Tiesia kelią būsimiesiems mokslininkams
M. L. Gal galite detalizuoti, kuo skiriasi „AnyLogic“ ir „WebMathematica“ programos?
A. Acus. AnyLogic atveju į vartotojo kompiuterį iš svetainės atkeliauja programa, ir ji vykdoma vartotojo kompiuteryje. WebMathematica atveju programa vykdoma ne vartotojo kompiuteryje, o nutolusiame kompiuteryje. Vartotojas gauna tik galutinį rezultatą. Kiekvienas iš šių metodų turi ir privalumų, ir trūkumų. Pavyzdžiui, AnyLogic programą vienu metu gali naudoti labai daug vartotojų – kiekvienas stebi eksperimentą ir jį savaip modeliuoja savo kompiuteryje. Naudojant WebMathematica vienu metu vykdoma tik viena ar kelios operacijos. Vadinasi, jei eksperimentą stebi ar skaičiavimus atlieka vienas vartotojas, jis jau gana smarkiai apkrauna serverį. Taigi vienu metu ja gali naudotis ne daugiau kaip keletas vartotojų. Kita vertus, toks „bendravimo“ būdas nekelia jokių reikalavimų vartotojo kompiuteriui ir jo programinei įrangai. WebMathematica programa leidžia apskaičiuoti sudėtingus integralus, nubraižyti paprastas ir sudėtingesnes funkcijas, „gyvus“ paviršius, diferencijuoti išraiškas, net ir spręsti labai sudėtingas algebrines lygtis.
V. Daniūnas. Iš dalies tai palengvinimas, bet tik sąžiningiems mokiniams. Ši programa teikia galimybę pasitikrinti atsakymą, bet neparodo tarpinių sprendimo grandžių. Taigi nėra galimybės paprasčiausiai nusirašyti.
A. Acus. Pavyzdžiui, ši programa leidžia spręsti net ketvirtojo laipsnio algebrines lygtis. Per kelias sekundes gaunamas atsakymas, kurį skaičiuodamas žmogus užtruktų valandas, turėtų ilgai ieškoti informacijos žinynuose ir, ko gero, atsakyme dar įveltų klaidų. Tas pats pasakytina ir apie diferencialinį skaičiavimą. Taigi kompiuteris suskaičiuoja labai greitai, bet jis skaičiuoja visiškai kitaip negu žmogus, todėl namų darbams atlikti netiks. Žinoma, jau yra sukurta ir tokių programų, kurios imituoja žmogaus skaičiavimo eigą (tai labai neracionalu šiuolaikinių algoritmų požiūriu), bet jos yra mokamos ir skirtos, matyt, daugiau ne mokslui populiarinti ar savarankiškoms studijoms, bet pasipelnyti.
Kad pamokos nebūtų „sausos“
V. Daniūnas. Štai WebMatematikos technologijomis pagrįsti virtualūs astronomijos eksperimentai. Pavyzdžiui, galima pamatyti daugumą žvaigždynų, čia pat pateikiamas ir tarptautinis jų pavadinimas, santrumpa. Kitas eksperimentas – dangaus kūnų sistemos su trimis palydovais modelis. Jis padeda geriau suprasti, kaip juda planetų palydovų sistemos, nuo ko priklauso jų judėjimas. Eksperimento stebėtojas gali pats keisti kai kuriuos dydžius, pavyzdžiui, planetos, sukuriančios gravitacinį lauką, ar palydovų masę. Modelyje matyti palydovų orbitos ir greičiai. Kuo arčiau planetos yra palydovas, tuo didesnis jo greitis.
Trečiasis astronomijos kompiuterinis modelis iliustruoja apibendrintą pirmąjį Keplerio dėsnį, nusakantį dviejų kūnų judėjimą gravitacijos lauke. Jame yra parinkti skirtingi palydovų pradiniai greičiai bei atstumai nuo planetos taip, kad planetos – masyvaus kūno – gravitacijos laukas „pagautų“ raudoną palydovą, ir jis imtų skrieti apskritimine orbita. Žalio palydovo pradinis greitis ir atstumas nuo planetos yra tokie, kad jį „pasigavusi“ planeta priverčia skrieti elipsine orbita. Mėlynojo kūno, atlekiančio planetos link dideliu greičiu, trajektoriją jos gravitacinis laukas tik kiek iškreipia – užlenkia, ir ji iš tiesės virsta hiperbole. O atskriejančio dirbtinio palydovo orbita, paveikta planetos gravitacijos lauko, įgyja parabolės formą. Pamėginkite paleisti šį modelį iš naujo, padidinę masyvaus kūno masę slankikliu. Pastebite, kad mėlynojo kūno trajektorija bus užlenkta smarkiau – sunkesnė planeta jį paveiks labiau, tačiau vis tik dar nesugebės paversti savo palydovu, o kiek lėčiau skriejantis dirbtinis palydovas gali pradėti lėkti nebe paraboline, o labai smarkiai ištemptos elipsės formos orbita. Mažinant planetos masę, akivaizdu, kad palydovai juda labiau ištęstomis orbitomis, o didinant – priartėja prie pat planetos.
Be modelių pateikiamos formulės, šiek tiek teorijos, be to, nuorodos, norintiesiems išsamiau pasidomėti. Šis nesudėtingas eksperimentas per astronomijos pamokas gali būti puikus mokytojų pagalbininkas.
V. Daniūnas. Virtualūs eksperimentai kaip tik ir skirti sudominti, pritraukti, padėti geriau suprasti. Galimas daiktas, kad nuo tokio susidomėjimo prasidės kai kurių mokinių kelias mokslininko karjeros link. Be to, tokia mokslo svetainė – alternatyva įvairiems žaidimams, į kuriuos dabar stačia galva panirę mūsų mokiniai.
