Zaczynali od EUCYS

Nagrody główne w Konkursie EUCYS skupiają najwięcej uwagi i wydają się najbardziej prestiżowe. Jednak wielu laureatów podkreśla, że z perspektywy czasu cenniejsze okazują się wyróżnienia w postaci wyjazdów studyjnych lub udziału w wydarzeniach naukowych, bo pozwalają budować doświadczenie badawcze i sieć kontaktów akademickich.

Tak też było w przypadku Agaty Karskiej, autorki konkursowej pracy pt. Historia odkrycia i badania zaćmieniowego układu podwójnego gwiazd BD +14°5016. Jury EUCYS 2005 w Moskwie przyznało polskiej badaczce nagrodę specjalną – pobyt w Europejskim Centrum Kosmicznych Badań i Technologii w Nordwijk (Holandia) oraz udział w kongresie Międzynarodowej Federacji Astronautycznej w Japonii. Choć Agatę ominęły główne laury, to przyznaje, że Konkurs był dla niej ważnym doświadczeniem. „Pozwolił mi poznać metody pracy badawczej oraz bardziej świadomie wybrać ścieżkę kariery – wspomina. – Konkurs i zdobyta nagroda zmotywowały mnie do dalszych badań w zakresie astrofizyki podczas moich studiów magisterskich i doktoranckich, już w międzynarodowych ośrodkach badawczych”.

W pracy przygotowanej w klasie maturalnej Agata opisała, w jaki sposób odkryła dwie gwiazdy, które leżą tak blisko od siebie, że są „wzajemnie związane” własną grawitacją i wokół siebie wirują. Co więcej, płaszczyzna ich orbity jest ułożona w taki sposób, że co jakiś czas jedna gwiazda przysłania drugą.

Agata Karska pochodzi z Inowrocławia i tam ukończyła II Liceum Ogólnokształcące im. Marii Konopnickiej. Studiowała astronomię na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, a na studia doktoranckie wyjechała do Instytutu Maxa Plancka w niemieckim Garching. W 2012 roku zdobyła prestiżową nagrodę w niemieckiej edycji programu L’Oréal-UNESCO For Women in Science, dzięki której prowadziła badania również na Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii. W 2015 roku została laureatką Nagrody Naukowej „Polityki” w kategorii nauki ścisłe.

Po powrocie do Polski stworzyła własny zespół badawczy na Uniwersytecie Adama Mickiewicza w Poznaniu. A od kilku lat jest związana ze swoją alma mater, gdzie w Centrum Astronomii Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK w Toruniu tworzy Laboratorium Astrofizyki Molekularnej. Głównym celem zespołu, którym kieruje, jest zbadanie obszaru powstawania gwiazd w najbardziej odległych obrzeżach Galaktyki. Uzyskane wyniki mogą mieć fundamentalne znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób gwiazdy i planety powstały we wczesnym Wszechświecie, jak powstał nasz Układ Słoneczny, a także życie na Ziemi.

Dr Agata Karska była stypendystką Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci, podobnie jak jej mąż – matematyk prof. dr hab. Piotr Śniady. Obecnie dr Karska jest opiekunką naukową funduszowych warsztatów astronomicznych w Piwnicach (w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu).

Stereotyp głosi, że matematyka jest zwykle domeną chłopców. Sukcesy Magdaleny Bojarskiej w konkursie EUCYS są dowodem na to, że wcale tak nie jest.

Pracę pt. Cykle Hamiltona w uogólnionych grafach Halina Magdalena napisała jeszcze w gimnazjum. Wiosną 2008 roku nagrodzono ją w Polskiej Edycji EUCYS, a jesienią zdobyła jedną z trzech równorzędnych pierwszych nagród podczas finałów międzynarodowych w Kopenhadze. Krótko potem pracę opublikowało pismo naukowe „Discussiones Mathematicae”.

