Doc. dr. Natan Osterman, FMF & IJS: Cilj mikrofluidike je tudi laboratorij na čipu
Če se uspešnost neke družbe kaže tudi po skrbi za inovativne, kreativne, elokventne in inteligentne posameznike ali skupine, potem imamo v Sloveniji še kar nekaj prostora. Takih ljudi je v deležu prebivalstva povsod v določenem odstotku, in na vseh področjih, velikost države je bolj ali manj irelevantna. Relevantno pa je, kako in koliko take ljudi prepoznamo, in jim pustimo prostor »prebojnikov«. Med znanstveniki, raziskovalci, ki so pogosto manj na očeh javnosti, ne tako redko srečujemo take posameznike. In ti nas lahko presenetijo z rešitvami določenih problemov, tudi družbenih, ekonomskih, v katere se zapletamo. Prav to nas lahko preseneti zlasti pri naravoslovcih. Tokratni sogovornik, doc. dr. Natan Osterman, s Fakultete za matematiko in fiziko (FMF) Univerze v Ljubljani, pravi, da je med naravoslovci veliko… „ljudi širokega duha in z dobrim razgledom po stvarnosti, ki nas obkroža. Zanimivo je, da poznam kar nekaj fizikov, ki so se odločili tudi za študij filozofije, pa tudi nekaj humanistov, ki se ukvarjajo (tudi) s fizikalnimi vprašanji. Mediji pa vprašanja o družbenih problemih zastavljajo predvsem ekonomistom, pravnikom in humanistom, kar pa absolutno ne pomeni, da ne bi znali kaj na to temo povedati tudi naravoslovci. Med drugim je njihova prednost v tem, da imajo širši pogled“.
Legitimiteto takih izjav vsekakor daje dr. Natanu Ostermanu doktorat iz fizike na Univerzi v Ljubljani, podoktorsko pa se je izobraževal na Ludwig-Maximilians Universität v Münchnu. Širše področje njegovih raziskav je eksperimentalna fizika mehke snovi, v zdajšnjem projektu pa preučuje uporabo temperaturnih gradientov v mikrofluidičnih vezjih. Deluje je na Fakulteti za matematiko in fiziko UL in Odseku za kompleksne snovi Instituta Jožef Stefan.
Dr. Osterman, opredeljujete se za eksperimentalnega fizika, se pravi, da je vaše delo, vaše raziskovanje usmerjeno predvsem na izvedbo določenih eksperimentov. V kakšnem odnosu je eksperimentalna fizika do teoretične fizike. Lahko to distinkcijo nekoliko pojasnite?
Eksperimentalna in teoretična fizika sta tesno prepleteni. Če pogledamo v zgodovino, ne samo fizike, ampak znanosti na splošno, so se nekje do začetka 20. stoletja vedno najprej zgodila opazovanja narave oziroma načrtni eksperimenti, nato pa so ljudje rezultate pojasnjevali z različnimi teorijami, od katerih je na dolgi rok »preživela« samo tista pravilna. V časih moderne znanosti pa je ta vrstni red lahko obrnjen – najprej se pojavi teorija (ali več njih), nato pa se – lahko šele čez dolgo časa – ta potrdi ali ovrže z eksperimentom. Vsem znan primer je nedavno odkritje Higgsovega bozona v CERN-u, ki je bil napovedan že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, eksperimentalno pa potrjen šele leta 2012.
Pri sodobnem raziskovalnem delu sta teoretična in eksperimentalna obravnava nekega novega problema zelo prepleteni, saj eno brez drugega ne bi imelo smisla. Najbolj uspešne so zato tiste raziskovalne skupine, v katerih sodelujejo tako eksperimentalci, ki izmerijo in analizirajo pojave, kot tudi teoretiki, ki potem te pojave modelirajo, bodisi čisto analitično bodisi s pomočjo numeričnih simulacij.
