Физика, техника и производственная деятельность человека
Физика
Химическая физика
Обычное в необычном Энциклопедия чудес. Из выступления на собрании, посвященном летию со дня основания Американского института физики. Свое выступление мне, очевидно, следует начать с определения, что такое физика. Американский институт физики сформулировал уже это определение, и, выступая в таком месте, просто неприлично использовать какую-нибудь другую дефиницию. Но даже для столь просвещенной аудитории это определение явно недостаточно продумано. Действительно, человек, знакомый с понятием энергии, вспомнит, по-видимому, уравнение. Ибо в определении подразумевается, что материя четко отличается от энергии, а приведенное уравнение это начисто опровергает. Оно пробуждает в нас желание переиначить определение и сказать, что физик — это тот, кто занимается взаимодействием энергии с энергией, а это звучит уже совсем нелепо. Давайте поглубже рассмотрим это противопоставление. Прежде всего попробуем четко определить различие между чистой и прикладной физикой. Преподаватель физики объясняет ученикам устройство динамо-машины, чтобы они поняли, что такое законы Фарадея, а преподаватель электротехники излагает ученикам законы Фарадея, чтобы они поняли, что такое динамо-машина. Уже из этих примеров ясно, что наше определение следует считать в высшей степени экстремистским, и надо быть фанатиком, чтобы отстаивать такую крайнюю позицию. Это станет совсем очевидным, если мы рассмотрим аналогичную ситуацию в искусстве. Но любой дирижер симфонического оркестра знает, что слушатели не станут возражать, а даже будут очень довольны, если он исполнит что-нибудь из произведений Иоганна Штрауса и Мануэля де Фалья. Обратимся к живописи и скульптуре. Тогда Моне и Ренуар — прикладные художники для тех, кто может себе позволить заплатить двадцать тысяч долларов за картину. Для остальных грешных, в том числе и для нас с вами, они чистые художники. Я уверен, что многие современные живописцы ждут, что я отнесу к чистым художникам тех, чьи произведения ни на что не похожи и никому не понятны, а всех остальных — к прикладным. Среди физиков такое тоже встречается. Законченный пример прикладного искусства, казалось бы, должна являть собой архитектура. Само существование такой доктрины говорит о том, что есть строения, имеющие детали, в которых конструкция здания вообще не нуждается и без которых вполне могла бы обойтись. Это очевидно для всякого, кто видел лепной карниз. Теневая сторона этой доктрины заключается в том, что она запрещает наслаждаться зрелищем величественного готического собора до тех пор, пока инженер с логарифмической линейкой в руках не докажет вам, что здание рухнет, если вы удалите хоть какую-нибудь из этих изящных арок и воздушных подпорок. А как быть с витражами? Первая точка зрения принадлежит художникам, создавшим окна собора в Шартре, вторую разделяют гиды, а третьей придерживались в XVIII столетии прихожане, которые выбили эти окна, чтоб улучшить освещение, и забросили драгоценные осколки в мусорные ямы. Итак, в соборе нелегко отделить функциональное от декоративного. Но так и в науке. И если некоторые тончайшие черты в облике готических соборов обязаны своим происхождением тому простому факту, что тогда в распоряжении зодчих не было стальных балок, а современные строители, в распоряжении которых эти балки есть, возводят здания, которым таинственным образом не хватает чего-то, что нам нравится в древних соборах, то аналогии этому мы можем найти, сравнивая классическую физику с теориями наших дней. Но это тоже плохо. Прикладная физика — либо физика, либо не физика. Архитектура остается архитектурой независимо от того, создает она здание Организации Объединенных Наций или Сент-Шапель. Музыка есть музыка — в венском вальсе и в органном хорале, а живопись и в портретном жанре, и в пейзажном — все живопись. И физика есть физика — объясняет ли она устройство телевизора или спектр гелия. Начать следует, разумеется, с определения, что такое исследование. К несчастью, понятие это содержит в себе негативный элемент. Исследование — это поиски, когда вы не знаете, что найдете; а если вы знаете, значит, уже нашли, и вашу деятельность нельзя назвать исследовательской. Но если результат ваших исследований неизвестен, откуда вы знаете, что он будет фундаментальным? Чтобы выйти из этого тупика, попытаемся отнести понятие фундаментальности не к конечному результату исследований, а к самому процессу исследования. Мы можем, например, назвать фундаментальными