Żeby zrozumieć miarę wyniku naukowego Magdy, trzeba wrócić do teorii grafów (działu matematyki będącego także przedmiotem badań informatyki). Grafy to znane z lekcji matematyki „drzewka”. Każde takie „drzewko” ma wierzchołki – w szkole zaznacza się je kółkami lub kwadratami. W wierzchołki wpisuje się np. liczby i łączy się je liniami – matematycy nazywają je „krawędziami”. Zdarza się, że w grafach występują tzw. cykle. Są to ścieżki przechodzące przez każdą krawędź tylko raz. Jeśli taką ścieżkę możemy przeprowadzić przez wszystkie wierzchołki grafu, to cykl nazywamy hamiltonowskim. Jednym z najsłynniejszych grafów niehamiltonowskich jest zamknięta koperta (czyli prostokąt wraz z przekątnymi). Spróbujcie ją narysować bez odrywania ołówka, tak by po żadnej linii nie przejechać dwukrotnie.

Istnieje wiele typów grafów Hamiltona, bo wierzchołki można łączyć na różne sposoby. Jednym z takich typów jest graf Halina. Powstaje on z grafów, w których nie ma cykli. Obrazowo – liście tych drzew-grafów (czyli wierzchołki, do których dochodzi tylko jedna krawędź) połączone są sobą krawędziami tworzącymi okrąg. Będąc jeszcze uczennicą gimnazjum, Magdalena Bojarska udowodniła, że w grafach Halina istnieją cykle Hamiltona, i opracowała algorytm pozwalający szybko wyznaczyć taki cykl. To znaczy, że młoda matematyczka wymyśliła sposób np. na znalezienie najkrótszej drogi „tam i z powrotem” w grafie Halina.

„Konkurs wspominam jako niesamowite przeżycie. Finały w Kopenhadze do dzisiaj pozostają jednym z moich najwspanialszych doświadczeń. Napisanie własnej pracy naukowej w tak młodym wieku to duża satysfakcja. I wolność od szkolnej rutyny, bo problem, z którym się mierzyłam, jest zupełnie niestandardowy. Udział w EUCYS daje możliwość kontaktu z najwybitniejszymi specjalistami w Polsce i na świecie, co w moim przypadku zaowocowało opublikowaniem wyników w czasopiśmie naukowym” – wspomina laureatka EUCYS 2008.

Magdalena Bojarska pochodzi z Warszawy, jest absolwentką tamtejszego XIV Liceum Ogólnokształcącego im. Stanisława Staszica. Skończyła studia na Wydziale Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego. Obecnie pracuje jako inżynierka oprogramowania w głównej siedzibie Microsoftu w Redmond. „Mimo że nie kontynuuję kariery naukowej, to praca nad własnymi badaniami wyrobiła we mnie wytrwałość i umiejętność dążenia do celu, nawet jeśli początkowo na horyzoncie nie widać wyników. Są też na pewno korzyści bardziej praktyczne: informacja o wygranej w EUCYS zdecydowanie zainteresowała rekruterów i pomogła mi dostać pracę w Microsofcie”– podkreśla młoda matematyczka.

Magdalena Bojarska była stypendystką Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci i do czasu wyjazdu z Polski pomagała w organizacji warsztatów dla młodszych kolegów zainteresowanych matematyką i informatyką.

Jadąc do Lizbony na międzynarodowe Finały EUCYS w 2010 roku, Justyna Słowiak miała 19 lat i sporą tremę. Przed międzynarodowym jury musiała zaprezentować po angielsku swoją pracę pt. Bioróżnorodność, paleoekologia i pozycja taksonomiczna kręgowców środkowotriasowego systemu morskiego Śląska. „W dowolnym momencie do wybranego uczestnika podchodził jeden z członków jury i zadawał pytania – wspomina Justyna. – Musiałam na przykład opowiedzieć o ekosystemie, jaki funkcjonował na tym terenie 240 milionów lat temu, lub w jaki sposób oznaczałam znalezione kości”.

Podczas EUCYS 2010 w Lizbonie swoje badania naukowe lub projekty inżynieryjne prezentowali uczniowie z blisko 60 krajów. „Poziom był bardzo wysoki i w ogóle się nie spodziewałam, że uda mi się zająć jakiekolwiek miejsce” – mówi skromnie Justyna. O swojej pracy niezmiennie opowiada z ogromną pasją: „Opisałam sześć gatunków kręgowców, które żyły 240 milionów lat temu na terenie obecnych kamieniołomów w Żyglinie w województwie śląskim. Były to głównie gady dochodzące do 4 metrów długości”.