V poslanstvu vaše fakultete lahko preberemo, da je »fizika osnovna naravoslovna znanost, ki odkriva in razlaga zgradbo sveta in njegove naravne zakonitosti, na podlagi katerih temelji tudi tehnološki napredek. Trajnostni in sonaraven razvoj je mogoč le ob poznavanju, razumevanju in upoštevanju fizikalnih zakonitosti«. Lepo povedano… kako kot profesor na tej fakulteti razumete to poslanstvo?
Čeprav se zdi ta izjava kot puhlica iz ust populističnega politika, drži kot pribita. Dejstvo je, da je življenje in delovanje slehernika zelo povezano s fiziko, česar se ljudje tipično ne zavedajo. Kamen, ki ga spustimo iz roke, bi sicer padel na tla tudi, če ne bi poznali zakona gravitacije; računalnikov, mobilnih telefonov in interneta pa definitivno ne bi imeli brez temeljnih in aplikativnih raziskav v fiziki.
Na naši fakulteti vzgajamo tako prihodnje rodove znanstvenikov in raziskovalcev, ki bodo odkrivali nove stvari in s tem dodajali koščke v mozaik svetovne zakladnice znanja, kot tudi bodoče profesorje, ki bodo široki populaciji dijakov »razložili zgradbo sveta in njegove naravne zakonitosti«. To je izjemno pomembna naloga, saj bolj kot nekdo razume naravne zakonitosti, manj je dojemljiv za šarlatane (npr. »tale nalepka za 99,99€ bo zmanjšala škodljivo sevanje vašega mobilnega telefona«) in demagoge (npr. »nadomestimo jedrsko elektrarno Krško z vetrnimi in sončnimi elektrarnami«).
Znaten delež naših študentov najde zaposlitev v industriji, kjer prenašajo znanje, ki so ga pridobili v času šolanja, v prakso in tako pripomorejo k razvoju novih storitev in produktov ter tako v gospodarstvu zvišujejo dodano vrednost, kar je posredno dobro za celotno družbo.
Ko sva govorila o vašem delu, sem bila res presenečena o dimenzijah vašega raziskovanja. Laboratorij na čipu in laserska pinceta – če omenim samo to – res sodita v kontekst »tehnološkega napredka«, o čemer sva prej govorila. Lahko o tem kaj več poveste?
Ukvarjam se z eksperimentalno fiziko mehke snovi. To je široko področje, vključuje pa fizikalne sisteme, pri katerih že mala mehanska ali termična obremenitev znatno spremeni urejenost sistema. Primer takega sistema so npr. tekočine, polimeri, sipki materiali, biološki materiali (kri, mleko …), tekoči kristali, ki jih poznamo iz sodobnih zaslonov itd. Naše raziskave so v mikrosvetu – tipična dimenzija opazovanih objektov oz. pojavov je na velikostni skali 1 mikrometra, kar je približno 100-krat manj kot premer človeškega lasu, zato jih moramo gledati z optičnimi mikroskopi. Za natančno manipulacijo mikro-objektov in meritve sil med njimi pa uporabljamo optično pinceto, ki s pomočjo močno fokusiranega laserskega žarka ustvari optično past. V tako past lahko npr. ujamemo živo bakterijo ali celico, jo nadzorovano premaknemo v drugo mikro-okolje in tam izpustimo ter opazujemo obnašanje.
Laboratorij na čipu si najlažje predstavljamo, če si zamislimo tipičen laboratorij za preiskave krvi v zdravstvenem domu, ki ga nato milijonkrat pomanjšamo. Tako kot se je v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja z izumom integriranih vezij začela miniaturizacija v elektroniki, se je na prelomu tisočletja začela miniaturizacija v fluidiki. Eden izmed velikih ciljev mikrofluidike je ravno omenjeni laboratorij na čipu, ki bo, recimo, v velikosti človeškega nohta, poceni, za enkratno uporabo in bo prav prišel v primerih, ko je klasičen laboratorij predaleč (v divjini, na čezoceankah, v vesoljskih plovilih …)
Fizika se pogosto v laični javnosti pojmuje kot aplikativna veda, saj je tudi v predstavitvi FMF zapisano, da vaši »diplomanti skrbijo za prenos matematično-fizikalnih znanj v vsakodnevno življenje, še posebej v razvojno delo v gospodarstvu, in ta znanja civilizacijsko bogatijo družbo z novimi spoznanji o svetu okoli nas«. Vendar brez temeljnega raziskovanja tudi ni kaj prenašati v »vsakodnevno življenje«. Kako sta povezana bazično in aplikativno raziskovanje?
