Pavelka: Hledáme geometrii v přírodních procesech ****************************************************************************************** * Pavelka: Hledáme geometrii v přírodních procesech ****************************************************************************************** „Kde je hmota, tam je geometrie,“ prohlásil kdysi slavný matematik a astronom Johannes Kep Pavelka z Matematicko-fyzikální fakulty UK (MFF UK) tento výrok s oblibou cituje. „Vystihu výzkum,“ vysvětluje. Za projekt Víceškálová nerovnovážná termodynamika byl oceněn Cenou př Grantové agentury ČR (GA ČR). „Věnujeme se geometrii, ale geometrii diferenciální – a ta může být pro laiky špatně předs se nakreslit ve smyslu trojúhelníků a čtverců, jsou to spíše rovnice a vzorečky,“ popisuje zájem Michal Pavelka. Oceněný projekt Víceškálová nerovnovážná termodynamika vysvětluje na hrnku kávy. „Víceškál máme jeden fyzikální systém – třeba kávu, kterou můžeme popisovat na různých úrovních deta na kávu dívat jako na soubor jednotlivých částic, které se pohybují a vzájemně interagují, obrovské množství rovnic, typicky 1024, což může být pro další využití nepraktické,“ vysvě také můžeme popsat na mnohem hrubší-obecnější úrovni, třeba jako tekutinu s barvou a teplo liší místo od místa. Neboli pomocí fyziky kontinua popisujeme vývoj tekutiny v čase, kdy s průměrné lokální vlastnosti, například rychlost a teplotu, a řešíme jen dvě rovnice,“ vysv „Obě úrovně popisu můžeme někdy využít, záleží na tom, co chceme zjistit, jaký máme experi Termodynamika se zabývá všemi procesy, které jsou alespoň částečně nevratné, a podle Pavel znají z běžného života, ačkoli si to často neuvědomují. „Když budeme systém pozorovat na d – pozorujeme vratné procesy – částice se pohybují tam a zpět. Naopak na obecné úrovni pozo proces – kdybych teď tuto kávu vylil (ukazuje na hrneček), byla by na zemi a nešlo by to v dodává. Ani jeden popis sám o sobě není úplně správný. „Správně je to dohromady. Všechny procesy j vratné a částečně nevratné,“ říká mladý matematik. Proto když k disipativním (nevratným) r například setrvačné procesy, tak se z nich stanou částečně vratné – systém můžeme využívat „Když to uvedu na příkladu, mohu mít kolo anebo předmět šoupat po zemi. Když šoupu, tak je mechaniky od Aristotela disipativní proces – nevratný. Pokud ale použiji kolo – přidám set proces, a přesun předmětu bude jednodušší,“ vysvětluje Michal Pavelka. Spolu s kolegy konc setrvačnosti využívají v praxi například při výzkumu nových baterií: „Modelujeme děje, kte uvnitř baterií, popsali jsme třeba tzv. vlny polarizace. Tyto znalosti a pochopení systému k vývoji nových, efektivnějších baterií.“ S jeho výzkumem ještě souvisí pojem entropie – míra neuspořádanosti systému. „U entropie t tom, na jaké úrovni a kdo pozoruje. Když do pokoje, kde si hrály děti, přijdu já jako rodi nepořádek, chaos, všude jsou rozházené hračky – pozoruji nevratnou dynamiku obecného systé pokoje, tedy maximální entropii. Dítě ale systém vidí jinak – hračky jsou pro něho uspořád detailních schématech – traktor parkuje vedle autíčka, protože… Dítě v tom má systém, řád entropii.“ vysvětluje otec tří dětí. Spolu s kolegy z Česka, Kanady, Itálie, Ruska, Číny, Španělska, Turecka a Anglie se Pavelk najít obecnou geometrickou strukturu (Poissonova závorka, entropie a disipační potenciál), přechody (evoluční rovnice) na každé úrovni popisu, které nás z detailního popisu zavedou detailní a naopak. „Zahraniční spolupráce vznikají přirozeně. Vědců, kteří se věnují nerovnovážné termodynami pár stovek – známe se, píšeme si, spolupracujeme. A je úplně jedno, jestli se jedná o zahr českého kolegu – věda je jedna,“ komentuje vznik široké zahraniční spolupráce. Osobně strá Polytechnique de Montréal v Kanadě a byl na několika kratších stážích a zahraničních zkuše cení. „Je důležité odjet, aby člověk viděl, jak to funguje jinde, aby měl srovnání, co je co by se dalo zlepšit. V Montréalu jsme každý den diskutovali o geometrii a termodynamice Grmelou, přičemž jsem se hodně naučil.