Szkoła Doktorska Nauk Ścisłych

Dyscypliny

Kształcenie w Szkole Doktorskiej Nauk Ścisłych odbywa się w następujących dyscyplinach:

Astronomia

Astronomia to dyscyplina nauki poświęcona poznaniu i zrozumieniu Wszechświata. Przedmiotem jej badań jest zarówno Wszechświat jako całość (kosmologia), jak i obiekty fizyczne, które w nim występują – od gromad galaktyk po swobodne atomy i cząsteczki w przestrzeni kosmicznej. Zajmuje się ona również naszą Ziemią widzianą jako jedna z planet i krążącymi wokół niej wytworami człowieka – sztucznymi satelitami.
Astronomia obserwacyjna wykorzystuje teleskopy pracujące w szerokim zakresie widma elektromagnetycznego (od radioteleskopów, do detektorów promieni gamma), zarówno naziemne, jak i umieszczone w przestrzeni kosmicznej, detektory cząstek promieniowania kosmicznego, a od niedawna również detektory fal grawitacyjnych. Astronomia teoretyczna jest ściśle powiązana z matematyką (mechanika nieba) i fizyką (astrofizyka). Poznańskie Obserwatorium Astronomiczne rozpoczynało swoją ponad stuletnią historię jako ośrodek skupiony na astronomii klasycznej – przede wszystkim astrometrii (wyznaczanie współrzędnych na sferze niebieskiej). Obecny Instytut Obserwatorium Astronomiczne jest znaczącym ośrodkiem badań nad małymi ciałami Układu Słonecznego (planetoidy, komety, meteoroidy) i ruchem sztucznych satelitów, w tym „śmieci kosmicznych”. W ciągu ostatnich dekad rozwinęła się w IOA również tematyka astrofizyczna – w tym badania podwójnych i wielokrotnych układów gwiazd oraz procesów gwiazdotwórczych w galaktykach. Prowadzone są zarówno badania teoretyczne, jak i obserwacyjne. W tych ostatnich wykorzystywane są nie tylko własne, nowoczesne teleskopy rozmieszczone w Polsce (Borówiec, Chalin) i za granicą (Winer Observatory w Arizonie), lecz również należące do międzynarodowych konsorcjów teleskopy na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej.

Informatyka

Informatyka [łac. informatio 'wyobrażenie’, 'wizerunek’, 'pomysł’], dyscyplina naukowa zajmująca się przetwarzaniem informacji z użyciem komputerów; obejmuje teorie informatyczne, budowanie systemów informatycznych (w tym programowanie), budowę i działanie sprzętu komputerowego, zastosowania metod informatycznych w różnych dziedzinach działalności ludzkiej. Teorie informatyczne zajmują się badaniem zjawisk związanych z operowaniem informacją — jej przedstawianiem, przechowywaniem, uzyskiwaniem, porządkowaniem, przetwarzaniem. Prawa rządzące tymi zjawiskami leżą u podstaw budowy narzędzi informatyki, będących obiektami fizycznymi (głównie komputerami) i logicznymi (np. algorytmami, językami programowania, programami, strukturami danych). Dzięki stosowaniu metod informatyki wiele różnych dziedzin działalności ludzkiej zostało usprawnionych, np. administracja i zarządzanie, obliczenia naukowe, sterowanie procesami technologicznymi, przygotowywanie tekstów (edytor tekstu), prace wydawnicze (DTP), przesyłanie wiadomości (poczta elektroniczna), projektowanie (CAD, CAM), diagnostyka medyczna (np. tomografia komputerowa). Rozwijają się też niedawno powstałe dziedziny informatyki, m.in. sztuczna inteligencja i grafika komputerowa.

Inżynieria materiałowa

Inżynieria materiałowa (podstawowa nauka o materiałach) jest naukową dyscypliną klasyfikowaną w ramach nauk inżynieryjno-technicznych i skoncentrowaną na opracowywaniu nowych materiałów o potencjale aplikacyjnym, określaniu ich struktury i właściwości. Badania w ramach inżynierii materiałowej obejmują syntezę/wytwarzanie materiałów w stanie stałym, ich chemiczną i/lub biologiczną funkcjonalizację, a także charakteryzację ich właściwości, m.in. mechanicznych, elektronicznych/elektrycznych, magnetycznych, optycznych i katalitycznych. Poprzez przeprowadzone badania eksperymentalne i obliczenia teoretyczne, badania inżynierii materiałowej pozwalają na określenie korelacji między parametrami wytwarzania materiału, jego strukturą i właściwościami. Dyscyplina ta łączy zatem elementy fizyki, chemii, biologii i inżynierii. Badania inżynierii materiałowej prowadzone na UAM koncentrują się głównie na opracowywaniu materiałów do zastosowań biomedycznych, takich jak powierzchniowo funkcjonalizowane nanocząstki do terapii celowanej i bioobrazowania, rusztowania komórkowe i implanty. Skupia się również na materiałach dwuwymiarowych o potencjalnym zastosowaniu w katalizie heterogenicznej, materiałach polimerowych mających zastosowanie w druku 3D oraz strukturach hybrydowych, które mogłyby być wykorzystywane jako czujniki. Materiały są wytwarzane poprzez syntezę chemiczną, a także fizyczne i chemiczne osadzanie z fazy gazowej. Analizy strukturalne są przeprowadzane od skali atomowej do makroskopowej przy użyciu metod mikroskopowych, spektroskopowych i dyfrakcyjnych. Właściwości materiałów są określane przy użyciu specjalistycznych technik fizycznych, chemicznych i biologicznych.