такие исследования, которые ведутся независимо от того, будут ли результаты иметь практическое значение или не будут. Между прочим, здесь не следует перегибать палку. Было бы неблагоразумно определять фундаментальные исследования, как такие исследования, которые прекращаются, как только появляются признаки того, что результаты могут быть применены на практике. Такая концепция рискует навлечь на себя гнев финансирующих организаций. Но даже самого упрямого и скаредного финансиста можно ублажить, сказав, что фундаментальные исследования — это те, которые не дают немедленного практического выхода, но наверняка дадут таковой рано или поздно. Увы, и это определение не вполне удовлетворительно. Оно оставляет впечатление, что вы перед кем-то оправдываетесь, а это уже признак вины. Неужели нельзя определить фундаментальное исследование так, чтобы оно представляло ценность само по себе, без всякой связи с будущими практическими приложениями? Назовем фундаментальными такие исследования, которые расширяют и продвигают теорию физических явлений. Следовательно, нам придется немного потеоретизировать насчет теории. Существует несколько точек зрения на теорию. Одна из них состоит в том, что теория раскрывает нам глубинную простоту и стройность мироздания. Не теоретик видит лишь бессмысленное нагромождение явлений. Когда он становится теоретиком, явления укладываются в стройную и исполненную величия систему. Но, к сожалению, в последнее время благодаря квантовой механике и теории поля все большее число людей, выбирая из двух зол меньшее, нагромождение явлений предпочитают нагромождению теорий. Другую точку зрения высказал недавно Кондон. Он полагает, что теория должна дать нам возможность рассчитать результат эксперимента за более короткое время, чем понадобится для проведения самого эксперимента. Не соглашаться с Кондоном опасно, так как обычно он оказывается прав; но я не думаю, что это определение приятно теоретикам; они обрекаются, таким образом, на бесконечную игру в салочки, которую заведомо проиграют в таких, например, случаях, как при установлении сопротивления серебряного провода или длины волны некоторой линии в спектре германия. Согласно другой точке зрения, теория должна служить для придумывания новых экспериментов. Здесь есть разумное начало, но это низводит теоретика до положения служанки экспериментатора, а такая роль ему вряд ли понравится. Есть еще одна точка зрения, что теория должна охлаждать горячие головы и не допускать потери времени на бесполезные эксперименты. Я предполагаю, что только изучение законов термодинамики положило конец некоторым попыткам создать поистине невозможные тепловые двигатели. Давайте польстим теории и дадим ей определение, которое не будет низводить ее до положения хитроумного приспособления для экономии времени или роли прислуги в эксперименте. Предлагаю считать, что теория — это интеллектуальный собор, воздвигнутый, если хотите, во славу Божию и приносящий глубокое удовлетворение как архитектору, так и зрителю. Я не стану называть теорию отражением действительности. Но сказать, что теория — вещь красивая, я не постесняюсь, поскольку красота — дело вкуса, и тут я философов не боюсь. Разовьем нашу аналогию с собором. Средневековые соборы никогда не достраивались до конца. Это же можно сказать и про физические теории. То деньги кончались, то архитектурная мода менялась. В последнем случае старая часть собора иногда разрушалась, а иногда к ней просто пристраивалась новая. Можно найти строгие и массивные римские хоры в мирном соседстве с парящей готической аркой, которая близка к границе опасной неустойчивости. Римские хоры — это классическая физика, а готическая арка — квантовая механика. Я напомню вам, что арка собора в Бовэ обрушивалась дважды или даже трижды , прежде чем архитекторы пересмотрели свои планы и построили нечто, способное не упасть. Собор состоит обычно из нескольких часовен. Часовня физики твердого тела имеет лишь самое отдаленное отношение к часовне теории относительности, а часовня акустики вообще никак не связана с часовней физики элементарных частиц. Люди, молящиеся в одной из часовен, вполне могут обходиться без остальной части собора; их часовня может устоять, даже если все остальное здание рухнет. Сам собор может казаться величественным даже тем, кто не верит в бога, да и тем, кто построил бы совсем другое здание, будь он в состоянии начать все сначала. Остаток своей речи я хочу посвятить совсем другому вопросу. Мы восхищаемся нашим величественным собором. Как