Магнетизм Алексея Карпенкова: тверской физик разрушает стереотипы об учёных

Кандидат наук заведует кафедрой ТвГУ, сотрудничает с зарубежными учёными и приходит на работу в килте.

19 ноября, в день рождения великого русского учёного, основателя Московского государственного университета Михаила Ломоносова, в России отмечают День преподавателя высшей школы, учреждённый недавно –  в 2021-м году. Предстоящее событие завершает плеяду профессиональных праздников работников сферы образования, к которым в 2023-м году, объявленным Президентом России Владимиром Путиным Годом педагога и наставника, приковано особое внимание.

К прошедшему в октябре Дню учителя Tverigrad.ru опубликовал цикл публикаций «Классные люди!», посвящённый педагогам школ Тверской области. И не вспомнить о преподавателях высшей школы в преддверии 19 ноября было невозможно – к грядущему празднику редакция портала подготовила интервью с профессорами и доцентами вузов Твери. Наш первый герой – заведующий кафедрой физики конденсированного состояния Тверского государственного университета, заместитель декана физико-технического факультета по научной работе, заведующий НИЛ Магнитных материалов Центра коллективного пользования научной аппаратурой и оборудованием ТвГУ, доцент, кандидат физико-математических наук Алексей Юрьевич Карпенков.

Алексей Карпенков – не просто преподаватель, а настоящий учёный. В свои 36 лет он уже добился успеха на Родине, успел поработать с коллегами за границей, но при этом не забыл о любви к музыке, рисованию, резьбе по дереву, крестовым походам, фэнтези и, конечно, к семье. Мы предлагаем вам вдохновиться историей молодого учёного из Твери, в жизни которого сочетаются познание законов физики и простые человеческие радости.

«Физик никогда не останавливается», – считает наш герой.

Американский учёный Ричард Фейман сравнивал Вселенную с шахматами, в которых мы не игроки, а фигуры. И наблюдая за ходом партии, человечество может постепенно разгадывать правила игры – это и есть законы физики. Открытием этих законов, правил и занимаются учёные, и чем понятнее игра, тем проще становится жить.

Электрокары, беспроводные зарядные устройства, материалы с беспрецедентно большой плотностью записи информации, медицинские протезы, роботы – всё это создано учёными, которые поняли новые правила этого мира, открыли неизведанные материалы и научились с ними обращаться. Материаловедение – это междисциплинарная область науки, она нужна для разработки новых функциональных материалов, производства различных устройств. Физико-технический факультет ТвГУ, в том числе нацелен на материаловедческие направления. На решение этих задач направлена также научная деятельность героя публикации Tverigrad.ru Алексея Карпенкова.

В 2007-м году будущий завкафедрой физики конденсированного состояния начал работать на ныне преобразованной кафедре магнетизма ТвГУ. Именно тогда был дан старт научной деятельности студента физтеха Алексея Карпенкова. Спустя время, в 2009-м году, обучаясь в аспирантуре, наше герой стал Алексеем Юрьевичем – преподавателем Тверского государственного университета.

– Никогда не думал, что стану физиком, потому что всегда больше увлекался историей, историей крестовых походов, писал сам какие-то маленькие работы, – вспоминает доцент. – Но у меня есть брат-близнец Дмитрий, он всегда хотел стать преподавателем физики. Мне тоже всегда нравился этот предмет, и поскольку любил заниматься творчеством, рисовал, занимался резьбой из дерева, как-то привык делать всё руками, физика показалась тоже очень интересной наукой, особенно практическая её часть. И поэтому вместе с братом мы поступили в 2004 году на физтех, закончили с отличием.

Алексей Карпенков с братом Дмитрием Карпенковым

Стать молодыми физиками братьев Карпенковых вдохновила их бабушка Валентина Николаевна Демидова – выпускница 1960 года Калининского педагогического института (ныне – ТвГУ, прим. ред.), учитель физики и директор школы №103 г. Осташкова (1983-2000). Роль в выборе юного Алексея Карпенкова сыграла и его школьный учитель физики Тамара Николаевна Боброва. С тех пор прошло 19 лет, а наш герой преодолел путь от просто студента до молодого учёного, готовящего стать молодым доктором наук.

