Akadeemik Arvi Freiberg on sündinud suures teenistujate peres. Isa oli ehitaja ja tema töö sundis perekonda palju reisima – sestap ei loe Arvi ise oma sündimiskohta ega varasemat kooliskäimist “juurte” mõttes oluliseks. 1966 lõpetas ta Paide Keskkooli. Arvi: “Õppimisega ei ole mul kunagi probleeme olnud ja kõik tuli suhteliselt lihtsalt kätte. Vahel sai seetõttu ka liiga lõdvalt võetud. Mäletan, et ainuke kolm, mille lõpuklassi matemaatikaõpetaja mulle minu korralekutsumiseks pani, raputas mind tugevalt. See “sakutamine” läks mulle medali maksma, aga ma olen õpetaja Benita Aimlale tagantjärele väga tänulik.”
Käänuline tee füüsikuks
Edasiõppimist kaaludes tõmbas Arvit eriti füüsika, peamiselt tuumafüüsika, mida sai õppida ainult Venemaal. Arvi: “Mul endal oli tõsine plaan ja soov minna Dubnasse Venemaal, aga ema ei kujutanud mind nii kaugel ette. Nii võib öelda, et ema pisarate tõttu jäin Eestimaale.”
Edasi jäi sõelale kaks alternatiivi – tehnilised alad, mida tulevase akadeemiku isa igati propageeris, ja teiseks ta enda suur armastus – füüsika. Arvi: “Kui ma lõin lahti toonase Tartu Ülikooli füüsika õppeprogrammi, siis esimese hooga see minus sügavat muljet esile ei kutsunud. Üks sõber soovitas Tallinna Polütehnilises Instituudis, tänases Tehnikaülikoolis, just-just avatud pooljuhtide tehnoloogia eriala. Eriala oli täiesti uus ja sellel oli mitu lisaboonust, kas või see, et N. Liidu Kaitseministeerium maksis lisastipendiumi, küll ainult viis rubla, aga see oli toona suur raha. Kuid peamine motivatsioon oli ikka see, et pooljuhid olid ka väga popid, sest äsja käidi esmakordselt kosmoses ja arvutid hakkasid tulema. Nende saavutuste taga olid eelkõige pooljuhid. Kui tagantjärele mõelda, siis minu jaoks oli see toonases TPI-s ainuke eriala, mida õppida, sest ainult seal loeti teiste ainete hulgas ka kvantmehaanikat.”
Veidi järele mõelnud, lisab ta, et kui peaks uuesti valima, siis ta nii keerulist ja käänulist teed füüsikuks saamisel ei valiks.
Kohtumine akadeemik Rebasega
Terve oma elu pärast Tallinna Tehnikaülikooli lõpetamist 1971. aastal on Arvi Freiberg tööd ja teadust teinud praeguses Tartu Ülikooli Füüsika Instituudis. Tartusse sattus ta Teaduste Akadeemia asepresidendi Karl Rebase initsiatiivil, kellel oli kombeks üle Eesti ärksama vaimuga õppijaid üles noppida. Loomulikult olid Füüsika Instituudis peamised tegelased ikka füüsikud ise, kes tegid nn “suurt teadust”. Teiste ülesandeks – kelle hulka liigitus ka Arvi – oli eelkõige nende teenindamine ja abistamine. Sellise teisejärgulise rolliga ei tahtnud tänane päevakangelane algusest peale leppida ja seetõttu tuli Tartus olles topelt pingutada ning töö kõrvalt instituudis ka Tartu Ülikoolis füüsikutele loetavaid loenguid kuulata. Veel Tallinnas olles sõlmis Arvi akadeemik Rebasega kokkuleppe, et aasta pärast saab ta omaenda uurimisteema, mis oleks siis loogiliselt viinud aspirantuuri ja hiljem kandidaadikraadi kaitsmisele. Instituudis oli Arvi otseseks ülemuseks määratud Ljubov Rebane (Karli abikaasa). Kuna viimane teadusteemast juttu ei teinud (ilmselt ta ei olnudki asjaga kursis), ei jäänud Arvil muud üle kui ametlikul vastuvõtupäeval minna siis juba Teaduste Akadeemia presidendi jutule tema lubadust meelde tuletama. Kohe sai ta laua peale jäetud lipiku peale kirjutatud teadusteema. Kolleegid märkisid hiljem selle kohta, et talle anti nimelt esmapilgul teostamatuna tundunud teadusprobleem lahendada. Arvit teema (ilmselt teadmatusest) ei heidutanud, ta mattus töösse ja kaitses 1976. aastal Eesti Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudi juures füüsika-matemaatikakandidaadi kraadi.