заразить молодежь этим восхищением? Как заманить в физику будущих ферми, кондонов, слэтеров? Обычный в этих случаях метод — удивить, потрясти. Беда в том, что человека нельзя удивить, если он не знаком с той ситуацией, в которую ваш сюрприз вносит решающие изменения. Не так давно я прочел, что некто проплыл ярдов за 49 секунд. Это совершенно меня не удивило, потому что я не знал, чему равнялся старый рекорд — 39, 59 или 99 секундам. Но я читал дальше и обнаружил, что старый рекорд составлял 51 секунду и держался в течение нескольких лет. Первое сообщение теперь пробудило во мне слабый интерес — едва отличный от нуля, но по-прежнему никакого удивления! Теперь представьте себе физика, меня например, который пытается удивить аудиторию, состоящую из дилетантов, сообщением о том, что сейчас вместо двух элементарных частиц мы знаем целую дюжину или что олово совсем не оказывает сопротивления электрическому току при температурах ниже некоторой, а новейший циклотрон разгоняет протоны до энергии МэВ. Это просто не дает эффекта! И если я оснащу свое сообщение экстравагантными утверждениями, это произведет не больше впечатления, чем размахивание руками и крики лектора перед глухонемой аудиторией. Ошибочно также мнение, что аудиторию можно потрясти, продемонстрировав решение какой-нибудь загадки. Беда здесь в том, что никто не заинтересуется ответом на вопрос, которого он не задавал. Автор детективных рассказов всегда создает тайну, прежде чем ее решать. Можно было бы последовать его примеру, но труп неизвестного человека, с которого обычно начинается детектив, — зрелище существенно более захватывающее, чем труп известной теории, с которого должен начать физик. Это фундаментальное стремление, поскольку оно постоянно фигурирует в произведениях мистиков, поэтов, философов и ученых. Лукреций считал, что он удовлетворил это желание, сказав, что атомы вечны. Это была прекрасная идея, но, к несчастью, Лукреций понятия не имел о том, что такое атомы. Представлениям древних об атомах ближе всего соответствуют, по-видимому, наши элементарные частицы, но — какая неудача! Так будем ли мы продолжать говорить о величии и простоте нашей картины мира? Ее нет, она утонула в волнах квантовой механики. Я подозреваю, что в каждой отрасли физики можно показать новичку хорошую, поучительную и соблазнительную картину — только если не пытаться копать слишком глубоко. Научные статьи Физика звёзд Физика микромира Журналы Природа Наука и жизнь Природа и люди Техника — молодёжи Нобелевские лауреаты Премия по физике Премия по химии Премия по литературе Премия по медицине Премия по экономике Премия мира Книги Безумные идеи Законы Паркинсона Обычное в необычном Энциклопедия чудес. Книга первая Превращение элементов У истоков дизайна Часы. От гномона до атомных часов Издания НиТ Батарейки и аккумуляторы Охранные системы Источники энергии Свет и тепло Научно-популярные статьи Наука сегодня Научные гипотезы Теория относительности История науки Научные развлечения Техника сегодня История техники Измерения в технике Источники энергии Наука и религия Мир, в котором мы живём Лит. Раритетные издания ,
Астрономия - одна из важнейших наук об окружающем нас мире, изучающая наиболее глубокие законы мироздания, процессы гигантских космических масштабов. Человека всегда интересовало, что представляет собой мир, в котором мы живем, какие явления скрываются за великолепной россыпью звезд, украшающей ночное небо Земли. В ходе астрономических исследований перед людьми не раз возникали удивительные загадки. А поиски ответа не только расширяли и углубляли наши знания о Вселенной, но и помогали успешно решать чисто земные задачи. Уже в глубокой древности астрономические наблюдения играли весьма существенную роль в жизни человечества. С помощью небесных светил наши предки находили путь в океане, измеряли время, составляли календари, определяли наиболее благоприятные сроки сельскохозяйственных работ. Астрономические наблюдения помогли людям измерить Землю, составить географические карты. Но особо важное значение астрономия приобрела в наше время, в эпоху так называемой научно-технической революции. Без нее оказались бы невозможными многие достижения науки и техники, в том числе успехи современного человечества в освоении космоса. Наука, научное познание мира является основой всей нашей практической деятельности. Особенно возросла роль фундаментальных исследований. Именно такие исследования, приводят к наиболее значительным изменениям в технике, открывают новые области человеческой