Minulú jeseň zakázalo slovenské ministerstvo dopravy pod hrozbou sankcií používať lasery na diskotékach a podobných nočných zábavných podujatiach. Vraj nebezpečne oslepujú pilotov dopravných lietadiel. Čo vy na to?
Intenzívne lasery môžu byť potenciálnym nebezpečenstvom pre dopravu, osobitne leteckú, a aj v našom laboratóriu si musíme pred lúčmi lasera chrániť najmä oči. Mimochodom, armády sú už dnes vyzbrojené lasermi, ktoré dokážu tak oslepiť pilotov v kokpitoch bojových lietadiel, že na kritický okamih stratia potrebnú koncentráciu a stanú sa tak ľahším terčom.
Dokážu laserové lúče poraniť ruku?
Ak sa vám do systému dostane ruka, tak to zaštípe, košeľu zväzok lúčov zväčša prepáli, ale pre oči je to naozaj fatálne.
Systém z vášho Laboratória ultrarýchlej laserovej fotoniky, ktorý ste koncom januára 2012 ukázali aj verejnosti, dosahuje výkon vyšší ako všetky slovenské elektrárne dokopy. Laik sa môže spýtať, načo sú nám potom Mochovce a Jaslovské Bohunice.
Náš laser má výkon 130 gigawattov, zatiaľ čo Jaslovské Bohunice asi 400 megawattov. Ale nášmu laseru tento obrovský výkon vydrží len 25 femtosekúnd, zatiaľ čo Jaslovské Bohunice produkujú energiu neustále. Teda skôr reklamný trik je v krátkosti impulzu, nič sa však nemení na tom, že pre túto triedu laserov je to obrovský výkon. Na vysvetlenie a porovnanie, jedna femtosekunda k jednej sekunde je to isté ako jedna sekunda k 32 miliónom rokov. A práve tento krátky impulz je pre nás vedecky dôležitý.
Nemôžete to povedať ešte viac po lopate?
Svetlo z lasera za tých 25 femtosekúnd prekoná vzdialenosť rovnajúcu sa asi jednej desatine hrúbky ľudského vlasu, a to svetlo putuje rýchlosťou 300-tisíc kilometrov za sekundu.
To je naozaj veľmi krátky okamih, ale na vaše výskumné účely asi potrebný.
Femtosekundy sú potrebné pre femtochémiu, keďže molekuly a ich vonkajšie elektróny sa pohybujú na tejto úrovni. Vo fyzike atómov a ich vnútorných elektrónov sa už pracuje s attosekundami, ešte 1¤000-krát rýchlejšími ako femtosekundy. Lasery majú, samozrejme, široké využitie, od aplikácií po základný výskum, ktorý robíme aj v tomto laboratóriu so zameraním na fyzikálnu a povrchovú chémiu.
Mohli by ste bežnému smrteľníkovi aspoň v hrubých črtách priblížiť vedecké experimenty, ktoré s pomocou laserov uskutočňujete? V populárno-náučných článkoch píšete o ,,kotúľajúcich sa“ alebo dokonca ,,tancujúcich“ molekulách. To naozaj tancujú?
Molekuly ako kvantové častice sú v neustálom pohybe, skutočne sa prejavujú rotačným a vibračným pohybom, čo je vlastne v našom ponímaní tanec. Navzájom sa ,,cítia”, čo je prejavom ich interakčného potenciálu. Ich vzájomné interakčné potenciály potom tvoria ,,en-rozmerný" priestor. Často ho ilustrujeme ako plochu potenciálnych energií, po ktorej sa molekuly kotúľajú. A táto plocha potom predurčuje smer pohybu molekúl.
Na čo sú vlastne potrebné tieto experimenty?
Dôkladné poznanie plochy, o ktorej hovorím, je dôležité v chemických reakciách. Energetická náročnosť na spomínanej ploche a časový rozsah totiž priamo riadia reakčnú pravdepodobnosť. Inými slovami, ak energeticko-priestorovú plochu pohybu v reálnom čase dokážeme predpovedať, potom vieme, ktorým smerom sa bude molekula po tejto ploche ,,kotúľať“. Ak poznáme pohyb po ploche v čase, môžeme predpovedať a následne aj riadiť priebeh reakcie. A toto poznanie je vlastne aj prvým krokom k využitiu výsledkov experimentu.