Mis on elu?
Kandidaaditöö rääkis laias plaanis elektronide ja tuumade vahelisest vastastikmõjust
teatud väikestes molekulides, mis on fikseeritud teatud kristallides – justkui rosinad saias. Foononid on kristallvõre võnkumised, milles üheaegselt (kuid erineva amplituudiga) osalevad kõik tema aatomid. Rosinad annavad saiale hõrgu maitse, aga ka tainas mõjutab rosina omadusi. Sama toimub lisanditsentritega kristallis. Nii saab lisandi omadusi täpselt uurides teavet teda ümbritseva keskkonna kohta ja ka vastupidi.
Kümme aastat hiljem, 1986, kaitses Arvi Läti Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudi juures füüsika-matemaatikadoktori kraadi. Arvi: “Doktoritöö oli hoopis muu, kindlasti ei saa öelda, et kandidaaditöö jätk. Kuid miks kaitsesin Lätis? Olin siis Füüsika Instituudis direktori asetäitja teadustöö valdkonnas (1983-1989) ja kuigi doktorikomisjon oli ka meie instituudis, nägi toonane kord ette, et huvide konflikti vältimiseks peab kaitsma mujal.”
Arvi räägib, et tema teaduskarjääris on olnud kaks suuremat pööret, millest esimene oli kandidaaditöö teemalt üleminek ülikiirele pikosekundilisele (1 ps on miljon miljondikku sekundist) laserspektroskoopia suunale. Selles vallas on ta Eestis vaieldamatuid pioneere. Teine üleminek oli biofüüsika suunale, mis algas juba 1982, ja aastast 1994 ongi Arvi üksnes biofüüsikale pühendunud.
Akadeemik Freiberg kirjeldab oma tegemisi biofüüsikas: “Me üritame uurida, kuivõrd olulised on mateeria kvantnähtused bioloogias. Üldiselt arvatakse, et kvantfüüsikal ja bioloogial ei ole omavahel mingit seost. Seepärast ei õpetata bioloogidele ülikoolis isegi mitte kvantfüüsika aluseid. Oma loengutes olen siiski jõudumööda seda lünka täita püüdnud. Viimaste aastate katsed aga viitavad selgelt sellise omavahelise seose võimalikkusele. See on eksperimentaalne fakt. Ja see uurimissuund on täiesti uus asi. Hea on see, et ta tõmbab paljusid füüsikuid huvi tundma elu lätete vastu. Erwin Schrödingeri (Schrödinger on kvantmehaanika rajajaid, sai Nobeli füüsikapreemia koos Paul A. M. Diraciga 1933) 1944. aastal avaldatud raamat “What is Life?” oli ju küsimärgiga ja see küsimärk on siiani aktuaalne.”
Juhtivad teadus- ja erialaajakirjad
Pärast teadusala asedirektori ametikohta Füüsika Instituudis jätkas Arvi samas direktorina (1989-94). Need olid Eesti teadusele karmid aastad.
Arvi ise räägib oma administratiivsetest ja ühiskondlikest ambitsioonidest nõnda: “Vastutuse võtmine peab olema mingil määral loomuses. Seda ei kipu tegema inimene, kellel puudub oma arvamus kollektiivis või ühiskonnas. Minul on oma arvamus kogu aeg olemas olnud; eks ma natuke isepäine olen.” Arvi jätkab: “Mingi administratiivne vastutus peaks igal teadlasel-inimesel elu jooksul olema, siis on tal lihtsam toimuvast aru saada. Tegelikult on inimese pealt kohe näha, kas ta on oma elu jooksul vastutust kandnud või mitte.”
Akadeemik Freibergi initsiatiivil on loodud esimene biofüüsika magistriõppekava Eestis. Tema juhendamisel on edukalt kaitstud neli kandidaadi-doktoriväitekirja. Kaks tema õpilast on tõusnud professoriks välismaal – T. Pullerits Lundi Ülikoolis ja S. Savihhin Purdue Ülikoolis. Akadeemilise KesKus’i hinnangul on see silmapaistev saavutus.
Erinevatel aegadel on Arvi olnud Tallinna Tehnikaülikooli kuratooriumi esimees, TTÜ vilistlaskogu esimees, Eesti Teadusfondi täppisteaduste nõukogu esimees, Tartu Teaduspargi nõukogu esimees, kahe rahvusvahelise teaduskonverentsi (kaas)esimees ja täitnud muid vastutusrikkaid kohustusi, sealhulgas ka väljaspool Eestit.