деятельности. Важнейшее направление фундаментальных исследований - все более глубокое изучение строения материи, происходящих в природе физических процессов. Но для того чтобы открыть в этой области что-то принципиально новое, изучить неизвестные физические явления, обычных исследований, которые вполне удовлетворяли ученых в прежние годы, сегодня уже недостаточно. Необходимо изучать вещество, материю в предельных, как говорят физики - экстремальных состояниях. Сверхвысокие температуры в десятки и сотни миллионов градусов, чудовищные давления в сотни миллионов атмосфер, колоссальные энергии, огромные плотности до сотен миллионов и миллиардов тонн вещества в кубическом сантиметре, космический вакуум - вот далеко не полный перечень тех явлений и условий, которые как воздух нужны современному физику. Поэтому взгляд ученых все чаще устремляется в глубины Вселенной. Ведь что такое Вселенная с точки зрения физика? Это бесконечно разнообразная физическая лаборатория, созданная природой. Лаборатория, в которой можно изучать такие явления, состояния материи, физические процессы и условия, такие источники энергии, которые мы не имеем возможности, по крайней мере при существующем уровне науки и техники, воспроизвести в наших земных лабораториях. Вселенная во все большей и большей степени превращается в лабораторию современного естествознания, в которой наука черпает новые сведения о физических явлениях. Разумеется, астрономы продолжают заниматься и традиционными наблюдениями, но все же ведущую роль приобрели астрофизические исследования. Эти исследования не только расширяют наши представления о строении мира, но и служат дальнейшему развитию физики, которую ныне считают естественной наукой номер один. Конечно, нужны и математика, и биология, и химия, но именно физика открыла и поставила на службу человеку важнейшие законы мироздания, именно ее достижения получили наибольшее число практических приложений в технике и производстве, и от ее будущих успехов во многом зависит дальнейшее развитие научно-технического прогресса. Еще в довоенные годы астрономы пришли к заключению, что Солнце и звезды светят потому, что в их недрах происходят ядерные реакции. Это открытие натолкнуло ученых на мысль о возможности практического использования атомной и термоядерной энергии. И теперь могучая атомная энергия, укрощенная человеком, рождается в многочисленных атомных реакторах, вырабатывает электрический ток, приводит в движение фабрики и заводы, мощные ледоколы. Вот-вот должны появиться и управляемые термоядерные реакторы. При исследовании Солнца было обнаружено и новое, неизвестное до этого четвертое состояние вещества - плазма: В дальнейшем оказалось, что плазма довольно широко распространена во Вселенной: А сегодня плазма служит человеку. Созданы плазменные горелки для сварки различных изделий, плазменные двигатели для космических аппаратов, плазменные магнитогидродинамические генераторы для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую А сколько существует в космосе других явлений, которые со временем также будут изучены и использованы человеком! При современном уровне развития естествознания существенно продвинуться в познании природных закономерностей, совершать открытия можно, как правило, лишь применяя весьма сложные исследовательские средства. Ушли в прошлое времена, когда ученым удавалось достигнуть впечатляющих результатов с помощью самых простых приспособлений - чуть ли не консервных банок, проволочек и веревочек. Ученому наших дней требуются куда более внушительные устройства: А сам исследователь должен обладать глубоким знанием предмета, огромным опытом наблюдателя и экспериментатора. Что может в такой ситуации сделать любитель? В лучшем случае любительские занятия наукой в наше время - это развлечение, способное принести пользу и моральное удовлетворение лишь самому любителю. Однако существуют исключения, в том числе и в астрономии. В е годы в Московском планетарии можно было встретить высокого, худощавого, скромно одетого человека, чем-то напоминавшего Пата из знаменитой некогда пары киногероев Пат и Паташон. Каждое утро минута в минуту в одно и то же время он появлялся в дверях планетария и неторопливо поднимался по лестницам под самую крышу, где располагался диапозитивный фонд. Это был Алексей Петрович Моисеев, заведующий фондом. Помимо совершенно удивительной, редчайшей аккуратности и пунктуальности, Алексей Петрович обладал еще одним замечательным даром: Моисеев не раздражался, не уставал от бесчисленных