Bazično raziskovanje je v človeški naravi, ki jo zanima nepoznano in še ne pojasnjeno; to zanimanje človeka žene v raziskovanje in odkrivanje novega, ki pa seveda ne vodi do takojšnjih uporabnih rezultatov; vsekakor pa je bazično raziskovanje ključno za aplikativno oziroma je celo predpogoj zanj. Aplikativnega brez bazičnega pač ne more biti, je pa aplikativno tisto, ki da – recimo temu – vidne rezultate in lahko prinese tehnološki napredek.
Znanost danes ni več strogo zamejena v nek lasten okvir, vedno več je prehajanja med različnimi vedami. Tudi pri fiziki in matematiki, vedama, ki ju kljub vsemu marsikdo danes še pojmuje izolirano. Zanimiv je bil primer predavanja francoskega matematika Cédrica Villanija pred nedavnim tudi na vaši fakulteti, ko je matematiko vzporejal s poezijo. Katera veda sega po fizikalni znanosti?
Ker je fizika tako fundamentalna veda, po njej segajo vse naravoslovne in tehnične vede. Zakone fizike je potrebno poznati tako za razumevanja delovanja nekega proteina, kar se dogaja na nanometrski skali, kot tudi pri gradnji 400 metrske ladje.
Interdisciplinarnost je danes sploh v ospredju, tako med institucijami kot v znanosti. Samohodci so redek pojav. Kako vi gledate na ta trend? Je to pogoj razvoja, napredka?
V “pionirskih” časih znanosti, pred nekaj sto leti, so lahko posamezniki samostojno odkrivali osnovne stvari. Današnja količina znanja je ogromna, stvari so postale kompleksne, posameznik pa je lahko specialist samo za ozko področje, zato je za doseganje znanstvenih prebojev nujno potrebno sodelovanje strokovnjakov iz različnih področij. Naj ilustriram – recimo, da bi radi bolje razumeli delovanje možganov. Koga boste povabili v raziskovalno ekipo? Medicince, biologe, biokemike, fizike …? Vse te, pa še koga zraven, recimo informatike, ki se bodo znali spoprijeti z ogromno količino podatkov.
Kakšne so vaše izkušnje s takim sodelovanjem v Sloveniji v akademskem okolju?
Stvari gredo sicer na bolje, a je pri nas odločno premalo interdisciplinarnega in interinstitucionalnega sodelovanja. Že sodelovanje znotraj institucij je slabo, slišal sem za mnogo primerov, ko so profesorji na različnih katedrah znotraj iste fakultete med seboj permanentno skregani. V našem akademskem okolju so ljudje navajeni obdelovati svoj »vrtiček« in ga trdno braniti, da ne bi kakšen lokalni »konkurent« posegel na njihovo področje, čeprav je jasno, da bi sodelovanje vodilo v boljše raziskave. Ta občutek ogroženosti je povezan predvsem z raziskovalnim denarjem, ki ga vedno primanjkuje.
Tudi če ni potencialnih konfliktov interesov glede financiranja, je potrebno za sodelovanje med različnimi disciplinami v praksi kar nekaj medsebojnega prilagajanja in tolerance. Čeprav smo vsi znanstveniki, ima vsaka veda specifičen pogled na nek problem, kar lahko hitro postane težava, če ima kdo preveč »zveličaven« pogled na svojo vedo.
Vsekakor pa znajo mlade generacije znanstvenikov bolje gledati čez planke, tako da bo takega sodelovanja vedno več. Bi pa seveda zelo pomagalo, če bi ARRS na razpisih namenila več sredstev za interdisciplinarne projekte.