Arvi ideid ja käsitlusi on avaldatud juhtivates teadus- ja erialaajakirjades nagu näiteks Nature, Biophysical Journal, Journal Chemical Physics, Journal Physical Chemistry jt.
Vähe teatrit, pisut sporti ja kõigesöömist
Arvi armastab sporti – talvel suusatab ja suvel mängib tennist. Kultuuri tarbimise koha pealt nendib, et võiks aktiivsem olla – kuigi ta loeb ka ilukirjandust, tõrgub ta oma lemmikautoreid ja teoseid mainimast.
Kulinaaria valdkonna kohta arvab akadeemik, et on kõigesööja ja napsidest eelistab veini või õlut ning vahel ka konjakit. Arvi: “Kui teatrisse olen vahel sattunud, siis enam ei taha tükk aega minna. Televisioon on lati liiga kõrgele upitanud. Mis puutub aga toitudesse, siis kalatoit meeldib mulle igal kujul.”
Eestile ja eestlusele hinnangut andes leiab Arvi, et esimest korda tema elu ajal on lõpuks ometi Eesti lihtsalt üks normaalne riik – ühiskonnas ei ole seda stressi, mida varasematel aastatel pidi ohtralt kogema.
Arvi: “Heaga harjub inimene peaaegu momentselt. Rahvusvahelised konverentsid kestavad umbes nädala ning selle ajaga jõudsid sealse eluga ilusti ära harjuda, ja siis, kui lõpuks Moskvas lennukist maha tulid, said nagu sopsu külma vett krae vahele. Tervikuna olen ma täna Eesti eluoluga rahul. Meie arenguvektor on õiges suunas. Võib-olla ainult see, et noored lähevad ära. Kui riik jookseb tühjaks, siis on see väga halb, sest ära kipuvad minema ikka need andekamad – mitte küll ainult, kuid peamiselt nemad, ning selle pärast on natuke kurb. Sellega peaksime tegelema – ja aktiivselt.”
***
Miks tuleb teadus tavakeelde panna?
IGAÜKS VÕIKS MÕISTA: Akadeemik Arvi Freiberg on veendunud, et keeruline teadus tuleb lahti seletada nii, et sellest ka teadusväline inimene rahulikult aru saaks.
Arvi Freiberg on hea teaduse populariseerija. Neid teadlasi ei ole väga palju, kes vaevuks teadusuuringuid selgitama sellise lihtsustamisastmeni, et neist tõesti igaüks ka aru saaks – ning samas ei kaotaks selgitus teaduslikku pädevust.
Arvi: “Tegelikult tahaks, et aega oleks hulga rohkem aimekäsitluste jaoks. See on oluline. Kes see muu kui teadlased võiks selgitada üldsusele arusaadavalt maailma protsesse ja ka oma tegevust – ning kaasata selle kaudu järeltulevat põlve, kellel võib-olla tekib uudishimu ja huvi asja vastu. Aimeartikli kirjutamine nõuab väga palju tähelepanu ja aega. See on hoopis teistmoodi kui teadusartikli kirjutamine. Teemat peab valdama hoopis laiemalt.”
Siin on paslik välja tuua mõned Arvi mõtted paari aasta tagusest, meie juhtivas teadusajakirjas ilmunud artiklist, kus ta räägib lahti bioloogia ja energia omavahelisi seoseid.
Akadeemik Freiberg: “Täiskasvanud elusorganismid reeglina vaid töötlevad, mitte ei tarbi energiat. Seda on korduvalt kontrollitud. Toiduga omandatud energia on ilma välist tööd tegemata täpselt võrdne organismi laguproduktide ja hajunud kehasoojuse summaarse energiaga. Energia tarbimise all tuleb niisiis eelkõige mõista energia kvaliteedi, s.o entroopia tarbimist, sest keskkonda tagastatava energia väärtus on toidu omast madalam. Kirjeldame piltlikult umbes 80-kilogrammise massiga inimese keskmist energiatarvet erinevate tegevuste puhul. Isegi puhkus nõuab märkimisväärselt palju energiat. Kui me päeva jooksul midagi ei teeks ja üksnes magaksime, saaksime toidu arvelt vaid veerandi kokku hoida. Üsna ootuspäraselt tõuseb energiatarve füüsilise aktiivsuse korral märgatavalt – käimise puhul näiteks peaaegu kolm korda. Jagades energiakulu sekundite arvuga ööpäevas, saame 9 450 000 J / 86 400 s = 109,4 W, mis näitab, et inimese võimsus vastab umbes 100-vatise elektripirni võimsusele. Hobune on inimesega võrreldes pea seitse korda jõudsam (1 hj ≈ 736 W).”