“ Výsledkem oceněného projektu je kromě dvanácti odborných článků i knižní publikace Multisc Dynamics: Introduction to GENERIC, jež byla vyhodnocena jako jedna z nejlepších publikací univerzity za rok 2018. „Z ocenění mám samozřejmě velikou radost a je to úspěch nejen můj, Věda se ale nedělá pro ceny – motivací mi je nové vědecké poznání a fakt, že mě to baví,“ matematik, který prý za mnohé vděčí svému Ph.D. školiteli prof. Františku Maršíkovi. Možná i proto se kromě vlastního výzkumu intenzivně věnuje i studentům a výchově nových vě mě nové, sám se učím – nemohu jim říci: dělej to takto - to bych jim zkazil radost z pozná formuje a motivuje k další práci. Snažím se je pouze směrovat, podporovat a ukazovat cestu Jsem moc rád, že jim mohu předávat své znalosti a zkušenosti,“ říká. Čtyři zlaté lekce [ URL "https://www.readcube.com/articles/10.1038/426389a"] od Stevena We 1. Připravte se, že nezbohatnete. 2. Připravte se, že svým kamarádům nedokážete vysvětlit, co děláte. 3. Vyberte si téma, které je těžké až ošklivé – co je hezké a jednoduché, je už vyřešené. 4. Připravte se, že 90 % času budete narážet na problémy a slepé cesty – jen těch 10 % pov V tématu nerovnovážné termodynamiky plánuje pokračovat: „Chceme prohlubovat znalosti těcht na teoretické úrovni, ale především chceme naše matematické rovnice aplikovat do praxe – n využívat při strojovém učení, výzkumu supratekutin (např. pro chlazení satelitů), v elektr při dynamice antivirových nanočástic,“ vyjmenovává. Na posledním tématu již spolupracují s firmou Therapharm a doc. Klikou z ČVUT. „Budeme modelovat jak v krvi speciální nanočástice zneškodňují viry,“ popisuje Pavelka zcela nový koncept antivirotické léčby, kterou před ni nezkoumal. „Sám jsem moc zvědavý, jak to bude fungovat,“ dodává. Jak to vše jako otec tří malých dětí stíhá? „Mám obrovskou výhodu, že mohu pracovat téměř mi stačí pouze tužka a papír. Ta volnost je pro mě velmi důležitá. Člověk ale nemůže být l jsem se pracovat kdykoli a kdekoli – v tramvaji, při běhání, i když po mě šplhají děti,“ s hokejista a příležitostný hráč na dudy. „Jsem ze Strakonic, to nejde jinak,“ komentuje s úsměvem svůj neobvyklý koníček. ██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████ RNDr. Michal Pavelka, Ph.D. Vystudoval matematické modelování na Matematicko-fyzikální fakultě (MFF UK). Pracoval na É současné době působí opět na MFF UK, kde se zabývá především výzkumem víceškálové nerovnov Grantová agentura České republiky (GA ČR) financuje projekty základního výzkumu ve všech v několikastupňového transparentního výběrového procesu. Cena předsedkyně GA ČR je udělována jako ocenění mimořádných výsledků dosažených při řešen desítek excelentních projektů ty úplně nejlepší. Ani letošek nebyl výjimkou, protože proje Alice Valkárová, DrSc. Ceny se udělují od roku 2003 a oceněno bylo již 75 řešitelů. Letos bylo oceněno pět projek %C3%A1agentura%C4%8Cesk%C3%A9republiky"] ), kromě Michala Pavelky z MFF UK, také: • Judit E. Šponerová, Ph.D. [ URL "https://www.youtube.com/watch?v=_Y2an-8S9rY&ab_ (Biofyzikální ústav Akademie věd ČR, Brno) • Dr. rer. nat. Leoš Shivaya Valášek, DSc. [ URL "https://www.youtube.com/watch?v=6xrGYwQZ potenciálu jednotlivých podjednotek lidského translačního iniciačního faktoru 3 a jejich • Mgr. Aleš Březina, Ph.D. [ URL "https://www.youtube.com/watch?v=MADNKk2pJ-g&ab_c (Institut Bohuslava Martinů, o.p.s, Praha) • RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D. [ URL "https://www.youtube.com/watch?v=FSUPMquDu9Y&am Camelineae (brukvovité) (Středoevropský technologický institut, Masarykova univerzita, B