– Наука – это такая вещь, где ты должен постоянно развиваться. У нас нет ни выходных, ни праздников, ни отпусков. Конечно, мы иногда устаем и позволяем себе немного отдохнуть, – рассказывает Алексей Карпенков. – Но в основном, если ты не будешь работать постоянно, ты очень быстро окажешься вне группы – «обоймы» ученых, с кем ты общаешься и ведешь свою научную деятельность, и тебе будет очень тяжело.

Основным направлением деятельности кафедры и научно-исследовательской лаборатории магнитных материалов ЦКП, которыми заведует доцент, является разработка новых магнитных функциональных материалов, в том числе для высокотемпературных постоянных магнитов. Также учёные развивают технологии, в которых используются магнитные материалы. Одной из них является технология магнитного охлаждения, основанная на явлении изменения температуры магнетика при его намагничивании и направленная на разработку принципиально новых твердотельных магнитных циклов охлаждения, способных заменить в ближайшем будущем традиционные парокомпрессионные.

«Храм науки» – научно-исследовательская лаборатория магнитных материалов ЦКП

– Поскольку я являюсь заведующим научно-исследовательской лабораторией магнитных материалов при центре ЦКП и недавно стал заведующим кафедры физики конденсированного состояния, я не могу четко сказать, чем занимаюсь, потому что я занимаюсь многими проектами, – делится Алексей Карпенков. – Если все-таки сказать тему, с которой связана моя кандидатская и, надеюсь, в будущем докторская диссертация, это, конечно, разработка и физическое описание магнитных свойств функциональных материалов, проявляющих магнитотепловые и магнитострикционные свойства.

Кто бы мог подумать, что магниты – один из двигателей прогресса. Речь, конечно, не идёт о магнитиках «Сочи 2010» или «Анапа 2012» на белой дверце холодильника, хотя и это тоже магниты. Не будем кривить душой, и мы с вами не без греха, то есть – диамагнетики, намагничиваемся против направления магнитного поля, иначе, сами понимаете, нам не летать, а ползать. Но это всё лирика, а разговор у нас о физике.

– Традиционная область, в которой заинтересовано все человечество, – это источники магнитного поля. Всё электричество, большинство технологий его генерации основаны на магнетизме, – объясняет Алексей Юрьевич. – Источниками магнитного поля могут быть только три вещи – намагниченные тела (постоянные магниты), проводники с током (электромагниты) и движущиеся электрически заряженные тела.

Магниты были бы слишком хороши, если бы не их «ахиллесова пята», называемая критической температурой, при которой их магнитные свойства улетучиваются. Как рассказывает доцент, у самых мощных современных магнитов – неодимовых, которые используются в быту, критическая температура низкая – 200 градусов Цельсия. Но, оказывается, этого недостаточно для техники военной, космической и даже жёстких дисков. Отчаиваться раньше времени, конечно, тоже не стоит, здесь на помощь приходят высокотемпературные постоянные магниты.

– С самых основ этой кафедры основным направлением является поиск и разработка фундаментальных теорий и новых материалов именно для производства высокотемпературных постоянных магнитов, – отмечает завкафедры. – Мой брат сейчас работает в НИТУ МИСиС (Дмитрий Карпенков, кандидат физико-математический наук, доцент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, – прим. ред.), вместе с ними мы тоже ведем поиск новых метастабильных фаз, ранее не существовавших и не получаемых человечеством. Смотрим, а вдруг нам удастся открыть новый материал для постоянных магнитов, в котором также не будут использоваться критические элементы. Ведь, к сожалению, во всех современных постоянных магнитах используют так называемые редкоземельные металлы.

