«Физика» — как Питерская Вышка будет готовить исследователей современной фундаментальной физики

С 2020 года в НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург ведется набор на направление по физике. Объясняем, как будет устроена научная деятельность на магистерской программе «Физика» и почему современный физик должен знать английский язык.

iStock

В 2022 году программа предлагает 15 бюджетных и 5 платных мест. Подробнее о вступительных испытаниях можно прочесть на странице программы. Узнать больше о стоимости обучения и поступлении на программу можно с помощью раздела для абитуриентов магистратуры.

Для кого эта программа?

Программа рассчитана на абитуриентов, которые закончили профильный бакалавриат и хотят изучать современную теоретическую физику. Магистранты займутся научной деятельностью в исследовательских группах институтов Российской академии наук и Научно-исследовательского центра (НИЦ) «Курчатовский институт» в Санкт-Петербурге. Значимые результаты своей магистерской диссертации выпускники программы смогут отправить на публикацию в научные журналы.

В магистратуру также могут поступать выпускники математических направлений, которым интересна математическая физика. На программе они смогут сосредоточиться на развитии навыков математического описания явлений физики конденсированного состояния и физики фундаментальных взаимодействий.

Академический руководитель программы «Физика» Кирилл Михайлович Семенов-Тян-Шанский: «Мы готовим магистра, чтобы он мог заниматься исследованиями фундаментальной физики на современном уровне и встроиться в международную систему науки».

Почему теоретическая физика?

Теоретическая физика как научная дисциплина развивается со времен Ньютона. С помощью ее методов человек стремится выяснить первоосновы устройства Вселенной. Накопленные знания в этой области содействуют технологическому прогрессу и открытиям человека в других естественных науках.

В конце XIX века высказывалось мнение, что физика исчерпала себя. Это мнение было ошибочным. Значимость физики в человеческой жизни за последний век только усилилась, в том числе из-за технологического развития и уменьшения размеров объектов и элементов приборов, которые можно создавать. Почему стала особенно актуальна квантовая физика твердого тела? Потому  что для работы устройств нанометровых размеров, оказывается, важны те законы, которые не были важны для макросистем. Вновь потребовалось развитие фундаментальной физики для исследования новых явлений, и так будет происходить еще долгое время.

Игорь Владимирович Рожанский
Соруководитель программы «Физика»

При создании магистратуры руководство программы опиралось на опыт зарубежных университетов. Во многих учебных заведениях мира основу программ профильных магистратур составляют курсы по фундаментальной физике. Не важно, занимаются ли студенты ядерной физикой, оптикой или электроникой — они изучают большой объем теоретических курсов. Так устроены, например, программы Массачусетского технологического института, Высшей нормальной школы и Политехнической школы Парижа. Поэтому изучение физики твердого тела и квантовой теории полей на программе Высшей школы экономики тоже строится вокруг ядра фундаментальных предметов.

Программа «Физика» сотрудничает с Петербургским институтом ядерной физики имени Б.П. Константинова (ПИЯФ), НИЦ «Курчатовский институт», а также институтами Российской академии наук: Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе (ФТИ) и Санкт-Петербургским отделением Математического института им. В.А. Стеклова (ПОМИ). Ученые из этих институтов будут преподавать на программе и заниматься научным руководством студентов, а также помогут магистрантам войти в исследовательские группы. Такая практика поможет магистрантам еще быстрее включиться в академическую деятельность и глубже понять теоретическую физику. Также студенты проходят научно-исследовательскую практику или на базовых кафедрах, или в Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники.

Зачем на программе математическая физика?

Математическая физика существует неотделимо от теоретической. При описании физических явлений ученые используют в том числе математические структуры. Они оказываются интересны сами по себе, как часть математической науки.

Преподаватель департамента физики, руководитель бакалаврской программы «Физика» Игорь Евгеньевич Шендерович: «За последние пятьдесят лет из математической физики произошло много современной математики. И хотя к физике она уже не имеет никакого отношения, выросла она именно оттуда. Например, квантовые группы придумали физики. Но постепенно этот объект стал интересен математикам, и с 90-х годов это одна из динамически развивающихся областей [математики]. Кстати, квантовые группы студенты будут изучать на программе».

Как работает разделение на треки?

На программе есть два образовательных трека — квантовая теория поля и физика конденсированного состояния. Выбирать треки магистранты будут на первом году обучения, исходя из своих научных интересов.

Магистрант может изучать все предметы одного трека или заменить часть курсами другого трека. Замену нужно будет согласовать с научным руководителем и академическим руководством программы.

Такая гибкая схема обучения возможна, потому что данные области физики изучают близкие явления. Многие методы из квантовой теории полей перешли в физику конденсированного состояния, например, функциональный интеграл и метод ренормгруппы. 

Игорь Шендерович: «Сейчас можно даже говорить о начале тренда на объединение физики конденсированного состояния и квантовой теории полей. На программе мы стремимся этот тренд уловить. Между предметами треков будут различия, но какие-то методы встретятся на обоих треках. Мы будем акцентировать внимание на их полезности для обеих областей» .

У студентов также будут курсы, общие для обоих треков. На них расскажут о базовых вещах, которые должен знать грамотный теоретик. Например, курс калибровочных квантовых теорий поля познакомит магистрантов с современным языком описания физической действительности. Без него заниматься теоретической физикой на высоком уровне невозможно.

Как будет построена научно-исследовательская деятельность?