Že prej omenjeni francoski matematik Villani opaža, da se danes manjša nabor mladih matematikov, naravoslovcev, ker ni več tiste zagnanosti pri mladih, kot pred desetletji ali kar stoletji. In to ga skrbi, pravi. Kaj se je po vašem spremenilo? Kot univerzitetni učitelj imate dober uvid v razmere, v delavne navade mladih, v njihove interesne preference, v njihov vrednostni sistem itd.
Glavna sprememba je v deležu mladih, ki študirajo – ta je mnogo večji kot pred desetletji. V Sloveniji je v terciarno izobraževanje vpisana približno polovica mladih in nezanemarljiv del se jih vpiše na fakultete, ker je »pač treba nekaj doštudirati«. Posledično je motivacija za sam študij majhna, zagnanosti ni, poudarek je na iskanju čim lažje poti do pridobitve »papirja«. Fakultete so pod pritiskom, da iz nižjega v višji letnik prehaja čim več študentov, ni selekcije in posledično se zmanjša nivo poučevanja in končen rezultat.
Študij fizike na naši fakulteti ima sloves zahtevnega študija, zato se vpišejo resni in motivirani študenti, nad katerimi se v splošnem res ne morem pritoževati. V vsaki generaciji je nekaj pravih zagnancev, ki v okviru študija sami delajo več, kot je predpisano, za rešitev nalog načrtno izberejo bolj zapleteno pot in si izberejo težke teme za seminarje. S takimi je res pravi užitek delati.
V pogovoru o tem intervjuju me je prijetno presenetila vaša širina poznavanja družbenega ustroja, mentalitete, ki obvladuje ta prostor itd., kar je v nasprotju s tistim, kar laično velja za vas naravoslovce, da ste odtujeni od poznavanja širših družbenih vprašanj. Posledično ste najbrž tudi redkeje vprašani, kako bi rešili nek problem – recimo v času krize – ali pa se o tem ne govori naglas?
Res je, obstaja določen delež »stereotipnih« naravoslovcev, ki so ozko usmerjeni, zatopljeni v svoje raziskave, ves svoj čas preživljajo znotraj laboratorija, ampak velika večina jih ima bogato življenje tudi izven svojega poklica. Med nami so glasbeniki, športniki, poznavalci kulture in kulinarike, popotniki … torej ljudje širokega duha in z dobrim razgledom po stvarnosti, ki nas obkroža. Zanimivo je, da poznam kar nekaj fizikov, ki so se odločili tudi za študij filozofije, pa tudi nekaj humanistov, ki se ukvarjajo (tudi) s fizikalnimi vprašanji.
Mediji vprašanja o družbenih problemih zastavljajo predvsem ekonomistom, pravnikom in humanistom, kar pa absolutno ne pomeni, da ne bi znali kaj na to temo povedati tudi naravoslovci. Med drugim je njihova prednost v tem, da imajo širši pogled.
Zato vas tudi takoj sprašujem, kako pojasnjujete vedno manjšo veljavo znanosti v javnosti. To je krilatica, ki jo znanstveniki že kar nekaj časa ponavljate. Posledično trpite tudi za zmanjševanjem sredstev, ki jih vlade in strukturne politike namenjajo razvoju znanosti. Kako bi rešili to vprašanje?
Gre za dvosmeren problem. Po eni strani se je sama znanost izolirala od javnosti in ji ne zna primerno predstaviti svojih dosežkov, po drugi strani pa se mediji ne pulijo za poročanje o le teh, ker so odvisni od branosti in prispevkov o znanosti ne znajo/zmorejo napisati dovolj atraktivno (čemur verjetno botruje tudi pomanjkanje znanja, ki med drugim omogoča, da se kompleksne stvari razloži na razumljiv način), da bi dobili ustrezno število klikov, ogledov ipd. Sicer pa problema nima samo znanost, pač pa vse resne teme, saj je v našem prostoru prisotna trivializacija medijev. Ti danes niso naklonjeni poglobljenim prispevkom, ampak želijo hitre, udarne novice.
