Bírálat Somfai Ellák: „Hőmérsékleti egyensúlytól távoli statisztikus fizikai rendszerek numerikus modellezése” című doktori munkájához
A természetben, különösen az élővilágban, megfigyelhető rendszerek általában nincsenek egyensúlyban. Ilyen komplex rendszerek leírása a statisztikus fizika különösen fontos irányzata.
Miután az egyensúlyi rendszerek termodinamikája nem alkalmazható, a terület tudományos kutatása évtizedek óta folyamatban van és még napjainkban is kihívást jelent. Az analítikus vagy kísérleti megközelítések helyett gyakran a numerikus modellezés a kutatók számára az egyetlen elérhető módszer. Miután a jelenségek széles köre skálainvarianciát mutat, ezen szimmetria a feltárása után távoli tudomány területek hozhatók kapcsolatba egymással. Somfai Ellák MTA doktori címre benyújtott dolgozata ilyen szempontból kiemelkedően aktuális és tudományos szempontból fontos.
A doktori mű témáját képező disszertáció és összefoglaló igen gondos kiállítású, esztétikus, színes ábrákkal ellátott olvasmány. Az eredmények tárgyalása logikusan felépített, precíz munkára enged következtetni. Két részből áll, az első 51 oldal a diffúziós jelenségekkel, a második 35 oldal szemcsés anyagok modellezésével foglalkozik. A diffúziós részen belül 3 témát vizsgál meg közelebbről a mű, az atomok mobilitását fémkristályok felületén, a diffúzió limitált aggregációt, valamint skálainvariáns dinamikákat táguló terekben. A szemcsés anyag rész is 3 részre bontható: erőhálózatok univerzális skálaviselkedése, kritikus viselkedés torlódási átmenetnél és a rugalmas hullámok terjedésének modellezése.
Az új eredménzek 8 tézispontban lettek összefoglalva, a tézispontokhoz kapcsolódó tudományos közlemények száma 13, többnyire magas impakt paraméterű folyóiratokban megjelentetve. Ezek között 2 Nautre és egy Physical Review Letter publikáció is található. Ezekre a munkákra összesen 377 független hivatkozást mutat a dolgozat, cikkenként 0 és 93 közötti hivatkozást kaptak a szerzők eddig.
A kiváló scientometriai adatok magukért beszélnek.
Társszerzőivel együtt a legtöbb hivatkozást eddig a vakanciák által közvetítetett diffúzós vizsgálatokra kapta. Somfai Ellák egy részecske alapú numerikus modellezéssel megmutatta, hogy a réz felületére beültetett indium atomok milyen mechanizmussal tudnak a kisérletek által mutatott váratlan mozgást végezni. A diffúziólimitált (DLA) aggregációs vizgálatok többnyire hatékony analízisek és kiterjedt szimulációk tecnhnikai részletezése. Például a DLA rácsmentes változatára kidolgozott zajcsökkentés módszerével, végesméretskálázást is felhasználva, a szerző szimulációkkal azt mutatja meg, hogy a fürtök – az irodalomban korábban megjelent eredményekkel ellentétben – nem multiskálázódnak és a fraktáldimenzió a határfeltételektől független. Az 1.C. felyezetben táguló térben végbemenő egyes skálainvariáns folyamatok aszimptotikus viselkedését vezeti vissza rögzített, (nem táguló) térben végbemenő folyamatok véges idejű állapotára.
Somfai Ellák a szemcsés anyagokkal kapcsolatban kiterjedt molekuladinamikai szimulációkat hajtott végre és megmutatta, hogy ezek statikus erőhálózata skálainvariáns és az exponensek egy univerzalitási osztályt definiálnak. Súrlódó rugalmas gömbökből álló szemcsés konfigurációkban mutatott ki kritikus fázisátmenetet, valamint akusztikus hullámfrontok robusztusságát is vizgálta numerikusan.
A disszertáció és a tézisek gyűjteménye alapján bátran kijelenthető, hogy a mű hiteles adatokat tartalmaz és a jelölt magas szinten alkalmazza a statisztikus fizika legmodernebb eszközeit. Somfai Ellák kutásai ideálisan sokoldalúak: magas színvonalú, elméleti numerikus vizgálatokat ötvöz a kísérletekkel. A tézisekben megfogalmazott tudományos eredményeket elfogadom és a művet nyilvános vitára alkalmasnak tartom.
A dolgozathoz az alábbi kérdéseket nyújtom be:
1. A szerző numerikus szimulációval megmutatta, hogy a diffúziólimitált aggregáció fraktál dimenziója csatorna geometriában mérési hibán belül megegyezik a nyílt sík geometriában mért értékkel. Lehetnee itt is definiálni a kritikus átmenetek felületi skálázáshoz hasonló,
geometria függő exponenseket, illetve meghatározni őket ?
2. A szemcsés anyagoknál megfigyelt Edwards sokaság univerzaltási osztály exponensei ismertek
e már az irodalomban, illetve milyen más erőhálózati osztályokról lehet még tudni ? 3. Kérem részletezze, hogyan függnek a torlódási átmenet kritikus exponensei a súrlódási
együtthatótól, rugalmas gömbökből álló szemcsés rendszerek esetén. Itt is várhatóak univerzalitási osztályok ?
Budapest 2015. július 30 Dr. Ódor Géza az MTA doktora