Atsilikti negalime
M. L. Tarp virtualių eksperimentų matome ir skyrelį „Sudėtingos sistemos“. Gal galėtumėte plačiau jį pakomentuoti.
V. Daniūnas. Apskritai visi šie eksperimentai pagal tematiką svetainėje yra suskirstyti į keletą grupių – astronomijos, mechanikos, optikos ir bangų, elektros, kvantinės mechanikos ir sudėtingų sistemų. Eksperimentų svetainėje pateikiami ir AnyLogic programa sukurti sudėtingesni kompiuteriniai modeliai, padedantys geriau suprasti, kaip, pavyzdžiui, mokslininkai prognozuoja ligų epidemijos plitimus ar demografinius pokyčius. Tai iliustruoja gripo epidemijos plitimo modelis bei JAV ekonomisto bei Nobelio premijos laureato Tomo C. Šelingo (Thomas C. Shelling) segregacijos modelis.
Pavyzdžiui, molekulių judėjimo, matematinės švytuoklės ar dvigubos matematinės švytuoklės eksperimentai gali padėti geriau suprasti mechaninio judėjimo dėsningumus, suvokti analogijas tarp mechaninių ir elektrinių svyravimų. Svetainėje yra ir eksperimentas, iliustruojantis virpesius elektrinėje grandinėje su indukcine rite, kondensatoriumi ir varža.
Dar vienas sudėtingų sistemų pavyzdys – minėtas Šelingo modelis. Jis vienas pirmųjų aprašė sudėtingos dinaminės sistemos, galinčios saviformuotis, elgesį. Jis įrodė, kad sistemos, turinčios didelį skaičių panašių elementų, galinčių elgtis pagal tam tikras taisykles, savaime organizuojasi į gana sudėtingas stabilias struktūras. Segregacija – tai sistemos dalių atsiskyrimas (izoliavimasis).
V. Daniūnas. Dar viena svarbi eksperimentų svetainės dalis – Žinynas. Čia surinkta į vieną vietą labai daug informacijos: pagrindinės astronomijos formulės ir dydžiai, pagrindinės fizikos, matematikos formulės, SI sistemos fizikiniai dydžiai ir jų dimensijos, nesisteminiai vienetai, fizikinės konstantos bei pagrindiniai fizikos apibrėžimai ir dėsniai. 
Prie šio žinyno kūrimo daugiausia prisidėjo VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto mokslo darbuotojai prof. Pavelas Bogdanovičius, ilgus metus rengiantis mokinius tarptautinėms fizikos olimpiadoms, ir Gintaras Valiauga. Pastarasis kartu su prof. Vytautu Straižiu jau anksčiau yra sukūręs internetinį Astronomijos žodyną.
Dar viena svetainės dalis - Forumas. Čia galima rasti įvairių sudėtingesnių uždavinių iš fizikos, astronomijos, matematikos ir kitų sričių ir net jų sprendimų. Čia rasite ir 2002-2007 m. Tarptautinių fizikos olimpiadų uždavinius.
A. Acus. Fizikos olimpiadų rengėjai prieš olimpiadą Forume paskelbia uždavinius, panašius į būsimosios olimpiados, kad besidomintieji galėtų išmėginti savo jėgas.
A. Acus. Klausimų pasitaiko ir gana įvairių, tad ne visuomet lengva į juos atsakyti. Institute dirba daugiausia fizikai, ir jeigu gauname klausimą iš chemijos ar kitų sričių, ne taip lengva iškart atsakyti. Tenka ieškoti specialistų, o tam reikalinga išplėtota sistema.
M. L. Lietuvoje tai unikali interneto svetainė, skirta tiksliesiems mokslams, o juk jie pastaruoju metu pritraukia ypač mažai jaunuolių. Taigi dirbate ir Lietuvos mokslui naudingą darbą. Ar kitose šalyse taip pat esama tokių svetainių?
A. Acus. Žinoma, užsienyje yra sukurta daugybė įdomių ir naudingų svetainių, bet ir mes negalime atsilikti. Turime stengtis patys savo pastangom kurti savo reikmėms pritaikytą svetainę.
V. Daniūnas. Iš tiesų kuriant šią svetainę buvo nuveiktas didžiulis darbas, net didesnis negu galėjome įsivaizduoti, kai jo ėmėmės.
Įdomiosios fizikos stebuklai
M. L. Jūs abu esate svarbiausi šioje svetainėje esančių eksperimentų kūrėjai?
V. Daniūnas. Taip galima sakyti tik iš dalies. Dar yra žmonės, sukūrę visą techninį „pagrindą“, kuriame sukasi šios ir kitos portalo lankytojui nematomos programos. Jos tikrai ne mažiau sudėtingos. Be to, reikėtų paminėti ir „rizikos fizikos“ dalį, kurios kūrimui vadovavo dr. Vygintas Gontis. Šioje svetainėje taip pat yra sukurta labai įdomių šią mokslo šaką iliustruojančių eksperimentų.
A. Acus. Vieni mes nieko nebūtume nuveikę. Pavyzdžiui, WebMathematica eksperimentai daugiausia yra perkelti iš Adolfo Dargio ir mano parašytos knygos Fizika su kompiuteriu. Tradicinė spausdinta knyga, žinoma, yra geras dalykas, bet internetas suteikia galimybę daug didesnei auditorijai susipažinti su joje dėstoma medžiaga. Pagaliau pats autorius gali tobulinti savo modelius, pritaikyti naujoms reikmėms ir iššūkiams, o išleista knyga, savaime suprantama, tokių galimybių nesuteikia.