Научно-исследовательская деятельность магистранта начнется с поиска научного руководителя. Руководство программы готово помогать студентам в этом процессе. Студент может выбрать научного руководителя из преподавательского состава программы или работников исследовательских институтов. Магистрант также может пригласить руководителя, с которым он писал диплом во время обучения в бакалавриате. Это поможет объединить усилия ученых с разным образовательным опытом, и программа станет еще одной базой научно-исследовательской деятельности по теоретической физике в регионе.

Вместе с руководителем студент определит тему своей диссертации и, исходя из нее, составит набор трековых курсов. Во время работы над исследованием студент может сменить научного руководителя, если почувствует в этом необходимость. Главное, чтобы в итоге магистрант занимался интересной ему темой под удобным для него научным руководством.

В процессе обучения студент может начать работу в исследовательской группе научных институтов. Для этого ему нужно обратиться к руководителям магистерской программы. Они помогут найти нужную группу среди партнерских институтов или согласовать работу с группой, которую студент нашел самостоятельно.

Научная работа в исследовательских группах — необязательная, но рекомендуемая часть программы. Она поможет магистранту быстрее включиться в научную деятельность. Исследовательские группы — это источник идей и опыта, котел непрерывного производства знаний. Там происходят дискуссии по исследовательским темам, завязываются рабочие отношения с будущими коллегами и научными руководителями. Чем раньше студент начнет работу в группе, тем лучше он поймет исследовательские задачи современной фундаментальной физики и тем проще ему будет писать свою выпускную работу. 

В работе со студентами-теоретиками заинтересованы и сами группы. Многие выпускники магистерских программ смогут продолжить свою карьеру за рубежом. Сотрудничество с программами по физике обеспечит институтам приток молодых научных работников.

Программа сотрудничает с экспериментальными лабораториями? А с зарубежными институтами?

Развитие теоретической физики определяют результаты экспериментов. Поэтому сотрудничество с экспериментаторами полезно для физика-теоретика. В будущем магистратура планирует наладить связи с экспериментальными лабораториями, например с «Международной лабораторией квантовой оптоэлектроники» Питерской Вышки.

Зарубежные партнерства зарождаются через научно-исследовательскую работу. Базовые институты, с которыми сотрудничает программа, взаимодействуют в том числе с учеными из других стран. У студента, который попадет на работу в исследовательские группы, откроются двери в мировую науку.

На программе также приветствуется участие студентов в летних школах. Чаще всего они проходят в зарубежных университетах и рассчитаны на магистрантов. Это возможность увидеть, как работают другие ученые, и перенять полезный опыт.

Как устроен научно-исследовательский семинар (НИС)?

НИС на программе будет проходить в формате студенческого семинара. На нем магистранты будут рассказывать друг другу сюжеты классических работ по физике, которые прочли и разобрали предварительно. Студенческие семинары такого типа популярны в зарубежной практике. Их также проводит Петербургский институт ядерной физики на Зимней школе по теоретической физике.

Студенческий формат НИС помогает приумножить усилия в изучении новых тем. Магистранты смогут быстрее понять и усвоить новую информацию, чем если будут разбираться в ней самостоятельно. Студенческий семинар научит магистров правильно презентовать работы других ученых. Это поможет им в дальнейшем грамотно рассказывать о собственных исследованиях.

Нужен ли в обучении английский язык?

Бó‎льшая часть литературы по современной теоретической физике пишется на английском языке. И хотя преподавать предметы на программе «Физика» будут на русском языке, студенту придется читать статьи на английском.

Без знания английского в современной теоретической физике [работать] очень сложно. Далеко не все современные книги по квантовой теории поля и физике твердого тела  можно найти на русском языке. На программе мы будем создавать атмосферу, в которой студент почувствует острую необходимость в изучении английского языка: придется что-то дополнительно послушать на английском, прочитать оригинальные научные работы. Английский также дает возможность продолжить обучение в лучших университетах мира.

Кирилл Михайлович Семенов-Тян-Шанский
Академический руководитель программы «Физика»

Что ждет студентов после выпуска?

Если по итогам обучения выпускник опубликует научную работу и него будут налажены связи с исследовательской группой, то он может продолжить обучение за рубежом и получить там PhD. Современный мир науки мобилен. В европейских университетах приветствуется, когда человек после магистратуры уезжает за новым опытом в другую страну. Университеты открывают позиции аспирантуры и постдокторантуры (временные ставки для молодых кандидатов наук — прим. ред.) для молодых ученых из разных стран.

Выпускник программы сможет продолжить свое обучение и в российских аспирантурах. Базовые институты РФ заинтересованы в молодых научных сотрудниках. Поэтому, если студент будет активно вести исследования в научных группах, у него будет возможность остаться там работать.

О руководстве программы

Кирилл Михайлович Семенов-Тян-Шанский — академический руководитель программы «Физика», PhD, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Отделения теоретической физики ПИЯФ и НИЦ «Курчатовский институт». Кирилл Михайлович закончил кафедру физики высоких энергий и элементарных частиц Физического факультета СПбГУ, после чего отправился в аспирантуру в Германию и защитил PhD по физике в Рурском университете в Бохуме. Работал в Политехнической школе Парижа, был постдоком в Льежском университете в Бельгии. Область его научных интересов — физика сильного взаимодействия, структура адронов и эффективные теории поля.

Игорь Владимирович Рожанский — соруководитель программы, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник ФТИ, занимается теорией спин-зависимых транспортных явлений в физике конденсированного состояния. Игорь Владимирович более 15 лет преподавал на русском и английском языках в вузах Санкт-Петербурга и Финляндии. Он сотрудничал с техническим университетом Лаппеенранты в Финляндии и Политехнической школой Парижа.