Czy nauka jest potrzebna i powinna być finansowana ze środków publicznych? Wojciech Nawrocik Wydział Fizyki UAM Rada Nauki MNiSW HEP 2009 Sesja dla nauczycieli: O fundamentalnych problemach fizyki Kraków, 21 lipca 2009

Niektóre nauki podstawowe, w tym nauki przyrodnicze takie jak fizyka wysokich energii, kosmologia, fizyka matematyczna, fizyka ciała stałego itp. - chociaż badają własności otaczającego nasz świata - wydają się być odległe od życia codziennego i nie rokują nadziei na zastosowania w życiu codziennym. Jaka wobec tego jest ich wartość dla gospodarki, dla kultury, dla człowieka? Badania podstawowe wprawdzie często dotyczą problemów odległych od życia codziennego – ale ponieważ zmuszają nas do kontaktu z wyrafinowanym myśleniem i skomplikowanymi technologiami – stanowią one trampolinę dla wielu nowych, często rewolucyjnych, rozwiązań technologicznych bezpośrednio służących człowiekowi i z całą pewnością są istotną częścią kultury.

Badania fundamentalne to takie badania, w których pojawiają się nowe idee i metody, które później stają się powszechnie stosowanymi. Np. w XIX wieku elektryczność była dziwnym niezrozumiałym zjawiskiem- teraz jest powszechnie używana i bez niej nie wyobrażamy sobie życia. Nie wyobrażamy sobie życia bez powstałej na naszych oczach mikroelektronice pozwalającej budować coraz lepsze komputery, bez ekranów wykorzystującym optyczne własności ciekłych kryształów, bez sieci WWW powstałej w CERN-ie, bez laserów zbudowanych po raz pierwszy w latach 60-tych XX wieku, bez telefonów komórkowych, sieci GPS i badań satelitarnym bez wielu urządzeń medycznych takich jak tomograf rentgenowski, tomograf rezonansu jądrowego, skaner PET itd. itd. Ostatnio bardzo rozwija się terapia hadronowa i metoda rozproszonego wykonywania bardzo złożonych obliczeń GRID– także dziecko fizyki wysokich energii.

Historia uczy, że skoki w rozwoju ludzkości wynikają głównie z czystych badań napędzanych ciekawością! A tę ciekawość zaspokajają przede wszystkim badania podstawowe. Badania podstawowe mają moc prowokowania ludzi do marzeń i zachęcają zdolnych ludzi z inicjatywą do aktywnego uczestnictwa w tych badaniach. Badania podstawowe to długoterminowa inwestycja dla dalszych odkryć i dobrobytu. Laureat Nagrody Nobla Pakistańczyk Prof. Abdus Salam powiedział: „W ostatecznym rozrachunku kreatywność i wykorzystanie nowoczesnej nauki stanowią fundamentalną różnicę pomiędzy Północą i Południem - od nauki i technologii zależy standard życia narodów”

W 1771 roku Luigi Galvani przeprowadził ciekawy eksperyment na żabim udku – przyłożony do mięśnia metalowy skalpel połączony z maszyną elektrostatyczną powodował drgania mięśnia. Ten eksperyment był podstawą dostwierdzenia, że wewnątrz zwierzęcia znajduje się elektryczność, …”elektryczności zwierzęca”.

Bardzo ważnym odkryciem było ustalenie przez Michaela Faradaya w 1830 roku, że magnes wsuwany lub wysuwany do cewki wykonanej z drutu wywołuje przepływ prądu elektrycznego. Zasada indukcji elektromagnetycznej została wykorzystana później przez Lenza, który skonstruował silnik elektryczny.

James C. Maxwell dokonał unifikacji oddziaływań elektrycznych i magnetycznych, to znaczy udowodnił, że elektryczność i magnetyzm są dwoma rodzajami tego samego zjawiska - elektromagnetyzmu. Wprowadzone przez niego w 1861 roku równania Maxwella pokazały, że pole elektryczne i magnetyczne przemieszczają się w próżni z prędkością światła w postaci fali. Doprowadziło go to do wniosku, że światło jest jest falą elektromagnetyczną

J. J. Thomson odkrywca elektronu w 1897 roku „… research made without any idea of application to industrial nature, but solely with the view of extending our knowledge of the laws of nature”.

Detektor cząstek w CERNie 2007r. Ernest O Lawrence i jego cyklotron z roku 1932

William Shockley Pierwszy tranzystor ostrzowy – Lata 40-te XX wieku Top BottomTop Bottom

W grudniu 1959 roku Richard Feynman, przyszły laureat Nagrody Nobla, wygłosił na zjeździe American Physical Society wizjonerski wykład pod tytułem: „Tam na dole jest mnóstwo miejsca”. Choć nie było to intencją prelegenta, wypowiedzianych wtedy przez niego słów wyznaczyło kamienie milowe na długo przed pojawieniem się na horyzoncie słowa „nano”.

Przechowanie jednego bitu informacji Powierzchnia Liczba atomów Energia tracona na 1 operację

Standardowe podejście do miniaturyzacji urządzeń zawodzi gdy zbliżamy się z ich rozmiarami do granicy atomowej. Co dalej? Zmiana strategii: 1) budowa układów nanoskopowych metodą atom po atomie i 2) wykorzystanie kwantowych właściwości otrzymanych struktur. Top BottomTop Bottom Powstają : nanowiedza – nano-science i nanotechnologia - nano-technology oparte na prawach mechaniki kwantowej.

Co to jest Europejska Przestrzeń Badawcza? W roku 2000 członkowie UE postanowili utworzyć European Reseach Area ERA. Oznacza to utworzenie jednolitej przestrzeni badawczej w Europie, która powinna: Umożliwić naukowcom bez problemów poruszać się i współpracować dla pełnego wykorzystania infrastruktury wysokiej klasy europejskich instytucji naukowych i sieci naukowych; Wykorzystać efektywnie zdobytą wiedzę dla europejskich celów społecznych, gospodarczych i politycznych; Optymalizować otwarte programy europejskie, narodowe i regionalne w celu poparcia badań na najwyższym poziomie i koordynację tych badań dla osiągnięcia lepszych rezultatów; Rozwijać silne więzi miedzy partnerami z całego świata aby Europa miała korzyści ze światowego rozwoju wiedzy, miała swój wkład w ten rozwój i przewodziła w tworzeniu międzynarodowych inicjatyw służących rozwiązywaniu globalnych problemów.

Schemat ideowy European Research Area (ERA)

Koordynacja badań Wielkość inwestycji Rozkład publicznego finansowania badań w ERA Poziom USA

Ludność Unia Europejska mln USA- 303 mln Japonia- 127 mln Rosja- 140 mln Chiny mln Polska- 38 mln

Procentowy udział w badaniach i zastosowaniach R&D naukowcy brutto wydatki na R&D patenty

Państwo Biznes Finansowanie GERD przez państwo i biznes - US

Finansowanie GERD przez państwo i biznes - Japonia Państwo Biznes

GERD w % GDP PKB

Wzrost % GERD w latach

Naukowcy i inżynierowie w % całkowitej liczby pracowników

Stopnie naukowe doktora w danym roku na 1000 osób w wieku lat

Eksport High-tech w stosunku % do całego eksportu w latach 2000 i 2006

Współpraca między krajami UE i trzecimi krajami w FP5 i FP6

Kilka liczb z ustawy budżetowej RP na rok 2009 Razem wydatki PLN Nauka Szkolnictwo wyższe PLN PLN Obrona narodowa PLN Oświata i wychowanie PLN Zdrowie PLN Wydatki budżetowe na naukę stanowią 1.46% wydatków budżetowych RAZEM

W 2002 r. pojawiła się idea utworzenia Europejskiej Rady ds. Badań (European Research Council, ERC), która zajęłaby się wspieraniem i koordynacją prowadzenia wspólnych, długookresowych prac w zakresie badań podstawowych, Zgodnie z planami, ERC prowadzi europejską politykę w zakresie badań podstawowych - takich, których wyniki nie przekładają się bezpośrednio na wdrożenia. O przyznaniu pieniędzy przez radę zadecyduje konkurencja. W ramach 7. Programu Ramowego (unijnego programu finansowania i rozwoju badań naukowych, który ruszył w 2006 r.) ERC ma do dyspozycji znaczące kwoty na okres czterech lat czterech mld euro.

Wstęp do projektów ustaw o nauce i szkolnictwie wyższym

Obecnie w Polsce studenci kształcą się na ponad 200 kierunkach, w tym unikatowych oraz makrokierunkach. Najwięcej studentów studiuje na kierunkach ekonomicznych oraz administracyjnych – 23%, społecznych – 13.9%, pedagogicznych – 12%, humanistycznych – 8.8%, inżynieryjno-technicznych – 6.8%, medycznych – 5.8%, informatycznych – 4.9%, usług dla ludności – 3.7%, prawnych – 3.1% oraz ochrony środowiska – 1.4% (kategoria „pozostałe kierunki” to 16.4%). Gwałtowny rozwój szkolnictwa wyższego spowodował, że formalny dokument potwierdzający wykształcenie na poziomie wyższym stał się warunkiem koniecznym, choć niewystarczającym do osiągnięcia sukcesu na rynku pracy. Efektem tego zjawiska stała się nieproporcjonalnie szeroka rozbudowa segmentu kierunków humanistycznych oraz społecznych, które zasadniczo uznawane są za mniej pracochłonne i absorbujące dla studentów Kształcenie studentów

Roczne wydatki na instytucje edukacyjne na jednego studenta w stosunku do PKB na mieszkańca (2005) Australia 43 Czechy 33 Niemcy 41 Grecja 24 Holandia 40 Japonia 41 Polska 41 Słowacja 36 Szwecja 49 Węgry 37 Wielka Brytania 43 OECD średnia 40 EU19 średnia 38

Uwagi końcowe Nauka może być finansowana przez państwo lub przez podmioty prywatne. W większości krajów rozwiniętych z budżetu finansowane są badania podstawowe. Wielu obywatelom popieranie nauki, która nie daje efektów dających się wprost przełożyć na praktyczne aplikacje może wydawać się nierozsądne, szczególnie w przypadku krajów mających skromne budżety. Jednak badania podstawowe są szansa do tworzenia w przyszłości innowacji, które stają podstawą praktycznych rozwiązań.

Badania podstawowe pozwalają także na tworzenie kadr niezbędnych dla nowoczesnej gospodarki rynkowej. Społeczeństwo, które stawia na eksport taniej siły roboczej nie może wygrać z innym starającym się zaoferować inwestorom dobrze wyszkolonych specjalistów. Kiedy państwo nie przeznacza wystarczających funduszy na badania podstawowe, to przyszli odkrywcy uciekają za granicę, bądź rezygnują ze swoich pasji i znajdują sobie jakieś bardziej zwyczajne zajęcie. Ostatnie lata przynoszą wzrost wydatków na naukę pochodzący głównie ze znacznych funduszy UE.

Dziękuję za uwagę i zachęcam Państwa do dyskusji z uczniami nad rolą nauki we współczesnym świecie