«В таком объеме теоретическую физику практически нигде не преподают»

В 2020 году в НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург открылась бакалаврская программа «Физика». Как на ней построено обучение, какие специализации предлагаются студентам и чем выпускники смогут заняться после, рассказывает академический руководитель программы Игорь Шендерович.

Фото из архива НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург

В чем основные особенности новой программы по физике

Набор у нас небольшой — 25 человек в сумме на бюджетные и коммерческие места. Это позволит выстроить со студентами открытые отношения и тесно работать с их исследовательскими интересами.

Мы сотрудничаем с тремя академическими партнерами: Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургским отделением Математического института им. В. А. Стеклова РАН и Петербургским институтом ядерной физики им. Б. П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт». Это институты с прекрасной репутацией в научном сообществе, с учеными мирового уровня, которые готовы читать нашим студентам спецкурсы и брать их на научно-исследовательскую работу.

На программе установлены достаточно высокие минимальные баллы ЕГЭ: чтобы подать документы, необходимо набрать не менее 75 баллов по физике и математике и 60 — по русскому языку. Это прямая декларация нашим потенциальным студентам, что учиться будет сложно.

Кого ждут на программе

Портрет нашего абитуриента мозаичный. С одной стороны, мы ждем выпускников физматшкол. Я сам когда-то закончил физико-математический лицей № 239, поэтому хорошо представляю интересы этих ребят. Многие из них заряжены на науку и готовы посвятить по крайней мере часть своей жизни тому, чтобы понять, что такое физика.

При этом совершенно неважно, участвовали ли ребята в олимпиадах: не всегда из хороших олимпиадников получаются хорошие ученые, а именно таких мы собираемся выпускать. 

Для учебы в университете нужны не столько успехи в олимпиадах, сколько готовность очень много работать, желание продвинуться как можно дальше в своих изысканиях, амбиции, в конце концов.

Порой олимпиадники думают, что первый курс можно отдыхать, что они и так самые умные, но это огромная ошибка. Часто именно такие студенты вылетают после первого года обучения, потому что пропускают материал, а наверстать уже не успевают. Поэтому повторю еще раз: абитуриенты должны понимать, что, несмотря на хорошую школьную подготовку, работать придется много.

Также мы ждем ребят из непрофильных школ, но очень замотивированных. Я много раз сталкивался с абитуриентами со средним уровнем подготовки, которые за счет колоссальной работоспособности добивались невероятных высот в науке и жизни.

Как построен учебный план

За первые два года студенты освоят базу, позволяющую эффективно выстроить все дальнейшее обучение физика-исследователя. Программа начинается с продвинутых курсов математики: приблизительно две трети времени ребята посвятят алгебре, математическому анализу, дифференциальным уравнениям, теории вероятностей, численным методам, математической физике и другим разделам математики. Математика — это язык современной физики, и без освоения этого языка невозможно двигаться дальше.

На изученную математику сразу будет нанизываться курс общей физики. Он относительно стандартный, идет два года и состоит из лекций, семинаров и лабораторных работ. Новое оборудование для лабораторий уже закуплено, и у нас есть команда профессионалов, которая умеет с ним работать. На лабораторных мы, во-первых, поможем студентам разобраться, как работают современные приборы, а во-вторых, дадим им возможность собрать что-то своими руками с нуля.

За три года — со второго по четвертый курсы — студенты освоят всю базовую программу теоретической физики. Эта единая линейка курсов, которая начинается с механики и заканчивается физической кинетикой и статистической физикой. 

В таком объеме теоретическую физику практически нигде не преподают. Наши студенты смогут пощупать все разделы уже на уровне бакалавриата, а в магистратуре продолжат углубленное изучение выбранного направления.

На третьем году обучения начнется специализация. Вместе со своими научными руководителями студенты соберут линейку спецкурсов, необходимых для полного погружения в выбранный профиль.

Какие специализации предлагают студентам 

На нашей программе два профиля: «Квантовая теория поля» и «Физика конденсированного состояния». Это довольно широкие специализации, внутрь которых можно много чего зашить.

Мы остановились на этих двух профилях, потому что считаем, что по ним в Петербурге есть ученые мирового уровня, с которыми мы и будем сотрудничать. И этим специалистам, с одной стороны, будет интересно работать со студентами над их научно-исследовательскими и дипломными работами, а с другой — рассказывать об актуальном положении дел в рамках спецкурсов.

