Как и Почему я начал "заниматься наукой"
Содержание
Аналитика. Самые Первые шаги
Я (В.А. Кузькин) начал "заниматься наукой" под руководством Антона Мирославовоча Кривцова на кафедре "Теоретическая Механика" будучи студентом второго курса кафедры "Механика и процессы управления" в 2005 году. Надо сказать, что по началу я вообще себе не представлял, что значит довольно странное словосочетание "заниматься наукой". Я считал, что “этим” занимаются исключительно суперодаренные люди. При этом себя я к таким людям никак отнести не мог (и не могу). Скорее всего для нормального человека это стало бы непреодолимым препятствием... Однако в силу особенностей непостижимого русского характера для меня это наоборот стало, по крайней мере по началу, одним из сильнейших стимулов. Ну не мог я смириться с тем, что Эйлер с Ньютоном умели писать формулы, а я – нет. Первая “задачка”, которой я занялся была связана с аналитическим описанием процесса образования системы Земля-Луна в результате ротационного коллапса. Звучит ужасно, но судя по тому, что данную задачу решал студент второго курса, можно догадаться, что постановка была слегка упрощена Антоном Мирославовичем. Помню, что по началу было довольно тяжко, т.к. я не очень понимал, что и зачем делаю, но приведенный выше стимул не давал мне сдаться… И занимался я “Луной” (так надо мной подшучивали знакомые, которым я пытался объяснить, что делал) наверно около года. В результате написал статью в сборник статей конференции AПM, за которую мне почти не стыдно. Почти потому, что с английским всегда было плохо. В научном же плане статья более чем достойная, в основном благодаря постановке, предложенной Антоном Мирославовочем. Примерно через год я понял, что аналитически дальше двигаться в той задаче было сложно и я попросил новую ”задачку”, из которой в последствии получились две диссертации (бакалаврская и магистерская) и несколько ВАКовских статей. Надо сказать, что я в то время подумывал заняться моделированием, но меня остановила фраза Антона Мирославовича: “Писать программы умеют многие, а формулы – единицы…”. Естественно быть, как многие, я не хотел (см. выше про характер). Дак вот, вторая “задачка” была ничуть не менее фундаментальна, чем первая, и была связана с тепловым расширением в системе из двух частиц, взаимодействующих посредством потенциала Морзе. Сколько я занимался этой задачей не помню, т.к. она у меня, что называется, “пошла”...
Компьютерное моделирование vs. программирование
В общем, где-то до 4 курса я был практически чистым “аналитиком”, писал формулы и был горд собой по этому поводу. Сейчас с “высоты своих 24 лет” понимаю, что мне дико повезло с тем, что начал я именно с аналитики, а не с компьютерного моделирования. Переход от аналитики к моделированию существенно проще, чем в обратную сторону. Если не верите – попробуйте :) Программировать пытался, но без особых успехов. Про то, как я вообще научился программировать, отдельная история… Скажу только одно – на первом курсе я не знал о программировании вообще ‘’’ничего’’’. В общем, к 4 курсу мне пришло понимание, что аналитика не всесильна. Кроме того, захотелось чего-то нового и красивого. “Картинки”, получаемые другими сотрудниками кафедры и лаборатории, у меня в то время вызывали некоторый комплекс неполноценности. Опять-таки возникал вопрос, почему я этого не умею? В общем пришлось учиться моделированию. Сразу же стоит отметить, что компьютерное моделирование, на мой взгляд, это не только и не столько само программирование, сколько создание моделей, которые могут быть “запрограммированы”. Разница, если немного задуматься, очень большая… Забавно, что мне начало нравиться программирование только после того, как начало что-то получаться. И чем больше получалось, тем больше нравилось. На эту тему вспоминается гениальная фраза П.