***
NIMI
Arvi Freiberg
TEADUSALA
Biofüüsika
UURIMISTÖÖ PEASUUNAD
Elektron-foonon vastastikmõju lisanditega kristallides; tihksüsteemide pikosekundiline spektrokronograafia; energiasiirde kiirus ja efektiivsus taimede ja bakterite fotosünteetilises ühikus; spektraalse heterogeensuse mõju fotosünteesi molekulaarprotsessidele ning selektiivspektroskoopia võimalused; fotosünteetiliste valgusergastuste eksiton-polaron iseloom; biofüüsikaliste molekulaarprotsesside mõjutamine välise kõrge hüdrostaatilise rõhuga ja pigment-valkude stabiilsus.
VALITUD AKADEEMIASSE
14. oktoober 2009|
AKADEEMIA OSAKOND
Astronoomia ja füüsika osakond
SÜNNIAEG ja -KOHT
28. juuni 1948, Kuremäe küla, Illuka vald
TÖÖKOHT
Tartu Ülikooli biofüüsika ja taimefüsioloogia professor (alates 2008|); Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi biofüüsika labori- ning biofüüsika ja keskkonnafüüsika osakonnajuhataja (alates 2008|)
HARIDUS
1966 Paide Keskkool
1971 Tallinna Tehnikaülikool
TEADUSKRAAD
1976 füüsika-matemaatikakandidaat, Eesti TA Füüsika Instituudi juures;
1986 füüsika-matemaatikadoktor, Läti TA Füüsika Instituudi juures
2003| professori kutse
TEENISTUSKÄIK
1971-1974 Eesti TA Füüsika Instituudi insener
1974-1979 samas nooremteadur
1979-1983 samas vanemteadur
1983-1989 teadusala asedirektor
1989-1994 direktor
1994-2008| Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi biofüüsika laboratooriumi juhataja
2003|-2008| Tartu Ülikooli taimefüsioloogia professor, samanimelise õppetooli juhataja TÜ Molekulaar- ja Rakubioloogia Instituudis
2008|-? Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi biofüüsika ja keskkonnafüüsika osakonna juhataja
2008|-? Tartu Ülikooli biofüüsika ja taimefüsioloogia professor, samanimelise õppetooli juhataja TÜ Molekulaar- ja Rakubioloogia Instituudis
TUNNUSTUSED
1993 US DOE Special Fund Award
1996 New Yorgi Teaduste Akadeemia liige
1995-1998 Euroopa esindaja Rahvusvahelises Fotosünteesi Ühingus
2005| MTÜ Loodusajakirja aastapreemia “Seest suurem Eesti” (Horisondi aasta autor)
2006| Eesti Vabariigi teaduspreemiakollektiivi juhina täppisteaduste alal
PUBLIKATSIOONID
TEADUSARTIKLID üldarv: 181
Freiberg, A., Rätsep, M., Timpmann, K., Irinkunas, G. 2009|. Excitonic polarons in quasi-one-dimensional LHI and LH2 bacteriochlorophyll a antenna aggregates from photosynthetic bacterįa: A wavelengthdependent selective spectroscopy study. Chem. Phys., 357, 102-112.
Kangur, L., Timpmann, K., Freiberg, A. 2008|. Stability of integral membrane proteins under high hydrostatic pressure: The LH2 and LH3 antenna pigment-protein complexes from photosynthetic bacteria. J. Phys. Chem. B, 112, 7948-7955.
Freiberg, A., Rätsep, M., Timpmann, K., Trinkunas, G., Woodbury, W. N. 2003|. Selftrapped excitons in LH2 antenna complexes between 5 K and ambient temperature. J. Phys. Chem. B, 107, 11510-11519.
Timpmann, K., Woodbury, N. W., Freiberg, A. 2000. Unraveling exciton relaxation and transfer įn LH2 photosynthetic antennas. J. Phys. Chem. B, 104, 42, 9769-9771.
Freiberg, A., Timpmann, K., Ruus, R., Woodbury, N. W. 1999. Disordered exciton analysis of linear and nonlinear absorption spectra of antenna bacteriochlorophyll aggregates: LH2-only mutant chromatophores of Rhodobacter sphaeroides at 8 K under spectrally selective excitation. J. Phys. Chem. B, 103, 10032-10041.