Matematyka

gr. mathēmatikḗ < máthēma 'poznanie’, 'umiejętność’, nauka dedukcyjna, gałąź wiedzy, której cel można określić jako badanie konsekwencji przyjętych założeń. Matematykę współczesną charakteryzuje z jednej strony duża abstrakcyjność i sformalizowanie, a z drugiej — szybko rosnący zasięg zastosowań, obejmujących nie tylko nauki techniczne i przyrodnicze, ale też ekonomię i niektóre działy nauk humanistycznych. Historia matematyki sięga początków cywilizacji. W starożytnej Babilonii (ok. 2000 p.n.e.) np. były obliczane pola niektórych figur i wykonywane pewne rachunki — liczenie opierało się na rozmaitych systemach, głównie sześćdziesiątkowym. Od Talesa z Miletu (ok. 600 p.n.e.) zaczyna się poważniejszy rozwój matematyki, głównie geometrii (wnioskowanie dedukcyjne); Eudoksos z Knidos (IV w. p.n.e.) wynalazł sposoby rachowania zbliżone do dzisiejszego rachunku całkowego, Euklides stworzył pierwszy system aksjomatyczny geometrii, ujmując go w Elementach — dziele, które przez wiele lat stanowiło wzorzec ścisłości matematycznej.
Przełomowym okresem w historii matematyki był XVII w.: R. Descartes stworzył geometrię analityczną, I. Newton i G.W. Leibniz — rachunek różniczkowy i całkowy; obie te dyscypliny stały się od razu potężnym i skutecznym narzędziem do badania zjawisk przyrody; w tym czasie wykrystalizował się również rachunek prawdopodobieństwa (P. Fermat, B. Pascal, Jakob Bernoulli). W XVIII w. powstał rachunek wariacyjny, rozwinęła się teoria równań różniczkowych. Na przełomie XVIII i XIX w., dzięki analizie matematycznej, nastąpił ożywiony rozwój mechaniki teoretycznej (L. Euler, J. Lagrange, P.S. Laplace). W XIX w. nastąpił intensywny rozwój teorii liczb (C.F. Gauss), teorii funkcji analitycznych (A.L. Cauchy, K. Weierstrass), geometrii różniczkowej (Gauss, G.F.B. Riemann), powstała geometria rzutowa (J.V. Poncelet, J. Steiner), N. Łobaczewski i J. Bolyai niezależnie od siebie stworzyli pierwszą geometrię nieeuklidesową, dynamicznie rozwijała się algebra wyższa, zwłaszcza teoria grup (N.H. Abel, É. Galois). Pod koniec stulecia ukształtowała się teoria mnogości (G. Cantor), a na przełomie XIX i XX w. — topologia (dużą rolę w jej rozwoju odegrała polska szkoła matematyczna, m.in. W. Sierpiński, Z. Janiszewski, S. Mazurkiewicz, K. Kuratowski, K. Borsuk). Wiek XX zapoczątkował gruntowne badania nad podstawami matematyki (D. Hilbert), powstała logika matematyczna (G. Peano, G. Frege, K. Gödel); żywiołowo rozwijały się nowe działy matematyki, jak: teoria równań całkowych (Hilbert, I. Fredholm), teoria funkcji rzeczywistych (H. Lebesgue), analiza funkcjonalna (D. Hilbert, S. Banach), zostały stworzone matematyczne podstawy teorii względności (H. Minkowski), A. Kołmogorow podał aksjomatykę teorii prawdopodobieństwa.