Завкафедрой с коллегами

Возможно, для кого-то разговоры о высокотемпературных магнитах, редкоземельных металлах покажутся оторванными от реальности исканиями учёных. Но вот простой пример, как физика, в том числе фундаментальная, влияет на нашу жизни. Помните взлёт цен на компьютерную технику, электронику и автомобили в 2011-м году? И здесь наука оказалась очень даже причём. Что такое автомобиль? Колёса, кузов, руль и прочие части детского рисунка. Но вот что точно не нарисует ребёнок, так это более 60 узлов в машине, где используются функциональные магнитные материалы, для производства которых необходимы редкоземельные металлы. Как объясняет учёный, монополистом добычи и производства конечных чистых металлов, безусловно, является Китай. И в 2011-м году Китай передумал продавать сырьё, решил сразу экспортировать готовые магниты. Итог – все плачут и платят.

– В прошлом году состоялась традиционная всероссийская конференция по постоянным магнитам, на которой собираются все магнитологи нашей Родины. Представители Госкорпорации «Росатом» рассказали о грандиозном и крайне важном для страны проекте развития промышленности редких и редкоземельных металлов, который позволит полностью покрыть весь спрос на эти металлы в России и создать собственное крупномасштабное производство постоянных магнитов. Не зря говорят, что технологии производства постоянных магнитов в стране определяют развитие технологий в стране в целом – подытожил доцент.

Учёные – это особая каста. Они существуют в другой системе отсчета – вне политики, вне государственных границ, «люди мира» с одной целью – познать и сделать жизнь на этой планете, а, может, и на других лучше.

Алексей Карпенков с коллегами

– У нас хорошие связи практически со всеми вузами России и за рубежом, занимающимися проблемой физики магнитных явлений. К сожалению, сейчас некоторые связи заморожены, но мы надеемся, что время изменится, и все снова наладится, – делится Алексей Карпенков. – Мы понимаем, что политика все больше и больше вплетается в науку. Но всё-таки учёные находятся немного в другой системе отсчета, у них свои приоритеты, и продолжается общение, которое, я надеюсь, не закончится.

До Алексея Юрьевича кафедрой руководил Юрий Григорьевич Пастушенков, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики конденсированного состояния. Юрию Пастушенкову первому удалось наладить связь между тверскими физиками и Германией. Он работал в Макс-Планк-Институте исследования металлов в Штутгарте.

– По налаженным связям и помощью Юрия Григорьевича в дальнейшем в Штутгарте удалось поработать моему научному руководителю Константину Петровичу Скокову. После Штутгарта он работал в Дрездене, а теперь в Дармштадте. И поскольку мы с ним тесно работали, он приглашал нас, – начинает вспоминать Алексей Карпенков. – Всё началось в 2009-м году, я тогда по его совету был приглашен в Международную лабораторию сильных магнитных полей и низких температур в городе Вроцлав (Польша). Раньше она софинансировалась Российской Федерацией, поэтому там было достаточно много российских ученых, которые исследовали магнитные материалы в сверхвысоких магнитных полях.

Научно-исследовательская лаборатория магнитных материалов ЦКП ТвГУ

В 2010-м году нашему герою удалось в течение трёх месяцев поработать в немецком Дрездене вместе с его научным руководителем. А период с 2018 по 2020 годы Алексей Карпенков отправлялся в командировки в Дармштадт, где сотрудничал с зарубежными коллегами в области изучения функциональных магнитных материалов.

– Очень интересный опыт, который многое дал. К сожалению, уровень финансирования – не сравним. Конечно, у нас есть федеральные вузы при академии наук, где есть такой же уровень финансирования, где есть похожие установки, исследования. Но, увы, в Тверском госуниверситете такого уровня финансирования нет, поэтому этот опыт был крайне полезен, я многое привнёс на нашу кафедру, – Алексей Карпенков показывает на подшефную ему лабораторию. – В 2022 году был организован курс повышения квалификации для сотрудников, где лекции читал мой научный руководитель из Германии, поскольку он является большим специалистом в области современных представлений о магнетизме и магнитных материалах. Это замечательный опыт, я бы сказал, научный праздник.

Лекции длились семестр. На факультете собирались группы студентов и преподавателей, и каждый из них, затаив дыхание, слушал Константина Петровича… Однако лекции рано или поздно заканчиваются, исследования ставятся на паузу, и наука в жизни физиков, насколько это возможно, уступает место простым человеческим радостям.