А. Жилина по поводу научной работы: “Интересно только то, что понятно.” Фактически “интересность” научной работы и стала для меня вторым и последним мотиватором. Можно сказать, что я "научился" моделировать благодаря совместному проекту каф. "Теоретическая механика", ФТИ им Иоффе и института гриппа РАМН (2008 год). Проект был посвящен созданию биоматериала на основе фибрилл. Моей задачей было создать компьютерную модель, позволяющую исследовать влияние структуры данного материала на его механические свойства. В результате некоторых усилия я придумал сначала двумерную, а потом и трехмерную модели. Получилось красиво :) Модель оказалась достаточно "гибкая" в том смысле, что она позволяла решать задачи из различных областей механики. В частности, получилось смоделировать достаточно красивый процесс пробивания сетки (к примеру, сетки теннисной ракетки) шаром. В общем с моделью можно было много баловаться, получая красивые результаты, и это было приятно. Вторым большим проектом, который еще больше продвинул меня в плане моделирования было (и есть) моделирование углеродных структур (~2009). Данным направлением до меня давно и успешно занимались у нас на кафедре, однако в основном на уровне аналитики. Не хватало компьютерной модели, позволяющей напрямую "подсмотреть", что происходит в системе. Начал я с модели, которую несмотря на большие усилия так и не удалось довести до ума. Идея (не моя) была в том, чтобы соединить атомы в графене или нанотрубке стержнями, работающими на растяжение, сжатие и изгиб. Я долго и упорно пытался запрограммировать эту модель. И в общем-то в конце концов у меня получилось..., но модель оказалась плохая. Дело в том, что я использовал для вычисления сил и моментов, действующих между частицами линейную теорию стержней. При малых поворотах и перемещениях частиц проблем не было. Однако в случае поворота системы как жесткого целого приходилось отделять повороты частиц, соответствующие деформации связи от "полного" поворота. Это оказалось сделать нереально. Честно говоря, до сих пор не знаю как это сделать, если это вообще возможно. Я слегка расстроился, но потом понял, что и слава Богу, что у меня не получилось! Все равно, даже если б все заработало, обобщить модель на случай сильных деформаций, разрушения и т.п. было бы нереально, ну или очень сложно. Поэтому я начал заниматья моментными взаимодействиями (наверно тоже 2009 г). Точнее все началось с того, что Антон Мирославович дал мне совет по поводу моделирования углеродных структур. Я его не совсем правильно понял и в результате (через год :)) получился потенциал Кузькина-Кривцова. Получился он совсем не сразу... можно сказать был рожден в муках. Но это долгая история...
Встреча
В заключение я лучше расскажу еще об одном случае, который очень сильно повлиял на мое отношение к науке. В 2009 я случайно наткнулся в интернете на конференцию по MD в Англии, в которой планировали принять участие почти все крестные отцы молекулярной динамики: Mike Allen, Giovanny Ciccotti, William G. Hoover и другие. Естественно я туда поехал, не раздумывая. Собственно ехал я туда чтобы познакомиться с перечисленными выше крестными отцами. Случай, который со мной произошел на конференции я считаю явным доказательством существования "судьбы" или чего-то в этом роде. Дело в том, что в силу природной скромности я понятия не имел как можно познакомиться с перечисленными выше людьми. Выручил меня случай, произошедший в первый же день конференции. Я жил достаточно далеко от университета Варвика (University of Warwick), где проходила конференция. Вот сажусь я в автобус, который должен довести меня до университета, еду и вдруг на какой-то из остановок в автобус входит "дядька в ковбойской шляпе". Заходит, садится рядом на свободное место и начинает со мной разговаривать, мол привет, кто такой, куда едешь. Я рассказал, что я from Russia, еду на конференцию, занимаюсь молекулярной динамикой. "Дядька в шляпе", услышав про молекулярную динамику говорит что-то вроде, да, это интересная штука. Потом мы некоторое время говорим о каких-то научных вещах, касающихся MD. При этом меня сразу же поразило то, что общался со мной этот "дядька в шляпе" абсолютно на равных. Поразило потому, что "дядькой в шляпе" был William Graham Hoover, написавший свою первую книгу по молекулярной динамике в год моего рождения! Для того, чтобы понять что это за человек стоит посетить его сайт, на 99% посвященный науке. В частности, очень рекомендую статью с говорящим названием "50 years of Computer Simulations: A Personal View"... С тех пор мы более или менее регулярно переписываемся и обсуждаем различные научные и не очень вопросы (точнее в основном я задаю глупые вопросы).
Пожалуй, после встречи с Антоном Мирославовичем моя встреча с Уильямом Хувером стала вторым событием, которое очень сильно повлияло на мое мировоззрение и, в частности, отношение к науке.
To be continued...
