prof. RNDr. Eduard Feireisl, DrSc.

Laureát Ceny Neuron za přínos světové vědě za rok 2015

Profesor Eduard Feireisl, laureát Ceny Neuron za přínos světové vědě 2015 v oboru matematika, pracuje na teorii, která umožní studovat modely proudících kapalin.

Rozumět matematickým modelům

Matematický model ukazuje, jak si „královna věd“ představuje průběh nějaké situace. Například proudění krve v cévách, vody v turbíně nebo okolo lodní přídě. Profesor Eduard Feireisl pracuje na teorii, která umožní studovat modely proudících kapalin. Většina jich je totiž sestavena podle zákonů klasické fyziky, ale to neznamená, že úloha je matematicky vzato jednoduchá. Profesor Feireisl na svůj výzkum získal v roce 2013 grant Evropské vědecké rady a nyní rovněž Cenu Neuron za přínos světové vědě v oboru matematika.

Pokuste se přiblížit téma vašeho výzkumu...
Podařilo se nám ještě s kolegy vyvinout teorii slabých řešení pro model, který bere v úvahu, že kapalina je stlačitelná, vede teplotu a je vazká. Takový kompletní koncept dosud neexistoval, nebo se nedařilo ho matematicky zpracovat. Vytvořili jsme základ teorie, která bude výhledově použitelná v matematice a snad i k praktickým účelům.

Jakým způsobem?
Teoretická stránka modelů je důležitá, pokud se nechceme dostat do pozice někoho, kdo bude modely jenom nakupovat, bez znalosti jejich kvality. Z praktického hlediska je tedy důležité modelům rozumět a vědět, jak se vytvářejí.

Až bude vaše teorie dokončena, vznikne návod jak ověřovat správnost modelů?
Nevytvoříme nástroj pro ověřování modelů, ale pochopíme, proč občas něco nefunguje nebo dochází k chybám, které se neočekávaly. Většina matematických modelů vznikla na základě klasické fyziky a neberou v potaz poznatky z kvantové fyziky, takže spousta modelů může být špatných. A v situacích, kdy takové modely používáme, věříme, že klasická fyzika k jejich vytvoření stačí. Například, že vzduch obtékající letadlo nikdy nedosáhne rychlosti světla. Ale to je potřeba matematicky dokázat.

Proč jste si vybral oblast zaměřenou na kapaliny?
V roce 1982 si člověk nemohl tolik vybírat, aspirantských míst bylo málo. Vedoucí oddělení mi nabídl, abych pokračoval v oblasti parciálních diferenciálních rovnic. V polovině 90. let vyšla matematická teorie o stlačitelných tekutinách. Šlo o pionýrskou práci. Ale její autor, francouzský matematik P.-L.Lions, byl velice stručný, podstata metod byla pouze naznačena a tak vlastně jen oznámil výsledek. S kolegou jsme teorii prostudovali a našli mnoho nejasností, jejichž objasnění nám velmi pomohlo k pochopení základních myšlenek. Autor později o své teorii vydal knihu. Obsahovala mnoho směrů, které se daly rozvíjet. Například o tepelně vodivých kapalinách. Postupně jsme dospěli k výsledku, který je použitelný jako základní model v matematické termodynamice tekutin.

Proudění kapalin přenášejících teplo, už přece fyzici popsali rovnicemi...
My chceme vědět, jestli pro danou situaci vůbec model připouští řešení a zda je pouze jedno pro daná data. Například u předpovědi počasí chci vědět, jak bude nejen dnes, ale i zítra. Zjistit, jestli proces neovlivňuje nějaká velká náhoda. Jestli teplotu předpověděli dobře, nebo jestli nemůže dojít k nějaké extrémní odchylce. Lze se matematiku naučit, nebo je nutné mít na tuto vědu talent? Definovat talent na matematiku je obtížné.

Mají ho například úspěšní účastníci matematických olympiád?
Soutěže jsou svým způsobem testem inteligence. Autor úlohy předloží problém, který by měl jít vyřešit a soutěžící ho řeší. Na vysoké škole má student školitele, který předkládá problémy, o kterých ví, že jsou řešitelné. Ale kdo se vydá na vědeckou dráhu, je v trochu jiné situaci. Musí si sám najít problém a přitom vůbec neví, jestli půjde vyřešit. Znám hodně vynikajících studentů, kteří ve vědě příliš neuspěli. Neměli čuch na směr kam se vydat. Na druhou stranu je pravda, že mnoho úspěšných řešitelů olympiád se prosadilo i na vědecké dráze.

Text: Josef Matyáš

 

Zdůvodnění ocenění
prof. Ing. Zdeněk Strakoš, DrSc., garant oboru matematika vědecké rady Nadačního fondu Neuron
„Profesor Eduard Feireisl patří k vynikajícím českým matematikům již mnoho let. V matematickém modelování jsou jevy reálného světa popisovány systémy rovnic. Není vůbec snadné sestavit matematický model tak, aby v dostatečné míře vystihoval skutečnost a zároveň umožnil přímočaré pojetí matematického řešení, které by vždy existovalo, bylo jednoznačné a navíc dovolovalo efektivní numerický výpočet. Eduard Feireisl se věnuje modelům mechaniky tekutin, které popisují chování velmi různorodých látek od plynů po sklo. Základní modely jsou známy téměř dvě století; otázky pojetí, existence a jednoznačnosti matematických řešení byly formulovány před desetiletími. Přesto, vzhledem k jejich obtížnosti, zůstávají, i přes významné výsledky v posledních letech, stále otevřeny. Eduard Feireisl patří mezi několik málo světových matematiků posouvajících v daném oboru hranice poznání. Pracuje v českém prostředí a patří přitom k absolutní světové špičce. Svědčí o tom, mimo jiné, i udělení grantu Evropské výzkumné rady (ERC) v nejnáročnější kategorii.“

Napsali o něm: