Традиция и новации: культура, общество, личность. Материалы I Рождественскиx образовательныx чтений 22 декабря 2015 года

Вот и мы с вами будем именно так изучать природу: наблюдать, измерять, выводить закономерности. Есть очень хорошее название для простых людей, которые стремятся что-то понять в этом мире: «Следопыт». Кто это такой, вы знаете. «Следопыты изучают следы и учитывают всё относящееся к ним, до мельчайшей подробности. Только тогда можно рассчитывать на успех, когда все проверено, изучено, взвешено» (Сх. Савва).

Следопыт не просто охотник, который по следам может определить, что за зверь обитает в лесу. Это человек, который по одной детали, путем размышлений, может выстроить целую картину. Следопытом можно назвать следователя, который по одной улике способен найти преступника. Не зря говорят: «Он вышел на след…» Любая деталь, если понимать откуда она и для чего, может привести нас к «общей картине» события или явления.

Если мы посмотрим на сложную науку как следопыты, она перестанет нас пугать и станет понятной. Не обязательно учить скучные формулы, которые толпятся в учебниках и вас пугают, а надо взять в руки лупу и фонарик и подойти к процессу научного познания, как к детективному расследованию.

Как возникла формула, кто и зачем зашифровал закон природы именно так, а не иначе? Самое удивительное, что все научные открытия, которые происходили в истории сами по себе как раз и напоминали своеобразное расследование. Однажды кто-то впервые обнаружил каждый закон.

Для того, чтобы понять науку физику жизненно необходимо знать историю жизни физиков. Ведь формула не свалились на человечество в виде синего учебника, как на вас. Законы не заставляли людей их учить, угрожая двойкой в журнале, а наоборот! ОНИ ПРЯТАЛИСЬ! Убегали, скрывались, боялись, что кто-то их раскроет и напишет.

Первый и самый важный след в наших физических расследованиях. Каждый термин и каждую формулу кто-то когда-то и для чего-то придумал.

Чтобы лучше понять, можно попытаться повторить «ход расследования».

Где искать спрятавшийся закон? Как выйти на его след?

У каждого следопыта должен быть банк данных или центр информации, или осведомитель, или подсадная утка, или шпион в стане врага. Что есть у нас? История физики и физиков, а также – сам окружающий мир, природа!

Греческим мыслителям мы обязаны важной идеей: о возможности объективного познания природы. Большинство научных открытий было совершено в Древней Греции, хотя родиной многих открытий и изобретений были также арабские страны и Китай. Особенно больших успехов греки достигли в математике и астрономии. Правда, многое из того, что принято в наследство от древних греков, было известно уже вавилонянам, египтянам.

Именно греческих мудрецов называют впервые в учебнике физики – учеными. Но если быть объективными – многих из них нельзя так называть. Автор атомистической теории, Демокрит – был языческим философом, Николай Коперник и Джордано Бруно – были монахами. А вот те, кто поистине много знал и были высоко образованными мыслителями своего времени – богословы Василий Великий, Григорий Палама, Иоанн Дамаскин и другие отцы Церкви, могли бы назваться настоящими учеными. Несмотря на то, что в учебнике вы не встретите этих имен, мы будем изучать их «теории» и трактаты, чтобы вы понимали, в каких направлениях развивалось познание мира.

К примеру. На уроке, когда мы будем рассматривать силу – можно познакомиться со знаменитым трудом Василия Великого «Шестоднев».

Ход урока на тему: «Сила».

Христианский мыслитель, богослов, св. Василий Великий, характеризует силу – как твердь: «И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды… И создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью» (Быт. 1, 6—7).

В Писании обыкновенно, что имеет силу и неуступчиво, то называется твердию… «Создал Бог твердь», – это свидетельство о Силе творческой и зиждительной!

«Посему да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды». Сказано, что значит в Писании наименование: твердь, а именно: не естество упорное, твердое, имеющее тяжесть и сопротивление, называет оно твердию (в таком случае, в более собственном смысле принадлежало бы сие именование земле), – напротив того, поелику все, лежащее выше, по природе своей тонко, редко и для чувства неуловимо, то в сравнении с сим тончайшим и неуловимым для чувства она названа твердию.

«И назвал Бог твердь небом» (Быт. 1, 8).: полетят… по тверди небесной (Быт. 1, 20). Подобно сему выражение: восходят до небес (Пс. 106, 26).

Внешние вводят в учения натянутое правдоподобие; а здесь предлагается истина, обнаженная от всяких измышлений ума…. «Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы, так что они безответны». (Рим. 1, 20). Да даст нам и в земле, и в воздухе, и в небе, и в воде, и в ночи и во дне, и во всем видимом собирать ясные напоминания о Благодетеле.