Już wtedy Justyna zdawała sobie sprawę, że poza wiedzą decydujące w rozmowie z jurorami mogą być szczegóły prezentacji: „Na miejscu uznałam, że skamieniałości, które ze sobą przywiozłam, lepiej by się prezentowały na czarnym obrusie, którego jednak nigdzie nie mogliśmy znaleźć, więc użyliśmy czarnego prześcieradła. Ponieważ przyznano mi nagrodę, wnioskuję, że było to dobre posunięcie” – wspomina młoda paleontolożka. Wyniki naukowe reprezentantki Polski zostały zauważone i docenione – Justyna zdobyła jedną z trzech równorzędnych drugich nagród głównych w wysokości 5 tysięcy euro.

Zainteresowanie Justyny dinozaurami zrodziło się jeszcze w dzieciństwie. „Mam samych kuzynów, więc zamiast lalkami bawiliśmy się figurkami dinozaurów – mówi. – Im przeszło, a mnie zostało”. Jeszcze w liceum młoda palentolożka wzięła udział w wykopaliskach. Pod Tarnowskim Górami znalazła dolną szczękę ichtiozaura. W tamtym czasie było to jedno z trzech takich odkryć na świecie.

Justyna Słowiak pochodzi z Opola, jest absolwentką tamtejszego I Liceum Ogólnokształcącego im. Mikołaja Kopernika, obroniła podwójne magisterium – na Wydziale Biologii i Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego. Obecnie jest doktorantką Międzynarodowego Studium Doktoranckiego Nauk Biologicznych tworzonego przez Muzeum i Instytut Zoologii PAN, Centrum Badań Ekologicznych PAN oraz Instytut Paleobiologii PAN. „Moja praca doktorska dotyczy ewolucji zajęczaków. Podjęłam próbę odtworzenia ich liczącej 60 milionów lat historii ewolucyjnej w oparciu o mikrostrukturę szkliwa i morfologię zębów”– wyjaśnia.

Jej działalność naukowa nie ogranicza się do gabinetowej analizy artefaktów. Niegdysiejsza laureatka EUCYS brała także udział w wykopaliskach prowadzonych na Śląsku (tym razem przez Instytut Paleobiologii PAN), a w 2019 roku uczestniczyła w wykopaliskach organizowanych przez Rosyjską Akademię Nauk na terenie północnej Rosji. Jej praca badawcza prowadzona podczas studiów doktoranckich została doceniona przez Prezesa Polskiej Akademii Nauk, który w 2019 roku przyznał jej stypendium. Po obronie doktoratu Justyna planuje wrócić do tematyki późnokredowych dinozaurów.

W trakcie pracy naukowej zdarzało jej się współpracować także z innymi laureatami EUCYS. Jej badania wspierał dr Grzegorz Niedźwiedzki, autor kilku przełomowych odkryć paleontologicznych, zwycięzca EUCYS 2000 w Amsterdamie. Z kolei Kamila Humańskiego – laureata EUCYS 2017 w Tallinie – Justyna gościła na stażu badawczym w Instytucie Paleobiologii PAN.

Justyna Słowiak była stypendystką Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci, a obecnie angażuje się w prowadzenie zajęć na funduszowych obozach naukowych i ogólnorozwojowych.

Aleksander Kubica i Wiktor Pilewski poznali się podczas warsztatów fizycznych organizowanych przez Krajowy Fundusz na rzecz Dzieci. Tam zainteresowali się soczewkami dyfrakcyjnymi. Historia badań tej części optyki liczy już kilkaset lat i mogłoby się wydawać, że niewiele więcej można tu odkryć. Entuzjazm młodych naukowców sprawił jednak, że postanowili przyjrzeć się problemowi raz jeszcze, łącząc przygotowania do matury z pracą w laboratorium.

Badania Aleksandra Kubicy i Wiktora Pilewskiego oraz powstała w ich wyniku praca pt. Spiralne soczewki dyfrakcyjne dotyczyła pewnej szczególnej klasy soczewek przypominających te, które możemy znaleźć w teleskopach, tyle że w specjalny sposób przesłoniętych. Wyglądają tak, jakby ktoś nakleił na nie czarną spiralę. Światło przechodzi przez nie nieco inaczej niż przez tradycyjne odpowiedniki. Autorzy zbadali 9 soczewek tego typu. Najpierw skonstruowali maszynę złożoną m.in. z kamery i zestawu soczewek, a później przepuścili przez ten zestaw światło lasera. Analizą danych zajmowały się specjalne programy, które sami napisali.