K využitiu na čo?
V tomto prípade ide o snahu kontrolovať pohyb molekuly po ploche smerom, ktorý určíme my a so zámerom tvorby želaného produktu. Mimochodom, tá molekula naozaj pripomína tanečníka alebo tanečníčku. A my chceme vedieť, prečo ,,tancuje“ práve tak a nie inak. A či ju môžeme naučiť tancovať podľa našich predstáv. Opakujem, v tomto prípade robíme základný výskum, nie aplikovaný. Je to trocha hra, ktorá nás baví.
Ak je to hra, pripadáte si skôr ako divák alebo ako režisér?
Momentálne nás zaujíma laserová časovo rozlíšená fluorescenčná a infračervená spektroskopia. Znie to možno strašna, ale môžeme si to vysvetliť. Ak máme mať doč inenia s laserom, chceme o ňom vedieť tri veci. Po prvé niečo ako farbu, teda vlnovú dĺžku, po druhé niečo ako silu, teda výkon a po tretie niečo ako čas, teda dĺžku laserového impulzu. Keď máte pod kontrolou tieto parametre, ste na dobrej ceste byť režisérom. Keď potom rozbehnete experiment, stávate sa pokorným divákom. Na výsledky sa však pozriete kritickým okom režiséra a predpremiéra sa čoskoro zopakuje.
Čiže molekuly vo vašom experimente tancujú a vy zisťujete, prečo tancujú tak a nie inak. Povedzme, že to zistíte. Bežný smrteľník sa opäť opýta – komu a načo to bude dobré?
Nám ide o viac – chceme zistiť, ako rýchlo tie molekuly tancujú alebo vibrujú, ktoré svaly – obrazne povedané – si pritom naťahujú a ako rýchlo sa unavia. Odborne povedané ,,meriame dobu relaxácie excitovaného stavu". Ak dokážeme presne zistiť, ako tie molekuly tancujú a ako rýchlo im to trvá, tak ich môžeme ultrarýchlymi laserovými pulzmi nielen pozorovať, ale aj učiť tancovať. Tak ako im hráme, tak by mali tancovať. Usmerňujeme ich pohyb na spomínanej ploche, ktorá vedie molekuly od reaktantov k produktom. Kontrola produktov chemických reakcií je určite zaujímavá pre syntetickú chémiu alebo aj pre biochemikov či farmakológov pri metabolizme alebo eliminácii vedľajších účinkov niektorých liečiv.
To už znie zrozumiteľnejšie a presvedčivejšie aj pre laika.
Zatiaľ však naháňame jednoduchšie molekuly, a nie proteíny, čo je hudba budúcnosti. Možno raz laserová fotonika umožní usmerňovať v mozgu niektoré procesy, napríklad prostredníctvom optického vlákna.
Nechajme však budúcnosť budúcnosťou, ľudí zaujíma, čo dokážete s pomocou lasera už dnes.
Ako ste už v úvode naznačili, lasery sú v každom počítači v DVD mechanike, v každom skeneri bar kódu v obchode, v každej kopírke, zvárajú sa s ním karosérie áut a režú plechy, operujú sa ním oči a vyhladzujú vrásky a všetka naša internetová komunikácia sa vedie optickými vláknami prostredníctvom laserového žiarenia. Chémia má celú oblasť venovanú svetlu a laserom – optochémiu. Fyzici zasa očakávajú veľa od ďalšieho zvyšovania výkonu laserov pre kontrolovanú termojadrovú syntézu.
Američania sa už niekoľko rokov pokúšajú obrovskou energiou laserového pulzu útočiť na malú guľôčku obsahujúcu deutérium, ale neúspešne.
Zatiaľ neúspešne, ale keby sa tým podarilo iniciovať termonukleárnu syntézu, máme na svete takmer nevyčerpateľný zdroj energie.
Váš laser je určený na niečo celkom iné, je však porovnateľný s prístrojmi, ktorými sú vybavené zahraničné výskumné pracoviská s podobným zameraním?
Povedal by som, že je to najlepší laserový systém v danej triede, ktorý si dnes môžete kúpiť za tých 600-tisíc eur. V podstate nikto nemá v tejto triede laserov nič lepšie. Má možno takýchto systémov viac, čo je však už iná otázka. Každá kvalitná univerzita vo svete, ktorá sa venuje prírodným vedám, už niečo podobné má vo svojom výskume. A ja som rád, že takýto unikátny systém dostala naša skupina a táto fakulta, lebo považujem za veľmi podstatné, že sa v danom projekte spája erudícia vedeckých a vzdelávacích inštitúcií. Je totiž veľmi dôležité, aby k ,,high-tech“ mali bezprostredný prístup naši mladí ľudia. Aby nemali dojem, že pre nich sú nejakou trinástou komnatou, určenou len pre vyvolených. Univerzitné vzdelávanie a kvalitná veda musia ísť ruka v ruke.
Slovenské univerzity však zaostávajú za mnohými zahraničnými nielen technickým vybavením svojich laboratórií, ale aj metódami výuky. Čím to je, že sa tak bránia novotám?
Zdá sa vám to čudné? Oprávnene pochybujete, lebo je to naozaj v rozpore s pôvodným poslaním univerzít. V stredoveku sa univerzity vyvinuli ako liberálne inštitúcie, ako istá protiváha teologickým, teda konzervatívnym, seminárom, ktoré boli dovtedy strediskami vzdelávania. Naša najstaršia univerzita, Univerzita Komenského, má 90 rokov. Všetky slovenské univerzity sú relatívne mladé, a teda bez liberálnej tradície a navyše zaťažené históriou skostnateného socializmu sovietskeho typu. V dôsledku toho sa vyvinuli ako konzervatívne ustanovizne. A dnes, keď chcete preraziť na univerzite s novou myšlienkou, ste priam kacír. Trúfam si povedať, že vo väčšine slovenských firiem sú dnes manažéri omnoho flexibilnejší, a to najmä pod vplyvom konkurencie, ktorá v akademickom prostredí zjavne absentuje.
Foto: Robert Hüttner
Pochodili ste svet, pôsobili na západných univerzitách – tie si zachovali liberálny duch?
Nezabúdajte, že najstaršie z nich majú takmer 800 rokov. Ak tam prídete s novým projektom, tak ste vítaný. Zatiaľ čo tu predstavujete ohrozenie starých a zabehaných pohľadov na vec. Osobne by mi to ani tak neprekážalo, všetko sa však prenáša na študentov a tým sa len reprodukuje konzervatívne prostredie. A pre študentov to znamená, že nie sú pripravení na mentálnu pružnosť, takú potrebnú v reálnom živote.
Konzervativizmus tohto druhu a mladosť sa však vylučujú ako oheň a voda.
Veď práve a my ako keby sme mladých nabádali, aby neboli príliš aktívni a hlavne aby nekládli sebe i nám, svojim pedagógom ,,nepatričné“ otázky. Študenti potom prijímajú len to, čo sa im dá, nevzniká v nich zdravý hlad po poznaní a strácajú zmysel pre diskusiu, na ktorú potrebujete dvoch. To však nechce byť kritika do vlastných radov, napokon existuje mnoho výnimiek, ale vcelku to je u nás tak, ako opisujem, lebo tak sa to jednoducho vyvinulo.
Čo však s tým?
S oživením univerzít? Vyžiada si veľa energie, ak sa to má podariť. Je dosť možné, že to štátne školy riadené známym spôsobom ani nezvládnu a zmenu budeme hľadať v súkromnom sektore. Lebo ako vlastne vyzerá dnes náš vzdelávací proces na univerzitách? My niečo študentom predkladáme a oni to viac alebo menej úspešne reprodukujú. Na konci je z toho známka, ktorá už asi nikoho ani veľmi nezaujíma a diplom, ktorý je hlavným dôvodom štúdia. Chýba tomu samostatnosť, tvorivá výmena názorov a hľadanie spoločných odpovedí na aktuálne výzvy.
Vráťme sa ešte k hlavnej téme nášho rozhovoru. Kedy ste sa prvýkrát dostali k laseru?
Fíha, to muselo byť ešte na základnej škole pred nejakými tridsiatimi rokmi. V mojej rodnej Žiline nás profesor Ďurček zobral na Vysokú školu dopravnú, kde mali vtedy jeden z prvých laserov na Slovensku. Ešte si pamätám, že laser už vtedy bol ,,neposlušné dieťa".
