Nowe Delhi: Jako student college’u Deepak Dhar lubił rozwiązywać proste problemy matematyczne, na które natrafiał w czasopismach. Wiele lat później stał się jednym z najwybitniejszych indyjskich fizyków teoretycznych, wywołując falę w dziedzinie mechaniki statystycznej.

W wywiadzie dla ThePrint, Dhar (71) – którego wkład w fizykę teoretyczną przyniósł mu wiele laurów, w tym w tym roku Padma Bhushan – mówi: „Wiele problemów matematycznych zostało przedstawionych w formie prostych łamigłówek. Ale kiedy zaczynasz je rozwiązywać, czasami rozwiązania oznaczają początek rozwiązywania głębszych problemów”.

„Nie wiesz, jakie znaczenie mogą mieć takie rozwiązania na początku drogi” – mówi. Dodawanie, „Przyjmujemy imię Ramanujan i cytujemy go jako jednego z największych matematyków, ale jego praca nie miała wówczas bezpośredniego zastosowania. Nawet teraz istnieje bardzo niewiele bezpośrednich zastosowań technologicznych jego pracy”.

W zeszłym roku Dhar został pierwszym indyjskim naukowcem, który został wybrany do Medalu Boltzmanna, jednego z najwyższych międzynarodowych wyróżnień w fizyce statystycznej, przyznawanego raz na trzy lata.

W 2002 roku otrzymał nagrodę TWAS (Światowa Akademia Nauk) — przyznawaną naukowcom z krajów rozwijających się za wybitny wkład w wiedzę naukową. On jest także laureatem nagrody Shanti Swarup Bhatnagar w 1991 r. w dziedzinie nauki i technologii — jednej z najwyższych indyjskich nagród naukowych — za wkład w nauki fizyczne.

Obecnie jest wybitnym profesorem na wydziale fizyki Indyjskiego Instytutu Edukacji i Badań Naukowych (IISER) w Pune.

W przypadku Dhara jego przygoda z mechaniką statystyczną rozpoczęła się od pracy nad rekreacyjnymi problemami matematycznymi, które miały zostać opublikowane w niedzielnych dodatkach do czasopism. Dhar mówi, że rozwiązywanie zagadek nauczyło go nowych technik matematycznych i doprowadziło go do odpowiedzi na wiele złożonych pytań matematycznych.

Jego badania koncentrują się wokół zrozumienia, w jaki sposób właściwości makroskopowe wyłaniają się z dużego zbioru prostszych obiektów. Na przykład, jak prosta zasada, że ​​kilka cząstek piasku przewraca się, gdy są ułożone razem, określa, co dzieje się w dużej kupie piasku. Te proste modele to szablony pozwalające zrozumieć, jak złożone właściwości pojawiają się w przedmiotach codziennego użytku.

Dhar wyjaśnia to w ten sposób: „Załóżmy, że trochę suchego piasku wysypuje się powoli na płaski stół. Wiemy, że utworzy na stole stos w kształcie stożka. Teraz, jeśli upuścisz na to kolejne ziarnko piasku, czasami ziarno po prostu usiądzie w jednym punkcie. Innym razem ześlizgnie się i strąci inne cząstki i wywoła mini lawinę.

„Jeśli ciągle upuszczasz jedno ziarnko piasku na raz, czasami nic się nie stanie, a innym razem ziarna będą ześlizgiwać się w dół”.

To prosty przykład systemu, w którym stałe zakłócenia są dodawane z zewnątrz, ale uwalnianie lub relaksacja następuje w gwałtownych seriach” – dodaje.

Przeczytaj także: Vidita Vaidya, neurobiolog, który pomaga nam zrozumieć, jak mózg funkcjonuje w stresie

„TIFR szkoła fizyki statystycznej”

Podczas gdy jego badania często dotyczą abstrakcyjnych pojęć matematycznych, Dhar jest powszechnie uznawany za swoją rzadką umiejętność rozkładania złożonych pojęć w bardzo prosty sposób.

Srikanth Sastry, fizyk teoretyczny z Centrum Zaawansowanych Badań Naukowych im.

„Jest również dobrze znany ze szkolenia i wywierania wpływu na dużą liczbę studentów i współpracowników w uprawianiu tego stylu teoretycznej fizyki statystycznej. Jemu i profesorowi Mustansirowi Barmie przypisuje się powołanie i pielęgnowanie „szkoły fizyki statystycznej TIFR”, rozumianej jako nieformalna grupa ludzi uprawiających określony styl badań”, dodaje.

Sastry mówi, że nie był to świadomy wysiłek, ale coś, co wyłoniło się ze środowiska doskonałości, które panowało w wyniku wysokiej jakości badań Dhar.

Spenta Wadia, fizyk teoretyczny, który założył Międzynarodowe Centrum Nauk Teoretycznych w Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) w Mumbaju, powiedział ThePrint: „Rozwiązanie modelu piaskownicy wyznaczyło paradygmat wyjaśnienia wielu zjawisk naturalnych, takich jak wielkość trzęsienia ziemi i częstotliwość wstrząsów wtórnych, wahania na rynku finansowym, pożary lasów itp.”