Aleksander Kubica i Wiktor Pilewski zaprezentowali wyniki swoich badań podczas międzynarodowych finałów EUCYS 2009 w Paryżu. Zdobyli jedną z trzech równorzędnych pierwszych nagród oraz nagrodę honorową – udział w Stockholm International Youth Science Seminar, którego częścią jest zaproszenie na ceremonię wręczenia Nagrody Nobla. Ich praca dotycząca spiralnych soczewek dyfrakcyjnych pokonała dziesiątki konkurentów z Unii Europejskiej oraz krajów afiliowanych przy Konkursie: Chin, Gruzji, Japonii, Kanady, Korei Południowej, USA i Nowej Zelandii.

Aleksander Kubica pochodzi z miejscowości Bystra na Śląsku. Jest absolwentem V Liceum Ogólnokształcącego w Bielsku-Białej. Przez cztery lata był stypendystą Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci. Po licencjacie w Warszawie wyjechał do Stanów Zjednoczonych, gdzie dokończył studia i obronił doktorat na jednej z najbardziej prestiżowych politechnik świata – California Institute of Technology. Obecnie pracuje w Perimeter Institute for Theoretical Physics oraz Institute for Quantum Computing w Waterloo w Kanadzie. Zajmuje się zastosowaniem metod numerycznych i uczenia maszynowego do rozwiązywania złożonych problemów fizycznych. W szczególności interesują go zagadnienia informacji kwantowej oraz kwantowej teorii wielu ciał. Jego najnowsze prace dotyczą kwantowych systemów komputerowych, które wykorzystują korekcję błędów opartą o tzw. topologiczne kody kwantowe.

Wiktor Pilewski pochodzi z miejscowości Skępe w województwie kujawsko-pomorskim. Jest absolwentem IV Liceum Ogólnokształcącego im. Tadeusza Kościuszki w Toruniu. Przez dwa lata był stypendystą Krajowego Funduszu na rzecz Dzieci. Ukończył studia na Politechnice Poznańskiej, a obecnie jest inżynierem oprogramowania. Mieszka w Poznaniu.

Michał Bączyk i Paweł Czyż poznali się w liceum, a wspólne pasje badawcze rozwijali na zajęciach organizowanych przez Krajowy Funduszu na rzecz Dzieci. Po warsztatach fizycznych, które odbyły się podczas obozu naukowego w Serocku, zainteresowali się tematyką oscylatorów butelkowych i – jak sami mówią– „zaczęli lać wodę”.

Ich praca pt. Badanie zachowania pojedynczych i sprzężonych oscylatorów typu on-off na przykładzie oscylatora butelkowego dotyczy zjawisk, z którymi każdy miał do czynienia: znanego ze szkoły zachowania wahadła matematycznego, bicia serca lub drgania płynu podczas wylewania soku czy mleka z kartonu. Michał Bączyk i Paweł Czyż przeanalizowali oscylacje strumienia wody wylewającej się z butelki. Pomimo pozornej prostoty badanego układu opis zjawiska wymagał wykorzystania zaawansowanej mechaniki płynów i nigdy wcześniej nie był przedstawiony w sposób dostateczny i kompletny. Co warte podkreślenia, młodzi fizycy nie poprzestali na pojedynczym układzie, ale zbudowali układy dwóch, trzech, a nawet czterech połączonych ze sobą butelek. „Opisaliśmy oscylatory podwójne sprzężone ze sobą w fazie i antyfazie, dokonując porównania mechanizmu ich działania z zachowaniem pojedynczego oscylatora. Najciekawsze wyniki uzyskaliśmy jednak dla układów trzech i czterech połączonych ze sobą butelek. Okazało się, że zachodzi wówczas zjawisko frustracji – zachowanie się całego układu nie może być przewidziane jedynie na podstawie zachowania się odizolowanych od siebie podukładów” – opisywali w abstrakcie swojej pracy.

