О ее методах, числе π и связи теории с практикой Об этой интересной и многогранной области знаний нам рассказал Максим Супельняк, выпускник калужской Бауманки, совмещающий преподавание в альма-матер на кафедре МК10 и работу начальника бюро расчётов ПАО «КАДВИ».
– Максим Игоревич, почему математика – царица наук?
– Это одна из древнейших наук и одна из крупнейших отраслей знаний. Она является инструментом количественного анализа в естественных, инженерных, информационных, социальных и экономических науках. Все достижения человечества в научно-технической сфере были бы невозможны без использования методов математики. А значит, и окружающий нас мир был бы совершенно иным, мало отличающимся по уровню развития от Средневековья.
– Бытует мнение, что математика – это скучно. Почему это не так? Что даёт математика даже «законченным гуманитариям»?
– С тем же успехом можно сказать, что театр – это скучно. У каждого свои интересы. Однако считаю, что важно вести популяризаторскую работу, чтобы люди понимали, зачем нужна математика и где она применяется. Для условного гуманитария это может быть полезно хотя бы тем, что он будет знать, в каком мире живёт, потому что математика так или иначе пронизывает все сферы нашей жизни. И не нужно забывать слова Ломоносова: «Математику уже затем учить надо, что она ум в порядок приводит».
– В чём особенность математического мышления?
– Я бы ответил на этот вопрос словами Стефана Банаха: «Математик – это тот, кто умеет находить аналогии между утверждениями».
– Всё ли в этой науке открыто и доказано? Или есть белые пятна?
– Как и любая наука, математика не стоит на месте и развивается. Хватает в ней и нерешённых проблем. Наиболее известные из них – семь задач тысячелетия, которые Математический институт Клэя определил в 2000 году. Пока решена только одна – гипотеза Пуанкаре. Её доказал российский математик Григорий Перельман. Лично для меня из задач тысячелетия представляет интерес существование и гладкость решений уравнений Навье-Стокса, которые описывают движение вязкой ньютоновской жидкости и являются основой гидродинамики. К слову, многие фундаментальные результаты на пути решения этой проблемы были получены нашим выдающимся математиком, академиком Ольгой Александровной Ладыженской.
– 14 марта не только Международный день математики, но и День числа π. Для нас оно в лучшем случае связано с формулой площади круга. А для чего ещё используется эта величина?
– Про практическое применение числа π можно говорить очень долго. Оно возникает при решении геометрических и физических задач: число π понадобится для нахождения площадей круга и эллипса, объёмов шара и конуса, угловой меры плоских и телесных углов, периода колебаний маятника, силы сопротивления при движении шара в вязкой жидкости при ламинарном обтекании шара, объёмного расхода вязкой жидкости при течении Пуазейля в круглой трубе, критической силы Эйлера при осевом сжатии стержня, теплового потока через стенку круглой трубы и т. д. Все эти формулы используются при проектировании различных устройств и сооружений и позволяют создавать эффективные и надёжные конструкции.
– Любая теория всегда связывается с практикой. Как эта связь реализуется в вашей работе?
– Основной продукцией ПАО «КАДВИ» являются газотурбинные двигатели, Двигатель должен обеспечивать требуемую мощность, иметь высокий КПД, низкий удельный расход топлива и надёжно функционировать в течение всего срока службы. Описанные особенности работы ГТД определяют направления, по которым ведутся расчётные работы в нашем бюро расчётов: термодинамика, газодинамика, теплообмен и прочность.
Для расчётного исследования того или иного процесса расчётчик должен понимать физику процесса и знать его математическое описание. Эти знания позволяют ему создать математическую модель процесса, которая отражает наиболее существенные черты процесса с точки зрения поставленной задачи и представляет собой уравнение или систему уравнений, выражающих количественные соотношения между параметрами процесса. Далее находится решение уравнений и проводится его анализ, в том числе с точки зрения соответствия физике процесса.
В своей практике я также разрабатывал программу, которая по экспериментальным данным строила аналитическую зависимость предела длительной прочности сплава от температуры и времени до разрушения. Также мне приходилось разрабатывать программу для обработки диаграмм растяжения образцов, вырезанных из одной заготовки.
Можно сказать, что на сегодняшний день квалифицированный расчётчик должен знать ряд разделов математики. Лично я в своей работе использую математический анализ, линейную алгебру, аналитическую и дифференциальную геометрию, теорию функций комплексного переменного, уравнения математической физики, численные методы, теорию разностных схем, теорию вероятностей и математическую статистику.
ДОСЬЕ
l Максим Супельняк родился в Калуге в 1988 году.
В 2005 году окончил школу № 17 с золотой медалью. Любимыми предметами были математика и химия.
l В старших классах посещал физматшколу при Калужском филиале Бауманского. До сих пор благодарен Абдулкафару Рамазанову, Сергею Степанову и другим преподавателям физматшколы, которые углубили знания в математике и физике.
l Вопрос о выборе вуза не стоял – готовился поступать в Калужский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, из машиностроительных специальностей по совету отца и преподавателей выбрал турбиностроение. В этой области оказалось много разных задач, требующих математических методов решения.
l Чтобы получить практические навыки работы по специальности, параллельно с учёбой устроился расчётчиком в бюро прочности Калужского турбинного завода. Именно там впервые увидел, как результаты расчётов воплощаются в железе и позволяют предсказывать поведение реальных конструкций.
l Окончив вуз с красным дипломом в 2011 году, поступил в аспирантуру и защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности «теплофизика и теоретическая теплотехника».
l На текущий момент совмещает работу начальника бюро расчётов ПАО «КАДВИ» и доцента кафедры МК10.
Беседовала
Дарья ЛЕОНТЬЕВА
Фото автора из архива
Максима Супельняка
