О чем сражаются студенты-физики?

У студентов физических специальностей есть особое развлечение — турнир физиков. Его участники должны творчески решить несколько задач и определить победителя в ходе физических боев, которые похожи одновременно на конференцию и защиту диссертации.

участвуют в соревновании из-за интересных задач, а еще для того, чтобы уже на первых курсах университета приобрести исследовательские навыки, которые пригодятся в будущей научной работе — тем более, что в некоторых случаях качественно решенная задача может превратиться в публикацию в рецензируемом журнале.

Я трижды участвовал в турнире, будучи студентом, два раза доходил до финала внутри России, а затем дважды руководил командами. И поскольку я очень люблю это мероприятие, то хочу рассказать читателям N + 1, как оно устроено.

Турнирные задачи: от гидродинамики до физики элементарных частиц

Турнир начинается с того, что каждый год примерно в конце лета международный оргкомитет публикует 17 задач разного уровня сложности из разных областей — от гидродинамики до физики элементарных частиц. Они выбираются голосованием из более чем 50 претендентов шорт-листа — задачу может предложить любой.

В отличие от олимпиад, задачи сформулированы как открытые проблемы, которые иногда допускают некоторую вольность трактовки и не имеют единственного верного ответа. Не зря одна из самых часто встречающихся фраз в задачах это «исследуйте явление», то есть глубина и широта решения ограничена исключительно фантазией студентов. При этом каждая задача подразумевает как теоретическое, так и экспериментальное исследование: большинство проблем подобраны так, чтобы эксперимент можно было поставить в учебной лаборатории или даже на кухне — не нужно иметь доступ к БАК, чтобы найти решение.

Чтобы лучше понять, какими бывают задачи на турнире, давайте подробнее посмотрим на задачи сезона 2025-2026-го года, которые лично мне понравились больше всего. Например, одна из них была посвящена концепции демона Максвелла. Она известна физикам с XIX века, а о ее механической реализации рассказал Ричард Фейнман в своих знаменитых лекциях — обо всем этом мы подробно писали в материале «Работай, черт». Студенты должны были найти новые грани этой фундаментальной идеи и реализовать демона Максвелла одним из множества механических способов, максимизировать его скорость и эффективность, а также проверить, сможет ли собранное устройство совершать работу, подобно стандартному двигателю.

Авторы еще одной задачи вдохновились мюонографией — технологией, предложенной физиками относительно недавно. Она использует поглощение и рассеяние мюонов из космических лучей для реконструкции трехмерной структуры здания. Новый вид томографии взяли на вооружение археологи. А студентам предложили разработать похожий метод, который позволил бы определить количество этажей в здании с помощью элементарных частиц, приходящих из космоса.

Главным объектом исследования в задаче может быть и вполне обыденное явление — скажем, бутылка, из которой с характерным бульканьем выходит жидкость. Физики уже выяснили, что бутылки с мягкими стенками булькают реже, но опустевают быстрее. А учитывая то, сколько еще параметров (например, вязкость жидкости и геометрия горлышка) содержит такая простая система, булькающая бутылка стала содержательной с физической точки зрения вещью.

В этом году была еще одна задача, в которой требовалось исследовать явление на стыке акустики и гидродинамики: дело в том, что вода издает различные звуки в зависимости от того, как именно по ней ударили твердым телом. При этом вклад в акустические волны вносят и падающие после удара капли — эту часть эффекта уже изучили британские физики, а участники турнира должны были собрать остальные части головоломки.

Наконец, какая жидкость одна из самых любимых у физиков? Разумеется, пиво. Мы уже писали, как ученые разобрались с танцем арахиса в пенном напитке, посчитали пузырьки в бокале и выяснили, что постукивание по банке не защищает от вспенивания. А студенты-физики должны были разобраться в динамике пивной пены после наливания, чтобы не отставать от своих старших коллег — достойная задача на стыке гидродинамики и физхимии.

После того как задачи, над которыми исследователи работают и сегодня, опубликованы, можно приступить к решению. И тут снова есть пара нюансов, которые отличают турнир физиков от обычной олимпиады. Во-первых, для победы не нужно решать все 17 задач, поскольку на соревновании действует система отказов: пять задач можно пропустить без штрафа, а дальше все зависит от выбранной тактики и некоторого количества удачи. Во-вторых, турнир — командное состязание (максимальное разрешенное число игроков составляет шесть человек), что роднит его с хакатонами. Однако, в отличие от большинства хакатонов, на решение задач вместо пары суток дается несколько месяцев.

Обсуждение задач: физический бой и его правила

Когда отведенный на решение задач срок истекает, команды приезжают в место проведения турнира. В России это всегда один из технических вузов — например, в сезоне 2025-2026-го года турнир прошел в НИЯУ МИФИ.

Чтобы качественно поговорить о физике и определить самые сильные команды, обсуждение задач проводят в формате физического боя. После жеребьевки объявляются три команды: докладчик, оппонент и рецензент. Затем команда оппонента выбирает, какую задачу они хотят обсудить, а команда докладчика может этот вызов принять или отклонить.

Когда задача выбрана, один или несколько игроков из команды докладчика рассказывают ее решение в формате презентации с ограниченными временными рамками (около 10 минут). После в дело вступает оппонент. Его главная цель — продвинуть (углубить и расширить) решение докладчика: не раскритиковать в пух и прах, а найти точки, работа над которыми существенно улучшит исследование. Разумеется, докладчик может не согласиться с идеями оппонента — студенты находят истину в ходе дискуссии.

Затем на сцену выходит рецензент. Он должен еще раз подытожить позиции команд для членов жюри и сторонних наблюдателей, а также промодерировать дальнейшую дискуссию между докладчиком и оппонентом.

В дальнейшем все участники получают оценки судей и ценные комментарии, а команды циклически меняются ролями. В рамках одного физического боя одна и та же команда успевает побывать в роли докладчика, оппонента и рецензента. Такие бои роднят турнир по формату с научными конференциями и традиционной процедурой защиты диссертации.

Сумма баллов, полученная по итогам финального боя среди трех или четырех лучших команд, безусловно, важна, поскольку победители едут на . Однако у турнира есть еще одна интересная составляющая: как исследование студентов-участников иногда приводит к значимому научному результату и публикации в рецензируемом журнале.

После турнира: от решения задачи до публикации статьи

Среди задач сезона 2017-2018-го года была проблема, посвященная так называемой балансирующей гальке — феномену, который можно увидеть зимой на ровных ледяных поверхностях (например, на озере Байкал): лед испаряется под небольшими камнями, оставляя очень тонкий ледяной пьедестал, на котором «балансирует» камешек. Согласно условию задачи, участники должны были воспроизвести явление, объяснить образование ледяной ножки, на которой стоит камень, и определить, от каких параметров зависит форма этой ножки.

Команда Политехнической школы из Парижа выяснила, что дзен-камни (второе название балансирующей гальки) появляются из-за неравномерной сублимации, поскольку в тени, отбрасываемой камнем, скорость испарения становится меньше — образуется характерная ножка изо льда. Результаты французских студентов-физиков оказались новыми для научного сообщества, поэтому участники турнира позже опубликовали статью, а мы написали об этом новость.

Участие в турнире — не единственный и не всегда быстрый путь к тому, чтобы начать заниматься наукой на младших курсах. Однако из всех доступных студентам способов он остается, пожалуй, самым необычным. Меня турнирное состязание не привело к какому-то значимому открытию и публикации статьи, но стало одним из основных факторов, заставивших связать жизнь с физикой в ее самых разных проявлениях — в том числе помогать новым поколениям студентов сражаться о физике.