повторений, ни на кого не начинал сердиться - он спокойно и размеренно делал свое дело, ни на минуту не снижая требовательности к себе Одним словом, это был прирожденный идеальный наблюдатель. В науке, как и в театре, есть свои амплуа. Кто-то выдвигает новые идеи, кто-то проводит удивительные эксперименты, кто-то специализируется на сложных математических расчетах, а кто-то должен следить за приборами, из раза в раз повторять одинаковые измерения. И только в постоянном содружестве этих несхожих индивидуальностей может рождаться новое знание. Алексей Петрович Моисеев наблюдал. Начиная с года он наблюдал Солнце. В каждый ясный день, на протяжении нескольких десятков лет. В свободное от основной работы время. У Моисеева не было мощного телескопа - всего лишь небольшая зрительная труба, которой он, однако, очень дорожил и которую не согласился бы променять ни на один другой астрономический инструмент. Но именно благодаря этому его наблюдения приобретали особую ценность. Был у Моисеева и свой особый интерес - грозы. Много лет он со свойственной ему скрупулезностью сопоставлял данные о солнечной активности со сведениями о количестве гроз, стараясь обнаружить связь между этими явлениями. Его данными широко пользовались ученые. Так скромный наблюдатель Солнца Алексей Петрович Моисеев вносил свой вклад в изучение великой проблемы солнечно-земных связей Оказывается, и в наше время можно довольно скромными средствами осуществлять наблюдения некоторых небесных явлений, представляющие интерес не только для наблюдателя-любителя, но и для астрономической науки. Такова счастливая особенность счастливая для многочисленных любителей астрономии науки о Вселенной. Отчасти это объясняется тем, что количество заслуживающих внимания небесных явлений и космических объектов весьма велико, а число профессиональных обсерваторий и профессиональных астрономов ограничено, и они просто не в состоянии охватить все. Разумеется, наиболее важные наблюдения требуют применения самых современных технических средств. Но все же и для любителей кое-что остается. Курс астрономии учащиеся средней школы проходят в десятом классе. Однако любительскими астрономическими наблюдениями вы можете заняться и гораздо раньше. И даже если в будущем вы не станете ни астрономами, ни физиками, это увлечение откроет перед вами окно в необъятный мир космоса, поможет лучше понимать природу, сделает вашу жизнь насыщенней и интересней. Не исключено, что полученные вами данные пригодятся ученым. Но если этого и не произойдет, сами занятия астрономией принесут вам большую радость. Ведь для любителя важно не только получение конкретного результата, но и приобщение к процессу научного исследования, познания нового, процессу, доставляющему огромное эстетическое наслаждение. Такие занятия, кроме всего прочего, способствуют приобретению весьма ценных для современного человека качеств и навыков, которые могут оказаться чрезвычайно полезными в самых различных сферах деятельности. Потому что основные правила и приемы научных наблюдений и исследований одинаковы, независимо от того, что именно наблюдается и изучается - живой организм, химическая реакция, новый механизм или далекая звезда. Наряду с советами, обращенными к начинающим любителям астрономии, здесь приведены рекомендации и для тех, кто уже в какой-то мере знаком с астрономическими наблюдениями и располагает более совершенными инструментами, а также для участников школьных астрономических кружков. Поскольку астрономией увлекаются учащиеся разных классов, обладающие различным уровнем общеобразовательной подготовки, каждый юный астроном должен подобрать себе занятие по силам и исходить из своих реальных возможностей. Перейти к основному содержанию. Разделы Общие представления Развитие представлений о Земле и солнечной системе Астрономия на практике, методы изучения светил Физическая природа тел Солнечной системы Звезды и звездные системы - Строение Вселенной Звездные системы и диффузная материя Происхождение и развитие небесных тел Приложение. Приглашение к звездам Значение астрономии как науки Небесные тела Планеты земной группы Планеты-Гиганты Инструменты астронома Астрономические наблюдения небесных тел Метеоры. Занимательная астрономия Взгляд на Вселенную Изучение звездного неба.
Физика как наука и искусство
Как очистить коляску от ржавчины
План по обществознанию познаем ли мир
Табель о рангах петра 1 таблица
Трц ривьера бийск кинотеатр расписание
Краткий пересказ он убил мою собаку
Лампочка из светодиодной ленты своими руками