Какой человек представляется вам, когда вы слышите слово «учёный»? Лично я сразу вспоминаю одержимого наукой Шелдона Купера из «Теории Большого взрыва», закрытого от социума и открытого лишь физике героя. Но настоящие фанаты ситкома знают, что это лишь первое впечатление.

Алексей Карпенков пришёл на работу в килте. Так он отметил свой 36-й день рождения

Многие учёные – невероятно разносторонние люди, порой в самых неожиданных аспектах. Алексей Карпенков в очередной раз разрушает стереотипы об учёных, которые якобы общаются исключительно на языке формул. Он приходит на работу в килте, делает шлем Дарта Вейдера и вдохновляется «Ведьмаком».

– Я очень люблю рисовать, занимаюсь резьбой из дерева, играю на фортепиано, на электрогитаре, гитаре. Поскольку мы живем в России, наверное, традиционно у нас есть огороды. Так получилось, что у меня их три. И по мере своих сил и времени мне приходится помогать и работать на всех трёх. Конечно, это занимает очень много времени, и мои коллеги из-за рубежа часто смеются, когда я рассказываю им про быт в России, – делится кандидат наук. – Они всегда смеются: «Что, опять картошку копаешь?» Я говорю: «Ты не представляешь, но да!» Исповедую огород, поскольку он тоже нуждается в исповеди, его же тоже нужно очистить от сорняков и тогда на нем будет хороший урожай, – шутит Алексей Карпенков.

Талантливый человек талантлив во всём. И в лаборатории, и на огороде, и в концертном зале. Ещё в детстве будущий завкафедрой начал заниматься музыкой, последовав примеру старшего брата Павла.

Физик играет на фортепиано, гитаре и электрогитаре

Юному Паше бабушка первому купила фортепиано. И в маленьком Лёше с его братом-близнецом взыграла детская ревность, которая просто не позволила оставить за старшим братом титул единственного музыканта в семье. Так, родители отдали сыновей в музыкальную школу по классу фортепиано. Как признаётся наш герой, два года после обучения он не подходил к клавишам, но музыка никуда не ушла его жизни, фортепиано лишь уступило место гитаре, а после электрогитаре.

– Поскольку мировоззрение было ещё не развито, зачастую было непонимание и даже раздраженность теми пьесами, которые тебе давали, – вспоминает Алексей Карпенков о буднях в музыкальной школе. – До каждого литературного произведения или музыкального нужно дорасти, сложить свое мировоззрение. Только сейчас, когда ты их играешь, понимаешь, как строилось произведение, какие чувства и переживания в нем хотел сказать композитор.

Утончённая игра на фортепиано в жизни физика сочетается с настоящим мужским ремеслом – резьбой по дереву, которой он начал заниматься ещё в школе. «Поэтому руки в шрамах все», – показывает на свои ладони учёный.

Домик, который Алексей Карпенков сам смастерил для своей дочки Варвары

Ещё одним из увлечений Алексея Карпенкова, которое берёт своё начало в детстве, можно назвать реконструкцию. Времени, чтобы пойти в клуб реконструкции, у него просто нет, однако дома доцент сам сплёл себе кольчугу, а после у него появился меч. Раньше он самостоятельно резал мечи из дерева, а после заказал изделие у профессионального кузнеца. Хотя и сам физик научился работать с металлом, «творить и варить» в мастерской. Тяга к реконструкции, как думает Алексей Юрьевич, имеет много общего детским увлечением историей крестовых походов, но не только.

– Также увлекаюсь фэнтези, одно из любимых, как у многих, наверное, молодых ребят, – это сага о «Ведьмаке», которую я читал, когда фильмов и игр не было, – делится физик. – «Конан-варвар», «Ведьмак» – мне хотелось меч, уметь фехтовать. Опять же таки в интернете нашел высококлассного фехтовальщика, я смотрю на него, и думаю, почему бы нет.