A kedy ste s lasermi začali pracovať?
Intenzívnejšie na doktorandskom štúdiu v Spojených štátoch, ale najviac až neskôr v Nemecku. Chcel som totiž robiť povrchovú chémiu a v istej fáze som pochopil, že treba dať tomuto smerovaniu istú nadstavbu. Vybral som si lasery, ktoré mali a majú svoje čaro.
Vo Fritz Haber Inštitúte v Berlíne ste pracovali pod vedením neskoršieho nositeľa Nobelovej ceny profesora Gerhardta Ertla. Naďalej spolupracujete?
Odvtedy uplynulo už takmer štrnásť rokov, ja som sa vrátil na Slovensko a išiel vo výskume svojou cestou. Ide o iný výskumný program, a aj keď s Ertlovým máme isté styčné body, nebolo technicky možné v tom čase pokračovať v takých náročných experimentoch u nás doma. Delilo nás technické zázemie, ale vzájomná komunikácia myslím neviazla.
Neskôr prišiel Ertl vašou zásluhou dokonca prednášať na Zjazd chemikov do Tatranskej Lomnice.
Áno a bolo to ešte predtým, než dostal Nobelovu cenu, s čím sa spája jedna kuriózna historka. V Berlíne sa už dlhšie šuškalo, že Nobelovu cenu raz dostane aj Ertl. A tak som ho poprosil, aby nám predniesol takpovediac nobelovskú prednášku na našej konferencii, čo bolo v septembri 2007.
Predstavili ste ho ako horúceho kandidáta na Nobelovu cenu?
Áno, ľudia sa však uškŕňali, nobelovský výbor totiž podobné informácie úzkostlivo tají do poslednej chvíle. Ale už o mesiac sme sa dozvedeli, že som mal šťastie a aj pravdu. O ďalšie dva mesiace Ertl pri udeľovaní ceny v Štokholme odprednášal v podstate to, čo sme mali možnosť počuť z jeho úst v Tatrách.
Husársky kúsok…
Mali sme šťastie, nič viac. Pokladám to na celom tomto príbehu za najpamätnejšie, hoci spoločné vedecké publikácie s nositeľom Nobelovej ceny sú mi veľmi vzácne.
Z Berlína ste sa vrátili späť na Slovensko a poslali ste do Fritz Haber Inštitútu jedného zo svojich najlepších študentov. Ten sa medzitým tiež vrátil?
Nie, návratnosť vysielaných študentov je pomerne nízka a ja to chápem a nezazlievam im. Vonku majú lepšie podmienky a nielen finančné. Dôležité je, ako sa voči ním správajú kolegovia, či im zverujú zodpovedné úlohy, či prejavujú záujem, aby rástli, či do nich investujú a robia všetko pre spoločnú perspektívu.
Prečo ste sa vrátili vy? Tam ste sa necítili dobre?
Mal som a stále mám pocit, že patrím sem a mám byť tu. Nemal som silnú motiváciu ostávať tam, kde sa necítim byť doma. Hoci vonku mi bolo príjemne, najmä v Amerike. Západná Európa je trocha iná.
Ale nečudovali sa vám známi a kolegovia?
Často som počúval otázku, či som sa náhodou nezbláznil. A do istej miery som to aj chápal. Veď u Ertla som mal ako postdoktorand plat na úrovni niekoľko tisíc mariek, v prepočte asi 80-tisíc korún. A po návrate na fakultu som v podstate z večera na ráno klesol s platom na 8-tisíc.
Až desaťnásobne?
No nielen to. Keď som sa mal vrátiť domov, darovali mi Nemci vákuovú komoru a nejaké vybavenie k nej, dovedna to malo hodnotu asi milión korún. Doma som však dostal na výskum grant 27-tisíc korún na celý rok. Za to sa nedali kúpiť ani káble k tej aparatúre. Viem si teda predstaviť, že málokto by na mojom mieste urobil podobné rozhodnutie.
Pred piatimi rokmi ste zažili desať minút mediálnej slávy, keď vás mnohí slovenskí novinári spájali s čerstvým nositeľom Nobelovej ceny profesorom Ertlom. Ako si na to spomínate?