За каждым профилем закреплен свой перечень спецкурсов, но этот список при желании можно изменить. Если студент со своим научным руководителем решат, что курс из другой специализации в его конкретном случае будет полезнее, можно будет прослушать и зачесть другой предмет.

Первое время мы собираемся работать в рамках двух профилей — «Квантовая теория поля» и «Физика конденсированного состояния».

Мы не можем сказать, что подготовим первоклассных специалистов в любой области физики, просто потому что в Петербурге может не оказаться ученых соответствующего уровня. Это внешние обстоятельства, которые мы пока не можем изменить. Но если такие специалисты появятся и будут готовы работать вместе с нами — возможно, количество профилей увеличится.

Как будет выстроена научно-исследовательская работа

В первые два года не предполагается проведение полноценной научной работы, сначала ребята должны получить базовые знания. После второго курса они выбирают профиль и начинают присматриваться к научному руководителю. Дальнейшая исследовательская работа будет проходить на базе одного из партнерских академических институтов и естественным образом завершится защитой диплома в конце четвертого курса.

Чтобы подготовить ребят к исследовательской работе, с первого курса в программу дисциплин будет включен некий прототип научного семинара, который называется реферативным семинаром. Он предназначен для моделирования реального научного общения.

Физика — наука устная, и по большей части добывание того самого научного знания происходит в процессе общения у доски.

 На реферативных семинарах ребята должны будут готовить доклады по разным, в том числе и свежим, научным работам и презентовать их своим сокурсникам.

Опыт проведения таких семинаров мы подглядели в зарубежных вузах. Там ребята со старших курсов курируют своих младших коллег. С их помощью младшекурсники должны сделать за семестр хотя бы один доклад. Для некоторых это поначалу сложно и вызывает стеснение, но необходимо преодолеть себя: в физике нужно уметь выступать перед залом и презентовать свое исследование. Это неотъемлемый элемент работы, и чем раньше студенты научатся это делать — тем проще будет потом.

На старших курсах студенты уже будут участвовать в семинарах своей научной группы, у своих научных руководителей.

Где и кем смогут работать выпускники

Наша программа готовит физиков-исследователей, ориентированных на академическую карьеру. Мы рассчитываем, что после бакалавриата выпускники продолжат заниматься теоретической физикой в российских и зарубежных магистратурах, после — аспирантурах.

Прикладная специфика пока за рамками нашей программы, но при желании уйти в индустрию после такого серьезного бакалавриата — задача несложная. Во-первых, во всех прикладных сферах нужна базовая математическая подготовка — на нашей программе ее более чем достаточно. Во-вторых, если внимательно посмотреть на прикладные физические проекты, существующие в России и Петербурге, то выяснится, что в большинстве из них нужна квантовая механика, которую наши студенты изучают на третьем курсе. Или физика сплошных сред, которую проходят на втором-третьем курсах. Поэтому выпускники нашего бакалавриата, конечно, с небольшими усилиями, смогут перейти в индустрию.

Зачем нужна такая сложная программа

Приведу такую метафору: когда люди забираются на высокую гору, они не ждут, что будет просто. Какой интерес покорять высоту, на которую может залезть ребенок? Интересно восходить туда, где почти никого не было, и оказаться среди единиц или десятков человек, которые побывали на этой вершине.

Особенность научной работы в том, что ты ежедневно забираешься на высоту, на которой до тебя еще никого не было. 

Получаешь новый результат — и вот ты единственный, кто добрался. В рамках такой аналогии понятно, что влезть на подобную вершину чрезвычайно трудно. Но зато ощущение от того, что ты забрался, — незабываемое и ничто не может с ним сравниться. Тяжело?  Да. Сложно? Да. Но награда такова, что хочется забираться еще и еще, вновь оказываясь там, где никого не было. Физикой часто занимаются не ради результата, а ради процесса.

Какие у вас ожидания от программы

Конечно, хотелось бы, чтобы в будущем программа вышла на самоподдерживающийся режим. Будет здорово увидеть, что выпускники нашего бакалавриата становятся научными руководителями для новых студентов. Простой подсчет показывает, что для этого должно пройти около десяти лет: четыре года бакалавриата, два — магистратуры, еще три-четыре года аспирантуры.

Если получится запустить такую цепную реакцию, я буду очень рад. Но для этого нужно подождать. Наука вообще скорее не про спринт, а про дальний забег.

В 2022 году на программе предусмотрено 20 бюджетных мест, 5 платных мест и 1 платное место для иностранного абитуриента.