© Александр Александрович Фролов, 2017

ISBN 978-5-4485-0021-3

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

От автора

Физика как элемент культуры общества покинула нас в конце прошлого века – начале нынешнего. Она столько натворила, что инженерии и технологии еще долго расхлебывать. Натворила и почила на лаврах. Стала далекой, недосягаемой и потому такой сложной и непонятной. Общество, уставшее от войн и взлетов прогресса, ударилось в потребление. Потребление же обеспечивают инженерия и технология, но никак не наука и подавно – не физика. Тогда зачем она нормальным людям?

Культура – это совокупность всех достижений человечества, которые можно передать людям или иным разумным существам. Можно, но не всегда нужно. Вот и не вошла физика в современную культуру. Дальше – больше (это называется положительной обратной связью). Уже никто не хочет в физики, как это было в 50-х годах прошлого века. Днем с огнем не сыскать учителей физики, понимающих предмет. Да и откуда? Ведь их учили те, для кого физика уже стала сложной и потусторонней. Объемы курсов научных основ предмета и методики его преподавания соотносятся в педагогических вузах примерно как 5:95. Ну и что методизируем? Вот и развиваются идеология и практика «объяснения физики простым языком» (слава Богу, пока рекомендуется нормативный). Растет убожество иллюстраций в школьных учебниках, из которых исчезают физические величины и законы физики в присущих ей разумных формах. Сама физика в образовательном процессе и в познавательной практике человечества – в глубокой спячке.

Да, есть где-то там, далеко-далеко, «андронный коллайдер», как говорят порой дикторы телевидения. То и дело всплывают сообщения об «открытиях», чаще всего – на уровне желтой прессы. Не надо обольщаться. Просто в оставшихся в живых лабораториях все еще идут «вычерпывание» и «долизывание» того, что физика натворила в прошлом веке. Теми, кто вполне заслуженно носит почетное звание далеких от жизни очкариков в белых халатах, получающих в разных странах за это заслуженно разные деньги.

Да, есть выдающиеся педагоги-физики и физики-методисты, которые понимают сущность предмета и его назначение в школе. Но они – робинзоны в океане бессмыслицы преподавания физики. Ни в какой сфере жизни общество не сможет удержаться на единицах, и здесь – тоже.

Обыватель – это не обидный ярлык. Обыватель – это почетное звание человека, личности, бытующего на этой Земле, реализующего себя в отведенное ему жизнью время. Лучше – реализующего успешно. Эта успешность зависит от того, насколько правильно он умеет смотреть на мир, насколько адекватно он его себе представляет и насколько адекватно изменениям в этом мире он действует. Адекватность как компетенцию может обеспечить только наука – система постоянно развивающихся знаний о реальном окружающем мире и внутреннем мире человека. Так что учиться надо науке, точнее – научному мышлению. А учиться надо от простого к сложному. Ведь падение материальной точки заведомо проще, чем организация повседневной успешной и благополучной семейной жизни. Вот физика и введена на уровне коллективного бессознательного в школьную и ряд других образовательных программ, чтобы передавать людям завоеванную эволюцией структуру научного мышления. И надо во что бы то ни стало вернуть ей возможность выполнения этой почетной задачи.

Что касается Большой Физики… Ей скоро пора просыпаться. Летят к Земле астероиды. Нам надо лететь на Марс, а способы перемещения – не те. Плохо пахнет экологическая обстановка, а физические способы ее изменения и даже понимания – не те. Да и вообще – осталось всего-навсего каких-то три-четыре миллиарда лет, и наше Солнце бабахнет Сверхновой. Надо будет вовремя сменить место жительства. Надо разобраться – что там, за чертой Большого взрыва. Надо, наконец, наладить осознанное использование физики в образовательном процессе для обучения думанью. Надо… Много чего нам надо от физики. Пора ее будить в общественном сознании. И для начала неплохо было бы понять, что будить-то собираемся. Ну а потом уже – как будить. Лиха беда начало. И я подумал: а почему бы не начать?

Александр Фролов,

2017 год

Введение

Книга посвящена физике. А не ее математическому обеспечению. И потому вовсе не нуждается не то что в злоупотреблении математическими выражениями, а и просто в их употреблении. Поняв, что такое физика и как она устроена, как она описывает мир, субъект физического познания мира сходит на описанный в книге «математический базар» и найдет в его развалах любой необходимый инструмент, профессионально изготовленный специалистами вроде Ньютона, Фурье, Лагранжа, Галуа или Колмогорова. А здесь – просто физика как она есть. Голая, пока невооруженная, еще ничем конкретным не занявшаяся и оттого особенно беззащитная в ее непонимании нормальными зубрилами всех уровней.