Nuž, nebolo to o mne, ale v prvom rade o Ertlovi. Ja som sa len podieľal na experimentoch tohto skvelého vedca. Boli to však dva nezabudnuteľné roky.
Povedali ste, že výskum je hra, ktorá vás baví. Ale zrejme nie vždy. Aké to je, keď sa darí a aké – keď nič nejde?
Mnohí ľudia si myslia, že je nám fajn, že si chodíme v bielych plášťoch a pijeme kávičku. Človek musí mať však v prvom rade silnú vnútornú motiváciu, aby vydržal vo vede. Neúspech vás totiž v labáku čaká takmer každý deň. Až 75 percent experimentov nefunguje na prvýkrát, treba stále skúšať a skúšať…
Až 75 percent?
Čo sa dá robiť, celé mesiace na čomsi pracujete, nosíte to v hlave, ale pri pokusoch sa to nepotvrdzuje, vychádza niečo iné.
Prečo?
Niečo sa zrejme nedomyslelo, niečo sa pokazilo, niečo stále nechápeme. A tak miera frustrácie tu je dosť veľká. Preto vo vede je také dôležité každé ráno začínať akoby odznova a skúšať to znova a znova. Testujeme prírodu a ona akoby testovala nás, koľko toho vydržíme.
Nebolo by ľahšie robiť aplikovaný výskum, mať po čase takpovediac rukolapné výsledky svojho úsilia?
Zoberte si mobilný telefón. Na Slovensku ho má každý a mnohí majú predstavu, že je to zásluhou obchodných centier, lebo tam ho predávajú. Nie, vyvinul sa až na základe nových poznatkov vedy. V základnom výskume sa vaša práca končí napísaním článku do vedeckého časopisu. Opíšete v ňom priebeh a výsledky svojich experimentov. Na ten článok sú potom ohlasy kolegov z celého sveta, ktorí pracujú na rovnakom alebo podobnom probléme. Potom môže prísť nápad využitia nových poznatkov ako aplikácie a neskôr možno aj komerčný úspech.
A čo ak nie sú žiadne ohlasy?
To je tiež signál, ale o tom, že niečo nie je v poriadku. Ak vás nikto necituje, tak ste nikoho z kolegov na svete nezaujali. Možno ste celý čas objavovali koleso. Bohužiaľ, na Slovensku sa často objavuje koleso, a preto sú pre mnohých citácie nepohodlnou podmienkou profesionálneho rastu, hoci by to mala byť neoddiskutovateľná podmienka.
Zo strany priemyslu, ale aj niektorých riadiacich orgánov však stále cítiť podceňovanie fundamentálneho výskumu, nemyslíte?
Na Slovensku sa neraz kladie aplikovaný výskum proti základnému, ale ani jeden sa nerobí ľahko, ak sa robí svedomite. Nedelím preto výskum na ľahký a ťažký, základný a aplikovaný, ale na dobrý a zlý. Aj v základnom, aj v aplikovanom výskume sa možno venovať hlúpostiam.
Čiže kvalita výskumu by mala byť hlavným meradlom?
Jednoznačne, ale na Slovensku sa bojíme objektívne hodnotiť kvalitu. Napríklad všetky slovenské univerzity sú často pokladané za viac-menej rovnako kvalitné. Ale to vôbec nie je tak, ako často potvrdzuje aj Akreditačná komisia.
Je nedostatok peňazí naozaj Achillovou pätou slovenskej vedy a slovenského vysokého školstva?
Je závažným problémom, nič sa však nevyrieši plošným nalievaním peňazí do vedy a školstva. Treba ich dať tým, ktorí majú dobré výsledky a podávajú výkon. Stačí si lepšie všimnúť, kde skončili doterajšie investície. Niekde vymenili okná, inde obnovili fasády, ba dokonca postavili budovy alebo nakúpili počítače, ale tie inštitúcie sa nemuseli pohnúť dopredu so vzdelávaním a vedou ani o milimeter.
Vaše laboratórium je spoločným pracoviskom nielen Fyzikálneho ústavu SAV, ale aj Medzinárodného laserového centra (MLC) v Bratislave. To centrum vzniklo pred pätnástimi rokmi na základe deblokácií ruského dlhu a získalo si dobré meno. Neďaleko Prahy sa však práve buduje veľké európske laserové centrum ELI vybavené superlasermi. Čo sa stane s MLC po jeho dokončení?