Ибо не оставим никакого времени грехам, не уступим места врагу в сердцах своих, если чрез непрестанное памятование будем вселять в себе Бога, Которому всякая слава и поклонение, ныне и всегда, и во веки веков. Аминь.»

Сила – как «твердь», непреодолимое что-то и крепкое, как физическое явление – реально существует. Мы обнаруживаем силу чаще всего при взаимодействии тел. Как последствия удара, как давление, как притяжение к земле. Но есть и проявление силы – просто как силы, в самом чистом ее виде… Какое?

ПРОСТЕЙШИЙ ОПЫТ с магнитом. Бегает магнитик, сопротивляется магнитик.

Если появление массы – объяснено сегодня (всего два года назад) бозоном Хиггса, то появление силы – не может быть никак объяснено… Простой магнит и его притяжение – не имеет физического объяснения. Теоретически – мы таким образом обнаруживаем еще один из видов материи – поле.

Сила проявляется не только при взаимодействии тел, но и в магнитном поле. Радиационные пояса земли, к примеру, защищают нашу планету, «окутывая» ее невидимым силовым полем. А что такое поле – где его бозоны? Это пока не определено. Но ученые и фантасты активно используют понятие – гравитон – как частицу поля.

Значит, изучая силу – мы с вами изучаем некую таинственную твердь, которую описал Василий Великий, и ищем некие таинственные гравитоны….

Как мы можем обнаружить силу?

Поставим простейший эксперимент:

Опустим в воду на пробке железку и приставим магнит. Что мы видим?

Железка была неподвижна. Когда мы поднесли магнит, то она начала двигаться.

Так и запишем: сила – действует так на тело, что его скорость меняется. Сначала – стояло на месте, не двигалось, а потом, под воздействием силы – начало двигаться, т.е. изменилась его скорость.

Давайте посмотрим, так ли просто мы можем описать все другие явления силы. Лежит мяч, мы ударили его с силой – и мяч катится. Есть и другие примеры.

Что важно для проявления силы?

КОНТАКТ между двумя или больше телами. Этот вид контакта, когда одно тело меняет скорость другого тела мы называем ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ. Значит сила – это мера взаимодействия тел, т.е. сила показывает насколько много или мало взаимодействуют тела. Так мы и говорим – сильно взаимодействуют или не сильно, т.е. в большей или меньшей степени.

Изменение скорости.

Но еще одно самое важное проявление силы в учебнике не описано. Какое?

Энергия.

Сила передается в направлении от сильного тела к слабому…. Что значит сильное – то которое уже движется и имеет большую массу к примеру, мы говорим, что это тело обладает энергией. А тело, которое стоит – энергией не обладает. Так вот то тело, с избытком энергии передает часть своей энергии посредством контакта, влияя на него силой – и сообщает ему скорость, которая характеризует, что у неподвижного тела тоже появилась некая энергия движения.

Давайте посмотрим, все что движется – черпает откуда-то энергию:

Лошадь – ест сено и она двигает телегу с силой…

Машина – «ест бензин» и может двигать нас в ней…

Бозон Хиггса двигается в пространстве и собирает с собой компанию в виде массы, т.е. придает неподвижным частицам некую энергию движения.

Явление силы связано в физике со многими понятиями. Ведь бывает не только «добрая, позитивная» сила – но и некие препятствия движению. Трение, например. И мы тоже силу сопротивления среды называем силой и находим ее, почему?

Потому что она ИЗМЕНЯЕТ скорость тела…. Только не двигает его а останавливает…

Или можно изменить не скорость тела, а его форму, придать скорость или двинуть не все тело, а его часть, т.е. изогнуть, смять, ДЕФОРМИРОВАТЬ тело. И тогда мы тоже говорим, что действует сила: сила деформации.

Мы с вами определим самые простые и распространенные виды силы:

Силу тяжести, силу трения, силу упругости.

Любую силу мы можем измерить по величине и направлению. Обозначается слово сила в физике от английского форс (force) буква F.

Измеряется в Н (ньютонах).

Вес тела – это сила тяжести тела, которая действует на ОПОРУ. Как мы определяем вес? Смотрим, с какой силой давит тот или иной груз на чашу весов. Чем определяется эта сила?

Особенностью того или иного тела, на котором находится взвешиваемый. На Луне – сила тяжести одна, на Солнце – совсем друга, на Земле – тоже особенная и определенная.

Показатель этой особенности – буква g, она зависит от массы планеты. Чем больше планета тем больше этот коэффициент. Для земли он равен в среднем 10. И силу тяжести можно определить так: масса умножить на g: