Az energiaválság előbb-utóbb világszintű probléma lesz

amelyek manapság mind kiemelkedő kérdései a közbeszédnek és közvetlen életünknek is.

Kolumbán József, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem egyetemi docense, valamint a HUN-REN Rényi Alfréd Matematikai Kutatóintézet tudományos főmunkatársa alkalmazott matematikával, folyadékmechanikával és ezen belül a folyadékok keveredésével foglalkozik, főleg azon esetekben, amikor a folyadékok kaotikusan viselkednek, amelyet szakszóval turbulenciának neveznek. Kutatásai első pillantásra távolinak tűnhetnek a hétköznapoktól, valójában azonban

– Az elmúlt napokban sok szó esett arról, hogy a Duna alacsony vízállása és felmelegedése a paksi és a cernavodai atomerőmű működését is veszélyeztetheti, emiatt az energiaválság kifejezés is gyakran elhangzik. Matematikusként hogyan látja ezt a helyzetet?

– Sokan azt gondolják, hogy ez rendkívül bonyolult probléma, pedig matematikai szempontból nem feltétlenül az. Az energiaellátás megszervezésére és optimalizálására régóta léteznek jól működő modellek. Az energiahordozók beszerzését, felhasználását, a tartalékforrások biztosítását viszonylag egyszerű optimalizálási módszerekkel meg lehet tervezni.

Ha tudjuk, hogy két-három hét múlva rendkívüli hőség várható, akkor arra fel kell készülni. Biztosítani kell a megfelelő tartalékokat, át kell gondolni az energiaelosztást, és időben meg kell hozni a szükséges döntéseket. Szerintem akad bőven nálam jobb szakértő az erre alkalmazandó említett optimalizálási modelleket és azok hatékony implementációját illetően.
Az energiaellátás kapcsán pedig elmondhatom, hogy nem vagyok energetikus vagy fizikus, de a munkám során sok mérnökkel és fizikussal dolgozom együtt. A saját meglátásom az, hogy

Szerintem fontos folytatni a már meglevő nukleáris reaktorok fejlesztéseket, de legalább ennyire érdemes lenne foglalkozni az úgynevezett kis moduláris reaktorokkal is. Ezek kisebbek, könnyebben telepíthetők és fenntarthatók, ezért sok szakember úgy látja, hogy a következő évtizedek egyik meghatározó technológiájává válhatnak. Az Egyesült Államokban, Franciaországban, Oroszországban és Kínában is komoly fejlesztések zajlanak ezen a területen.

– Matematikusként mit kutat pontosan?

– Matematikai fizikával foglalkozom. Ez azt jelenti, hogy különböző matematikai eszközökkel – elsősorban analízissel és differenciálegyenletekkel – próbálunk minél pontosabb modellt készíteni bonyolult fizikai jelenségekről. Az én fő területem a folyadékmechanika. Sokan meglepődnek talán ezen, de matematikai szempontból a levegőt is folyadékként kezeljük. Ugyanazok a törvényszerűségek írják le a légköri áramlásokat, mint sok más folyadék mozgását.

a füstben, vagy akár akkor is, amikor megkeverjük a kávénkat. Amikor Németországban dolgoztam kutatóként, két kollégámmal elsőként készítettünk determinisztikus matematikai modellt az úgynevezett Rayleigh–Taylor-instabilitásra. Ez egy turbulens keveredési jelenség, amely akkor alakul ki, amikor egy nehezebb folyadék egy könnyebb fölé kerül, gravitációs erő hatása alatt.
Ez nemcsak elméleti kérdés. Ugyanez a jelenség jelenik meg például robbanások után kialakuló gombafelhőkben, de fontos szerepe lehet a jövő fúziós reaktorainak működésében is.
Korábban ezt a folyamatot főként szimulációkkal, kísérletekkel és statisztikai módszerekkel vizsgálták. Ezek azonban nem mindig pontosak, hiszen nem lehet végigmenni minden lehetséges eredményen, ha az végtelen számú is lehet. Nekünk sikerült matematikailag igazolni egy olyan törvényszerűséget, amely minden esetben érvényes.

– Egy ilyen elméleti kutatásnak mikor lesz gyakorlati, látható haszna?

– Ez a tudomány természetes folyamata.

Ez így történt a múlt században is. Einstein és más tudósok előre kidolgozták a matematikai modelljeit számos olyan vívmánynak, amik később valósultak meg.
A mi munkánk például a fúziós reaktorok tervezésénél lehet fontos, hiszen

De vannak ennél közvetlenebb alkalmazások is. A doktori kutatásom során például azt vizsgáltuk, hogyan lehet folyadékáramlással szilárd testeket irányítani. Képzeljünk el egy tavat, amelynek a felszíne tele van szeméttel. Kidolgoztuk az elméletet arra, hogy hogyan kell a parton működtetett szivattyúkkal mozgatni a vizet ahhoz, hogy a hulladék egy kijelölt helyre sodródjon és azt így el lehessen távolítani.

A Rayleigh–Taylor-instabilitásról szóló publikációnkat (amire egyébként legbüszkébb vagyok az eddigi kutatásaim közül) az amerikai National Institutes of Health (az Amerikai Egyesült Államok első számú orvosbiológiai és egészségügyi kutatószervezete) is megvásárolta. Ők úgy látták, hogy az eredmények még az egészségügyben használt fecskendők tervezésében is hasznosíthatók lehetnek.

– A folyadékmechanika kapcsán a legfontosabb folyadék, a víz kérdése jut eszembe. Visszatérnék a Dunához, pontosabban az egész Európát érintő aszályhoz, a klímaválsághoz. Lehet modellezni az időjárást, a klímát, és megoldásokat javasolni matematikai számításokkal?

– Mi ezzel a jelenséggel konkrétan nem foglalkozunk, de szerintem nem is az ilyen munka vinne közelebb a megoldáshoz rövid távon. Tény, hogy nem lehet irányítani a klímát, nem lehet irányítani az időjárást. Ha valakinek meg lenne hozzá a technológiája, hogy akár a klímát, akár az időjárást irányíthassa, azt már láttuk volna, mert

Amit viszont vissza tudok csatolni azért az én kutatásomhoz most e kapcsán, az az, hogy igazából az időjárás modellezésére is hasonló modelleket használnak, és pont a turbulencia miatt van az is, hogy az időjárást nem lehet hosszú távra pontosan megjósolni. Tehát, hogyha az ember valahol jobban megértené, hogy a turbulencia a Föld léptékében hogyan működik és hogyan lehet irányítani, vagy legalább kordában tartani, akkor az egy lépés lenne az időjárás irányítására.

A jelenleg létező modellek alapján például szerintem nem lehet igaz az, ha egy politikus azt mondja, hogy ő biztosan megoldja a klímaváltozást, csak fizessünk neki több pénzt. És ez politikai hovatartozástól függetlenül van így. Szóval azt lehet csinálni, hogy az ember próbálja jobban megérteni az egész atmoszférát, hosszú távon ez még vezethet jóhoz, de az elvárásaink legyenek egyelőre visszafogottak.

ezekre vannak megfelelő modellek, de nem kell túl komplikálni. Oda kell figyelni. Tehát például amikor látod, hogy 2-3 hét múlva nagy hőség jön, akkor kellően elő kell készülni.

– Van egy elterjedt elmélet, miszerint az emberi tevékenység fokozta a klímaváltozást, a Föld felmelegedését, és vannak, akik szerint ez az embertől függetlenül zajlik. Önnek mi az álláspontja erről?

– Hát erre a saját tudásom alapján csak annyi választ adhatok, hogy: nem tudom. Azt nyilván olvastam, hogy a tudományos világban a klimaszakértők nagy százaléka az első elméletet támogatja. Viszont ahogy már fentebb említettem,

Ha lenne, akkor ránéznék és le tudnék vonni következtetéseket egyik vagy másik irányba (nyilván velem együtt több másik matematikus is, aki efajta modellekkel dolgozik). Azt tudom, hogy vannak különböző statisztikai modellek, amelyekből kiolvashatóak trendek, de

szóval amíg az nem lehetséges, addig amellett maradok, hogy nem tudom. Egy dologban viszont hiszek és biztos vagyok: bármi is lenne a helyzet, a környezetünkre oda kell figyelnünk, és nem szabad túlságosan szennyeznünk azt.

– Sokan úgy gondolják, hogy a mesterséges intelligencia hamarosan minden tudományos munkát átvesz, akár a matematikusokét is. Ön hogyan látja?

– Sir Roger Penrose egyik megfogalmazását érzem találónak: a mesterséges intelligenciát nem valódi intelligenciaként, hanem mesterséges ravaszságként lehetne leírni.
Ha valaki egy kicsit cinikusabb akar lenni, akkor azt is mondhatná, hogy egy probabilisztikus papagáj, mert

Tényleg sok mindent tud, komoly problémák megoldására is használják. Én nagyon mérsékleten használom: kidolgozom a saját dolgaimat, leírom, megírom, és akkor megkérem őt, hogy nézze meg, hogy van-e hiba. Nem akarok túlságosan rá alapozni, nem is lehet, tehát

Egyelőre. A fejlődésének szerintem nem is elsősorban matematikai korlátai lesznek, hanem energetikaiak.
Most már lassan, hogyha nincs valami nagy elméleti áttörés ott, akkor

mivel nagyon energiaigényes. Most pont beszélünk az energiaválságokról, ami előbb-utóbb világszintű probléma lesz, és vannak ezek a felmelegedési kérdések is. Szóval nem biztos, hogy jó ötlet annyi áramot, meg vizet felhasználni, amit kell egy óriási szerverfarmhoz, hogy még erősebb mesterséges intelligenciákat tudjanak létrehozni. Szerintem emiatt egy idő után be fog fagyni az ereje.

– Érdemes ma tudományos kutatóvá válni?

– A tudományban mindig nagyon sok kérdés van. Ha megoldasz egy kérdést, egy problémát, akkor jönnek a következők, és ezért

Ha vannak fiatalok, akik érdeklődnek ezen területek iránt, igenis menjenek válasszák ezt a pályát. A legfontosabb dolog az, hogy legyél kíváncsi, és legyen egy problémamegoldó készséged. Minden mást aztán kibogozol, megtanulsz. És hát fontos, hogy mindenki találja meg azt, amiben ő jó tud lenni, és hozzá tud tenni valamit, mert így jutunk előre. Tudományban is, kutatásban is, társadalomban is.