Книга посвящена физике. В представлении автора и тех, кто его учил этому представлению. Автор просто постарался посмотреть на физику как можно проще, как учил старый монах-иезуит Оккам. Оказалось, что эта простота достаточно трудна, и многие ее стороны физики и физиковеды чаще всего обходили, как-то получая свои решения и не оставляя следов построения понимания. Ссылок, значит, не оставляя автору для почтительного цитирования. Например, сказал Роберт Фейнман что-то по поводу эквивалентности физического закона и определения физической величины – но как сказал! Разбросав части размытого высказывания по стопе «Фейнмановских лекций по физике», не утруждая себя «показыванием», которое является сущностью научного подхода и на которое можно сослаться. Фейнман был велик, и ему было не до этого, впрочем, как и другим классикам физической науки. Вот автору этой книги и приходилось показывать (уж как мог!), так порой ни на кого и не ссылаясь. За исключением, разве что, себя, любимого. Некоторые технологические аспекты понимания физики – такие, например, как алгоритмизированный подход к введению определений понятий и физических величин – так и остались беспрецедентными. Опять же – не на кого ссылаться, кроме упомянутого выше… Вот и бедна книга ссылками. При всем безусловном почтении автора ко всем предшественникам в этой области. Истина-то дороже! Хочется надеяться, что читатели поймут и простят.

Книга посвящена физике. А у физики, как и у всей науки, нет лица. Она идет себе сквозь мир бесчеловечным терминатором, оттачивая простейшие научные модели и через них описывая этот мир. Но понимать мир в его модельных представлениях – удел людей, у которых лица есть. Вот и у автора есть сложившееся лицо, от которого он рассматривает операциональную структуру (и тем самым – сущность) физики. Поэтому с ним, автором, можно дискутировать, чего не стоит делать с физикой. И автор всегда будет рад обмену мнениями, разумеется – аргументированными. Но для этого все же надо, как минимум, прочитать книгу.

Книга посвящена физике. И, соответственно, ее будущему. А это будущее тесно связано с качеством трансляции представлений о физике, без которых невозможна трансляция физического знания о мире. Дела с физическим образованием, в особенности – в рамках общего образования, нельзя считать благополучными. В связи с этим необходимо, по крайней мере, обозначить на образовательной карте основные области неблагополучия. Автор уже давно старался внести в эту картографию свой посильный вклад. Сначала написав много ранее пособие «Язык, закон, задача в курсе физики средней школы». Затем развив этот подход до «Технологии интеллектуального образования». Теперь вот с этой «Технологией» возвращаясь к физике. А там уж, миром да собором, глядишь – и изменим судьбу физики в лучшую сторону.

Судьба же предлагаемой книги – оказывать помощь в понимании физики как при первом знакомстве с ней, так и при осмыслении и переосмыслении уже сложившихся ранее физических представлений. Для содействия реализации этой судьбы автор в первой главе постарался отстоять свое право иметь и высказывать собственную точку зрения на сущность физики и ее нынешнее состояние в науке и образовании. Для того, чтобы говорить о физике как отрасли науки, вторая глава посвящена «отшелушиванию» эмоциональных, экономических, организационных и прочих одежек научной работы, под которыми эта самая сущность науки тщательно прячется – иногда нечаянно, иногда – злонамеренно. Такая уж у нее, сущности науки, социальная природа – мимикрировать и прятаться, прятаться и мимикрировать с целью прокорма, выживания и подспудного насаждения в обществе здравого смысла, как бы оно ни упиралось. Третья глава – о думанье и его структуре. Мыслят все; думают, увы, немногие. Физика учит думать. Для этого физика говорит с нами на языке, который стараниями современного образования утрачивается, как были на уровне общедоступности утрачены, например, санскрит и иврит, выжившие только в узких кругах для богослужений. Иврит реставрировали. Почему бы не реставрировать и восстановить в правах, с учетом современных научных представлений, язык физики? Об этом – четвертая глава. Волки, Балу, Багира и Каа чтут закон джунглей, хотя и не могут определить соответствующего понятия. Бандерлоги не чтут закона, не знают его и, главное, не хотят знать. Мы – не бандерлоги, мы – люди, которых физика должна учить закону, и мы должны понимать, что это такое и учиться устанавливать законы самостоятельно. Тем, кто заинтересован, пятая глава поможет в этом. Все, что мы делаем в этой жизни – нескончаемая последовательность решения задач. Несть числа легендам о методах и способах их решения. А подход к решению задач – один, и именно физика учит этому на всех уровнях научно-познавательной и образовательной деятельности. Как она это делает (должна делать) – внутри себя как отрасли науки и за своими пределами – показано в шестой главе. И, наконец, что творится и что должно твориться в физическом образовании для того, чтобы физика выжила и вернулась к нам, рассмотрено в последней, седьмой, главе книги.

Остается пожелать немедленного применения на практике того, что может дать читателю книга – это пожелание автора самому себе. А читателю – вдумчивости и успешности такого применения.