Nauki chemiczne

Chemia to nauka badająca skład, strukturę i właściwości substancji, w tym szczególnie przemiany zachodzące pomiędzy nimi. Prowadzone na Wydziale Chemii badania naukowe obejmują wszystkie główne dziedziny chemii eksperymentalnej i teoretycznej, organicznej, nieorganicznej i fizycznej. Działalność naukowa naszych pracowników była i jest ściśle powiązana z działalnością dydaktyczną poprzez prace licencjackie magisterskie i doktorskie, stanowiące istotny fragment badań naukowych. Do obszarów chemii, w których wyniki uzyskane na Wydziale przez zespoły badawcze są szczególnie znaczące zarówno w kraju, jak i w skali międzynarodowej, należą: chemia metalonieorganiczna i kataliza związkami metaloorganicznymi w tym – synteza i reaktywność pochodnych organicznych zwierających atomy krzemu, a także inne heteroatomy; biokrystalografia oraz rentgenograficzne badania struktury faz skondensowanych; chemia supramolekularna w szczególności chemia i fizykochemia syntetycznych receptorów molekularnych; synteza chiralnych związków organicznych; synteza i badania związków fluoroorganicznych o potencjalnym zastosowaniu w medycynie, rolnictwie i otrzymywaniu nowych materiałów; synteza, charakterystyka, modyfikacja oraz badania właściwości katalitycznych zeolitów i innych materiałów porowatych; chemia i fotochemia bioorganiczna, w tym badania mechanizmów indukowanych światłem procesów chemicznych z wykorzystaniem ultraszybkiej spektroskopii laserowej; chemia analityczna ze szczególnym uwzględnieniem chemicznych metod analizy i monitoringu zanieczyszczeń środowiska; chemia koordynacyjna i badania spektroskopowe lantanowców; chemia teoretyczna, otrzymywanie i badania aktywności fotokatalitycznej i luminescencji nanomateriałów zawierających pierwiastki ziem rzadkich. Znaczna część tematów badawczych realizowana jest we współpracy z ośrodkami krajowymi i zagranicznymi, głównie w Europie, USA, Kanadzie i Japonii. Współpraca prowadzona jest zarówno w ramach formalnych porozumień i umów pomiędzy Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza i innymi uczelniami, jak i nieformalnych kontaktów indywidualnych pomiędzy pracownikami Wydziału i współpracującymi z nimi badaczami z różnych ośrodków krajowych i zagranicznych.

Nauki fizyczne

W nowej klasyfikacji dyscyplin, nauki fizyczne objęły tradycyjną fizykę, biofizykę (fizyka organizmów żywych) oraz geofizykę (fizyka Ziemi). Badania prowadzone na Wydziale Fizyki skupiają się głównie na fizyce i biofizyce. Fizyka jest dyscypliną nauk ścisłych zajmującą się opisem i wyjaśnianiem zjawisk i oddziaływań zachodzących zarówno w skali najmniejszej (kwarki, cząstki, atomy), jak i największej (Wszechświat). Najbardziej ogólny podział obejmuje fizykę teoretyczną i doświadczalną. Fizyka teoretyczna pozwala na precyzyjny opis zjawisk lub przewidywanie nowych, do czego wykorzystuje precyzyjny język matematyki. Z kolei fizyka doświadczalna obejmuje konstrukcję aparatury pomiarowej oraz prowadzenie z jej użyciem doświadczeń, które w pozwalają eksperymentalnie zweryfikować przewidywania teoretyczne lub opisać nowe zjawiska fizyczne. Fizykę podzielić można także ze względu na obiekty badań: na przykład na fizykę cząstek elementarnych, fizykę atomową, fizykę materii skondensowanej itp. Badaniami konkretnych zjawisk zajmują się z kolei takie działy fizyki jak akustyka, optyka, mechanika, elektrodynamika czy termodynamika. Fizyka wkracza też w obszary badań interdyscyplinarnych takie jak astrofizyka, biofizyka, fizyka medyczna, chemia fizyczna czy inżynieria materiałowa. Badania w dyscyplinie nauki fizyczne prowadzone na Wydziale Fizyki obejmują bogaty wachlarz specjalności i mają charakter zarówno teoretyczny, jak i doświadczalny. Publikacje powstające na Wydziale mówią nie tylko o fundamentach mikroświata (chromodynamika i mechanika kwantowa), własnościach magnetycznych, oddziaływaniu światła z materią, nanostrukturach czy też złożonych cząstkach w żywych komórkach, lecz również bliższych codziennemu życiu sprawach jak wydajność fotoogniw, hałas lub wady wzroku i słuchu. Wybiegają w świat przyszłości, rozważając na przykład zachowanie komputerów kwantowych lub odporność kwantowych pieniędzy na fałszowanie i sięgają tysiące lat wstecz dzięki datowaniu najstarszych wykopalisk metodą radiowęglową.