Model piaskownicy został wprowadzony przez trzech fizyków, a mianowicie Per Bak, Chao Tanga i Kurta Wiesenfelda w artykule z 1987 roku. Ostatecznie został rozwiązany przez Dhar trzy lata później.

Dhar wykazał, że kolejność ułożenia ziaren piasku na stosie nie ma znaczenia. Po ustaniu lawiny ostateczny wynik był taki sam. Na przykład, jeśli dwa ziarna piasku zostaną dodane do stabilnego stosu w dwóch różnych kolejności, najpierw w miejscu A, a następnie w miejscu B, ostateczny stos ziaren piasku okaże się dokładnie taki sam.

„Model miał bardzo ciekawe rozwiązanie. I był powiązany z innymi problemami mechaniki statystycznej” – mówi Dhar.

Innym problemem matematycznym, którego rozwiązanie przypisuje się Dharowi, jest „problem wyliczania zwierząt z ukierunkowanych miejsc”. Załóżmy, że istnieje dwuwymiarowa siatka przypominająca kwadratową szachownicę. Na szachownicy obowiązuje zasada dotycząca ustawiania figur szachowych: jeśli jedna figura zostanie odłożona, następną figurę można umieścić tylko w dwóch sąsiednich polach.

W takim układzie, ile różnych kształtów można wygenerować ze skończonej liczby elementów? Dhar był tym, który wyprowadził rozwiązanie tego problemu.

Matematyczne rozwiązanie takich problemów można również wykorzystać do zrozumienia struktury cząsteczek. Jak to ujął Dhar: „Jeśli istnieje roztwór chlorku potasu i sodu, który ulega krystalizacji, w jakim stężeniu wystąpią atomy sodu i potasu?”

„Jego biurko samo zorganizowałoby się w stan chaosu”

Kolega Dhara, Sreejith GJ, profesor fizyki w IISER, powiedział ThePrint: „Jedną z rzeczy, która opisuje profesora Dhara, jest to, że jest bardzo bystry. Czasami omawiam z nim aspekty mojej pracy. Jest w stanie zrozumieć to, co chcę wiedzieć, zanim jeszcze skończę zadawać pytania. To tak, jakby zanim skończysz zadawać swoje pytanie, on już wie, gdzie jest problem, i często może szybko wskazać mi właściwy kierunek”.

Wadia, który pracował z Dharem przez prawie trzydzieści lat, zażartował, że na biurku jego kolegi zawsze panuje bałagan. „Tylko on wiedziałby, gdzie znaleźć jaką gazetę. Od czasu do czasu jego żona przychodziła i porządkowała biurko, ale wkrótce biurko „samoorganizowało się” w stan chaosu”.

Dodając, że Dhar miał poczucie precyzyjnego wyrażania swoich myśli, Wadia mówi: „Nawet podczas wystawiania ocen Dhar miał system wystawiania ocen z cyframi dziesiętnymi. Nie dałby na przykład oceny 8, dałby 8,2 lub 8,53”.

Zwraca również uwagę, że styl nauczania Dhara stworzył wybitnych studentów, z których niektórzy są obecnie częścią ICTS (Międzynarodowe Centrum Nauk Teoretycznych w Bengaluru). Jego uczniowie okazali się jednymi z najbardziej znanych naukowców w dziedzinie fizyki teoretycznej, którzy są uznawani na całym świecie za swoją pracę, mówi Wadia.

Tymczasem Dhar mówi, że rząd centralny nadaje obecnie „wyższy priorytet badaniom stosowanym”, dodając, że „trudniej jest zdobyć fundusze na badania teoretyczne”. Podkreślając znaczenie pracy stosowanej, ostrzega, że ​​„błędem” jest propagowanie idei, że „każdy powinien wykonywać tylko pracę stosowaną”.

Zauważa również, że czołowi badacze są cały czas pytani o znaczenie badań teoretycznych. „Nawet Michaelowi Faradayowi zadano to pytanie, kiedy badał przepływ prądu przez skomplikowane obwody i przewody”, mówi. Dhar wyjaśnia, że ​​wtedy Faraday zdawał się ścigać tylko dziwne zjawiska, ale jego badania nabrały znaczenia z czasem, gdy sieci energetyczne stały się bardziej złożone.

„Myślę, że wiele nowych pomysłów w badaniach zaczyna się od tego rodzaju konfiguracji, ale te pomysły mogą się rozwijać i być wykorzystywane w różnych dziedzinach. Myślę, że należy mieć zdrową mieszankę odpowiednich i mniej istotnych badań” – mówi. Zrównując swoje podejście do dyscypliny ze sztuką, dodaje: „Osoba myśląca o rachunkach może kwestionować wykorzystanie obrazów, ale szerszy krąg ludzi rozumie, że obrazy mogą być przydatne w szerszym zbiorze kontekstów”.

(Pod redakcją Amrtansha Arora)

Przeczytaj także: Praca nad utrzymaniem nauki ponad polityką w czasie wojny na Ukrainie, mówi naukowiec z CERN, Archana Sharma