Wyniki doświadczeń, wiedza oraz charyzma młodych fizyków doprowadziły ich wiosną 2015 roku do finałów Polskiej Edycji EUCYS, a jesienią do zmagań międzynarodowych w Mediolanie, gdzie zostali wyróżnieni jedną z trzech równorzędnych pierwszych nagród o wartości 7000 euro oraz nagrodą honorową w postaci udziału w International Youth Science Forum 2016 w Londynie.

Swoje doświadczenia z czasów wspólnej pracy nad projektem konkursowym autorzy wciąż bardzo cenią: „Dzięki EUCYS nauczyłem się dosłownie wszystkiego: hydrodynamiki, analizy danych, symulacji, przeprowadzania eksperymentów, ale przede wszystkim współpracy, umiejętności dyskusji, dążenia do postawionego celu, cieszenia się nauką i wspólnie przeżywaną przygodą” – wspomina Michał. A Paweł podkreśla: „Finały to mnóstwo ekscytacji i towarzyszącej jej adrenaliny. Jednak najpiękniejsze wspomnienia mam nie z ceremonii wręczenia nagród, lecz z czasu w laboratorium, tych godzin prowadzących do finału. Pięknie ujął to Richard Feynman: »Nie przepadam za zaszczytami. […] Odebrałem już swoją nagrodę. Jest nią przyjemność płynąca z dowiadywania się, ekscytacja, gdy uda się coś odkryć, świadomość, że ludzie korzystają z moich obserwacji. To są prawdziwe wartości«”.

Michał Bączyk pochodzi z Ostrowi Mazowieckiej, jest absolwentem XIV Liceum Ogólnokształcącego im. S. Staszica w Warszawie i funduszowego Programu ZDOLNI. Zakończył studia licencjackie w dziedzinie fizyki na Uniwersytecie Cambridge. Pracę magisterską przygotowuje pod kierunkiem prof. Renato Rennera na Politechnice Federalnej (ETH) w Zurychu. Profesor Renner jest szefem grupy badawczej zajmującej się teorią informacji kwantowej, a Michał Bączyk chciałby kontynuować pracę pod jego kierunkiem także podczas doktoratu.

Młody fizyk pracował również w Paul Scherrer Institut (interdyscyplinarnym instytucie badawczym w Szwajcarii), w grupie zajmującej się fizyką mionów, gdzie pomagał programować urządzenie do stabilizacji temperatury kryształów nieliniowych. Ponadto w swojej działalności naukowej próbuje łączyć podstawy mechaniki kwantowej z teorią gier. Prowadzi także zajęcia ćwiczeniowe na kursie Metody fizyki matematycznej dla studentów drugiego roku studiów licencjackich na ETH.

Paweł Czyż pochodzi z Nadarzyna pod Warszawą i także jest absolwentem XIV Liceum Ogólnokształcącego im. S. Staszica w Warszawie oraz funduszowego Programu ZDOLNI. W 2020 roku ukończył studia magisterskie z fizyki matematycznej na Uniwersytecie Oksfordzkim, po czym przeprowadził się do Cambridge, żeby odbyć roczny staż w tamtejszym oddziale Microsoft Research. Jego cel naukowy na stażu to praca nad zastosowaniami biologii syntetycznej, czyli „programowaniem komórek”. To dopiero raczkująca dziedzina, rodem z literatury science-fiction –bada np. mikroby usuwające zanieczyszczenia ze środowiska czy nowe terapie onkologiczne.

Młody naukowiec angażował się też w inne projekty naukowe – razem z Fredericiem Grabowskim (także dawnym stypendystą Funduszu) pracował w grupie profesora Tomasza Lipniackiego z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN, która badała model komunikacji między komórkami ssaków (https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0792). Paweł przygotował też artykuł na temat uczenia maszynowego, w którym wraz z Albertem Zieglerem rozważa możliwość uczenia algorytmu z wykorzystaniem jednego zbioru danych oraz aplikowania jego przewidywań do innego zbioru.

Paweł Czyż wciąż nie zdecydował, z jaką dziedziną chce związać swoją przyszłość naukową – rozważa doktorat z fizyki matematycznej lub uczenia maszynowego.