Kar zadeva zmanjševanje financiranja znanosti, gre po mojem mnenju za veliko napako države, ker dolgoročno gledano vlaganje v znanost pomeni razvoj in napredek družbe in države. Namesto da država – kot zahteva NATO – poveča obrambni proračun na 2% BDP (da z njim kupimo orožje in sodelujemo pri škodljivih vojaških posegih v tujih državah), bi bilo ta denar neprimerno bolj smiselno vložiti v znanost in kulturo.
Pred nedavnim ste znanstveniki pripravili svetovni shod za znanost, s katerim ste opozarjali na nevzdržne razmere v slovenski znanosti. So take akcije, taka opozorila lahko učinkovita?
Zakaj danes znanost in njeni izsledki niso predmet javnih debat kot je bilo to v minulih – reciva – kar stoletjih. Je preveč zapletena in ljudi zanima samo korist, ki jo lahko neka študija ponudi. Po drugi strani pa med znanstveniki danes ni takih »medijskih zvezd«, ki bi vlekle. Kaj se je spremenilo?
Shod je bil nujno potreben in je dobil tudi nekaj pozornosti v medijih – če ga ne bi bilo, bi vlada bržkone dobila občutek, da se z obstoječim stanjem strinjamo in se nam ne zdi močno problematično.
Morda med znanstveniki res ni ‘medijskih zvezd’, so pa vsekakor posamezniki, ki znajo o svojem področju spregovoriti poljudno; in so tudi novinarji, ki znajo to prepoznati in izkoristiti. Na tem mestu moram izpostaviti prizadevanja nacionalnega radia in televizije za popularizacijo znanosti, predvsem oddajo Frekvenca X, nekatere prispevke v Odmevih in oddajo Ugriznimo znanost znotraj izobraževalnega programa.
Ko sva prej govorila o zelo dobrem razumevanju družbenega ustroja vas naravoslovcev, je zanimivo opažanje, da naravoslovcev tako rekoč ni najti med »politično strukturo«. To večinoma obvladujejo družboslovci in humanisti. V tem kontekstu nas zato ne smejo presenetiti podatki, da je recimo v gospodarsko in industrijsko uspešni Nemčiji in Kitajski najti mnogo inženirjev in znanstvenikov – naravoslovcev na političnih položajih. Kaj pravite k temu?
Ena od možnih teorij bi bila, da strast do udejstvovanja v politiki pride v mladih letih in da se posamezniki, ki jih to zanima, avtomatično usmerijo v družboslovne študije. Če koga to zamika kasneje, ko je v karieri že nekaj dosegel, pa ga nemara pri vstopu v politiko ustavi racionalni premislek, npr. zaključek, da bo bolj kot v politiki vendarle lahko koristen na svojem področju.
Za gospodarsko uspešnost je zelo pomembno tudi, kdo vodi podjetja – v Sloveniji so menedžerji po izobrazbi tipično ekonomisti. Komentiram lahko stanje v Nemčiji, saj sem bil tam nekaj časa zaposlen. To, da je nemška kanclerka po izobrazbi doktorica kvantne kemije, je morda naključje, vsekakor pa ni naključje, da je med direktorji največjih nemških podjetij zelo veliko naravoslovcev, npr. direktor korporacije Bosch (390.000 zaposlenih) je doktor fizike, direktor nemške pošte (420.000 zaposlenih) ima doktorat iz nevrobiologije itd.
Vendar, ker vaš razmislek in vaše vedenje kot znanstvenika, kot eksperimentalnega fizika nese mnogo dlje, vas sprašujem, kakšne preboje v znanosti pričakujete v prihodnjem času? Mnogi bi dodali, da predvsem take, ki bodo koristili človeštvu.
Drži, vsekakor bo veliko novih koristnih odkritij – osebno pričakujem predvsem velik napredek na področju medicine. »Kul« izumov, ki jih poznamo iz znanstveno-fantastičnih filmov, npr. teleporterja za ljudi in medzvezdnih potovanj, pa žal niti srednjeročno še ne bo.
Foto: osebni arhiv
