačné vlny. Je to nový informačne veľmi hustý kanál. Dá sa z neho veľa naučiť, len potrebujeme postaviť dostatočne citlivé detektory a zistiť, čo všetko obsahuje. Je to ako otvoriť dvere do novej miestnosti a obzerať sa, čo tam uvidíte. Táto časť fyziky ide úplne iným smerom. Aby som to zhrnul, je ťažké povedať, čo bude tým najväčším míľnikom vo fyzike. Keď sa to rozmení na drobné, fyziku tvorí veľa vecí. Potom ide o to, či vás zaujíma, či zajtra bude chlieb lacnejší, alebo vás zaujíma, čo sa dozvieme, alebo chcete mať jednu teóriu, ktorá opisuje všetko, zapísať ju do knižky a dať si ju na poličku.
Celú knihu nájdete voľne dostupnú vo formáte PDF na odkaze Publikácia: Fyzika v slepých uličkách.