MLC pôjde svojou cestou, ELI a MLC nemožno porovnávať. Na jednej strane je megaprojekt, obrovské spoločné európske pracovisko, do ktorého idú stovky miliónov eur zo štrukturálnych fondov. A na strane druhej stojí organizácia priamo riadená Ministerstvom školstva SR s dvomi desiatkami výskumníkov a obmedzeným rozpočtom. Ale vždy to je – a aj bude – predovšetkým o ľuďoch, o ich nápadoch, o ich tvorivom potenciáli. A ten v Bratislave je. Tvrdím, že dobrá veda sa dá robiť aj na jednom laserovom stole. Napríklad Ertl, aspoň čo ja viem, sa nikdy nezúčastnil žiadneho megaprojektu a pozrite, dostal Nobelovu cenu.
Chcete tým povedať, že až tam môžu dosiahnuť aj niektorí z jeho slovenských kolegov?
Chcem tým povedať, že ak sa okolo správnej myšlienky združia správni ľudia, ktorí presvedčia o jej správnosti manažérov – a v našom prípade najmä politikov – tak i relatívne malé laserové centrum v Mlynskej doline môže dokázať veľké veci.
Nemôže sa však stať, že centrum ELI po svojom dobudovaní zlanári špičkových odborníkov zo Slovenska?
Môže sa to stať a do istej miery sa to aj stane, ale dôležité pre Slovensko bude, aké podmienky vytvoríme tu. Ak výborné, tak lanáriť budeme ľudí z ELI my – na Slovensko.
Napokon, centrum ELI môže s vami spolupracovať aj na diaľku.
Predpokladám, že nás budú brať vážne. Samozrejme, len vtedy, ak zistia, že sú tu nápady a výsledky práce, ktoré stoja za vzájomnú komunikáciu a spoluprácu.
Už sme si však povedali, že veda na Slovensku má vážne existenčné problémy…
Ale tie tu nemá len veda, má ich školstvo, zdravotníctvo, majú ich zaiste i tunajšie médiá. Preto my slovenskí vedci nemáme morálne právo vyplakávať, ako sme na tom zle. Máme však morálnu povinnosť súčasný stav meniť k lepšiemu. Dá sa asi súhlasiť so slovami Vlada Bužeka, že slovenskí vedci majú podmienky také, aké si zaslúžia.
Vaše laboratórium vzniklo z podnetu profesora Bužeka a Centra kvantových technológií QUTE, však?
Profesor Bužek je duchovným otcom tohto laboratória a financie na jeho vybavenie sme získali vlastne vďaka QUTE. Čitateľom treba asi vysvetliť, že QUTE je spoločný projekt viacerých vedeckých skupín, reprezentujúcich výskumné smery, ktoré znamenajú špičku a nielen na Slovensku. Mená vedúcich osobnosti QUTE, ako sú Bužek, Štich, Dvurečenskij, Olejník a Grajcar hovoria za všetko.
Má byť slovenská veda výsadou nadpriemerných?
Výsadou tých, čo vedu robia dobre a veria jej. Potrebuje však spoločenskú podporu. Žiaľ, pre širokú verejnosť je veda zatiaľ ešte príliš abstraktná a záhadná dáma. Slovensko asi potrebuje čas, aby dospelo a docenilo význam vedy.
Dušan Velič (46)
* Venuje sa povrchovej chémii a laserovej spektroskopii.
* Absolvoval inžinierske štúdium na chemicko-technologickej fakulte Slovenskej technickej univerzity.
* Doktorát získal z fyzikálnej chémie na Wayne State Univerzite v Detroite.
* Postdoktorandské štúdium absolvoval na Fritz Haber Inštitúte v Berlíne, kde pracoval v skupine nositeľa Nobelovej ceny prof. Ertla.
* V súčasnosti je docentom na Prírodovedeckej fakulte UK a vedecky pracuje v Medzinárodnom laserovom centre.
* Vedie výskumnú skupinu v Laboratóriu ultrarýchlej laserovej fotoniky PriF UK.
* Je členom rady QUTE, Centra kvantových technológií v Bratislave.