Сделанный учёным световой меч из “Звёздных войн”

И по обучающим записям в сети Алексей Карпенков начал самостоятельно учиться владению мечом. Наш герой признаётся, что каждое увлечение он старался как-то материально воплотить.

– Мне нравились «Звёздные войны», сделал свой световой меч, понятно, что не реальный. Самостоятельно выточил все детали, разработал и спаял электронику, и он горит. Увлекался Гарри Поттером, вытачивал палочки. Секиры делал, много чего, – рассказывает преподаватель. – Любое увлечение всегда старался довести до максимума. В науке, в принципе, тоже.

Увлечения Алексея Карпенкова вместе с ним разделяет не менее талантливая жена Оксана. Они встретились на факультете, когда он был молодым преподавателем и учился в аспирантуре, а она пришла на первый курс физтеха. Знакомство будущих супругов произошло 11 лет назад. Как вспоминает физик, он вёл у Оксаны пары и, видимо, чем-то привлёк её.

– Хорошая семья получилась, дополняем друг друга, – говорит наш герой.

Оксана тоже рисует, однако, как признаётся её муж, делает это «в миллиард раз лучше» своего спутника жизни. Ещё она замечательно поёт. Супруги даже выступали вместе на концертах – над его музыкой звучал её голос.

– Есть такая хорошая фраза, пока супруги могут чему-то научить друг друга, брак будет крепким. Мы – очень разносторонние личности. Конечно, у нас порой вкусы не совпадают, например, музыкальные, но в этом и есть интерес, – делится физик. – Я очень благодарен ей за то, что, она всегда поддерживает меня и, когда мне кажется что-то интересным, например, прочитал про термоядерный синтез и за счет чего светит наше Солнце, я бегу к ней и рассказываю, а она меня спокойно и внимательно выслушивает, не закатывая глаз.

Портрет Алексея Карпенкова, нарисованный женой, и портрет Оксаны Карпенковой, нарисованный мужем

Пять лет назад Оксана подарила мужу голубоглазую дочурку Варвару, воркующее имя которой хранит в себе небольшой секрет:

– Все спрашивают: «Почему Варвара?» Я говорю: «Вы знаете, я всегда мечтал о мальчике, хотел назвать его Конан от «Конан-варвар». А девочку Конаном же не назовешь, значит, будет Варвара». Это всё, конечно, шутки, просто очень красивое имя, нам с супругой нравилось. Конечно, я его внутри себя расцениваю как что-то связанное и произошедшее от слова «варвар». Но больше мне нравится ассоциация с нежным воркованием: Варя, Варечка.

Физик признаётся, что он – не научный шовинист, поэтому желает для дочки одного: чтобы она стала профессионалом и развивалась в деле, где найдёт себя.

– Конечно, я очень постараюсь дать ей, если не получится в школе, то самолично хорошее образование, развить её интеллектуально. Но, знаете, одного физика в семье хватит.

Семья для нашего героя – главное. Здесь он берёт в пример своего брата-близнеца Дмитрия, которого считает для себя самым главным примером. Дмитрий всегда советует брату, что если возникают проблемы в семье, то нужно всего себя посвящать именно ей. «И я стараюсь это делать, потому что кроме нашей семьи, мы никому больше не нужны. Если ты решил создать семью, ты должен осознавать ответственность», – признаётся Алексей Карпенков.

– Я знаком с учёными, которые, действительно, как говорится, женаты на науке, – рассказывает физик. – Но здесь я отвечу очень просто, видимо, до сих пор я не доктор, потому что, действительно, очень люблю свою семью и мне нравиться проводить время вместе с близкими. В этом вопросе каждый должен решить для себя сам и самостоятельно выставить приоритеты.

Алексей Карпенков с супругой

При этом часто, приходя домой, учёный возвращается к рабочим делам – продолжает писать научные статьи и проекты. Супруга относится к этому с пониманием. Ведь времени доделать всё на работе просто не хватает.

– Я понимаю, если я не напишу проект, не выиграю денег, мой коллектив может распасться, я в ответственности за него, – говорит Алексей Карпенков.

Алексей Юрьевич несёт ответственность не только за коллег, но и за студентов. Преподаватель убеждён, что «научить никого ничему невозможно», однако вуз может создать условия для обучения – открыть дверь науки, но войти в неё человек должен сам. Преподаватели лишь помогают преодолеть этот путь.

– Раньше, если честно, очень интересной была и преподавательская деятельность. Почему? Было большое количество заинтересованных ребят, где-то 60 процентов всего курса смотрели на тебя с открытыми глазами, жаждали научиться чему-то у тебя. К сожалению, с каждым годом таких искорок остаётся всё меньше и меньше, но, конечно, они есть, – искренне признаётся завкафедрой. – И вот мои коллеги, молодые ребята, Павел Ракунов и Галина Дунаева. Я их на первом курсе приметил, талантливые ребята, взял сразу к себе. И вот к завершению своей учебы они уже имели и президентские стипендии, и гранты.

Сотрудники факультета стараются замечать талантливую молодёжь сразу на первых курсах, привлекать студентов к решению научных задач, чтобы они почувствовали, как говорит Алексей Юрьевич, «этот вкус научного творчества». Если учащимся, действительно, нравится процесс познания, они начинают свою трудовую деятельность ещё на ранних курсах, как это было с нашим героем.

– Иногда это (преподавание, – прим. ред.) доставляет неизгладимое ощущение, поскольку общение с молодыми, яркими, живыми и умными студентами заставляет тебя совершенствоваться. Ты очень хочешь дать им как можно больше современного и интересного материала. Но если ты обязан учить людей, которые не хотят развиваться – это пустая трата времени, я считаю. Я очень ценю и их время, и своё, поэтому тратить его я не хочу. 80% своего рабочего времени я всё-таки люблю тратить на науку, а 20% – на преподавание, – говорит доцент.

Однако, как уже говорил Алексей Юрьевич, он – не научный шовинист и не будет придираться к студенту, если тот не хочет посвятить свою жизнь физике. Преподаватель признаётся, что ему не важны экзамены, баллы, важно, чтобы человек осознал все то, что ему рассказывают преподаватели.

– Если студент показывает понимание предмета, знание основ физического, математического или программного описания проблемы, всё, я ставлю четверку, пятерку. Конечно, есть базис, который должен быть в голове у человека, мало быть высокомотивированным, надо быть и высококвалифицированным специалистом, это и требует от нас работодатель в конечном счете, но куда важнее – развить в себе навык моментально образовываться.

«Я вообще веду пары не так, как все привыкли. Я люблю живое общение.»

Алексей Карпенков, по мнению студентов и своих коллег, является талантливым педагогом и учёным, но честно признаётся, что когда-нибудь мечтает заняться только наукой и инженерным творчеством.

– Очень хотелось бы продолжать свою работу, сохранять и развивать школу магнетизма в Тверском государственном университете. Я с теплотой вспоминаю годы работы за рубежом, там, действительно, есть свои плюсы, есть и минусы. Но если бы мы взяли оттуда самое хорошее, и всё плохое убрали отсюда, было бы здорово. Хотелось бы продолжать, конечно, работать в своей альма-матер – Тверском государственном университете. Пока есть и идеи, и силы.

Это был разговор с преподавателем высшей школы, заведующим кафедрой ТвГУ Алексеем Карпенковым. Также на портале Tverigrad.ru вы можете прочитать истории учителей Тверской области в цикле “Классные люди”.

Героями новой рубрики уже стали учитель информатики, физики и астрономии из настоящей педагогической династии Анна Комарова, преподаватель русского языка и литературы в тверской школе №42 Карина Куликова и учительница немецкого языка в сельской школе в Татево Лариса Али-заде, учитель ОБЖ из школы №19 в Мигалово Анатолий Резвов, завуч, учитель русского языка и литературы этой же школы Татьяна Петрова, учитель истории из школы №2 в Лихославле Светлана Зверева, учитель немецкого языка тверской школы №1 Марина Юрченко, преподаватель Ржевского колледжа Ирина Крапшилова. Проект «Классные люди» продолжается.