Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы - Марк Перельман

(Узость провала и пика подтверждают предположение о малой длительности периода такого воздействия.)

Но уже через год кристаллизуются идеи волновой структуры материи де Бройля-Эйнштейна-Бора и налицо самый резкий пик физиков, родившихся в 1911 г. Пик 1915 г. — отзвук публикаций и дискуссий по принципу неопределенностей Гейзенберга (с 1927 г.). Пик 1920 г. и у физиков, и у химиков — это открытие в 1932–1933 гг. нейтрона, позитрона, дейтерия, построение модели атомного ядра и т. д. Пик 1924–1926 гг. у физиков и провал у химиков могут иметь иную природу: массовое вовлечение ученых в атомные и другие проекты.

Но неужели только будущие физики или, говоря в общем, ученые, изобретатели обладают такой особенностью интеллекта — выбором основных интересов в возрасте около 13 лет?

Нет, конечно, это общее явление, общее свойство нашего сознания или подсознания. Я собрал множество свидетельств (по автобиографиям!) художников, музыкантов, актеров, писателей, политиков (консерваторов и революционеров) — людей самых различных склонностей и специальностей: большинство из них выбирало направленность своего интеллекта, своих устремлений именно в этом возрасте — такое явление можно назвать импрессингом[68]. В статье приведены графики, о которых мы говорили, и проведено их сравнение с аналогичными графиками для политиков, в этой первой публикации явление неудачно называлось интеллектуальным импринтингом. Более популярное описание представлено в израильском еженедельнике «7 дней» от 27 мая 1999.] («импрессия» — впечатление), по некоторой аналогии с известным в психологии животных явлением импринтинга («впечатывание») — молодые животные усваивают определенные навыки (например, следования за матерью, постройки гнезда) только в строго определенный период жизни, и если в этот период им не показали такие действия, они уже никогда эти навыки не приобретут.

С позиций психологии развития, наличие феномена импрессинга можно описать таким образом: анализ явлений сознания и подсознания позволяет выделить в них шесть уровней, постепенно развивающихся в ходе взросления и развития человека — это уровни: 1) сенсорный («ощущаюший»), 2) моторный, 3) когнитивный (познавательный или, скорее, любопытствующий), 4) эмоциональный, 5) уровень стиля мышления, 6) уровень шкалы относительных ценностей и предпочтений. В ходе эволюции животных эти уровни появлялись и развивались постепенно, так что само их количество (и их сложность) увеличивается по мере движения по эволюционной лестнице, от низших животных к высшим. А в соответствии с общими законами биологии развития, можно думать, что и при индивидуальном развитии они проявляются постепенно, как бы поочередно. (Понаблюдайте за развитием любого ребенка.)

Формирование и развитие этих уровней определяется как наследственностью, так и средой, условиями воспитания. Можно предположить, что изменчивость этих уровней после их формирования, особенно в подсознании, не очень велика — поэтому очень трудно воспитать в более позднем возрасте те особенности стиля и приоритетов поведения, морали, которые не были вовремя преподаны и усвоены.

Отсюда следует важность показа подросткам — и именно в возрасте импрессинга — таких впечатляющих, эмоционально насыщенных примеров, картин, явлений, которые, в частности, могут стимулировать в них, если не интерес к карьере будущего ученого, то, во всяком случае, интерес к новому, к возможностям его анализа, к адаптации в нашем быстро меняющемся мире.

Настоящая книга направлена именно к такому показу и поэтому, в основном, предназначена подросткам критического, наиболее восприимчивого, как мы старались продемонстрировать, возраста. Ну а в целом принятие изложенной концепции требует серьезного изменения системы воспитания и преподавания, но такие идеи выходят за рамки нашей задачи.

Приложение 1 Рейтинги замечательных экспериментов и великих физиков

Чем дальше эксперимент от теории; тем он ближе к Нобелевской премии.

Фольклор

Поскольку на протяжении книги мы упоминали множество имен, описывали много разных теорий и экспериментов, приведем, только для ориентации, рейтинги известнейших экспериментов и знаменитых физиков. Так, известный английский журнал «Физике Уорлд» провел в 2002 г. опрос среди ученых: какой физический эксперимент за всю историю нашей науки можно считать наиболее красивым?

Рейтинг, по результатам голосования, таков (в скобках год проведения):

1. Эксперимент по интерференции одиночных электронов на двух щелях (год не указан, так как он одновременно был проведен несколькими группами; этот эксперимент, схожий с опытом Юнга, окончательно доказал волновую природу электрона).

2. Эксперимент Галилея с падающими телами (1600-е гг.).

3. Эксперимент Милликена с заряженными каплями (1910-е гг.).

4. Разложение солнечного света в спектр Ньютоном (1665–1666).

5. Эксперимент Юнга по интерференции света (1801).

6. Определение Кавендишем гравитационной постоянной (1798).

7. Измерение радиуса Земли Эратосфеном (III в. до н. э.).

8. Опыты Галилея с шарами на наклонной плоскости (1600-е гг.).

9. Открытие атомного ядра Резерфордом (1911).

10. Маятник Фуко (1851).

В ответах фигурировали и такие эксперименты:

• эксперимент Архимеда по гидростатике,

• определение скорости света Ремером,

• определение механического эквивалента теплоты Джоулем,

• опыты Рейнольдса по течению жидкости в трубах,

• опыт Маха по акустическим ударным волнам,

• опыт Майкельсона-Морли,

• определение максвелловского тока смещения Рентгеном,

• открытие магнитного действия тока Эрстедом,

• опыты Бреггов по дифракции в кристаллах,

• измерение сдвига изображения звезд Эддингтоном и т. д.

Практически все эти эксперименты мы описали[69], а сам рейтинг показывает, что в понятие красоты у физиков входят неожиданность результата и… простота самого опыта. Этот рейтинг можно, в общем, признать справедливым.

Более сложно распределить «по рангам» самых ученых. Такой опрос по рейтингу физиков всех времен был проведен тем же журналом в 1999 г. (каждому из выбранных 120 «судей» — действующих ученых — позволялось назвать до пяти имен). В списке после занятого места указано число отданных голосов:

1. (119) Альберт Эйнштейн (1879–1955).

2. (96) Исаак Ньютон (1642–1727).

3. (67) Джеймс Кларк Максвелл (1831–1879).

4. (47) Нильс Бор (1885–1962).

5. (30) Вернер Гейзенберг (1901–1976).

6. (27) Галилео Галилей (1564–1642).

7. (23) Ричард Фейнман (1918–1988).

8-9. (22) Поль Дирак (1902–1984) и Эрвин Шредингер (1887–1961).

10. (20) Эрнест Резерфорд (1871–1937).

11-13. (16) Людвиг Больцман (1844–1906), Макс Планк (1858–1947), Майкл Фарадей (1791–1867).

14. (13) Энрико Ферми (1901–1954).

15. (6) Мария Кюри (1867–1934).

16-17. (4) Джон Бардин (1908–1991), Л.Д. Ландау (1908–1968).

18-20. (3) Джон Белл (1928–1990), Ганс Бете (1906–2003), Дж. У. Гиббс (1839–1903).

По два голоса были отданы Архимеду, Копернику, Пьеру Кюри, Дж. т-Хофту, Э. Хабблу, И. Кеплеру, В. Паули, У. Шокли, Дж. Дж. Томсону, Ч. Таунсу, X. Юкаве, и еще больший список включает имена, упомянутые лишь по одному разу.

Опрос этот показывает только безусловность первых трех-четырех мест: разница между последующими слишком мала и субъективно окрашена. Но при этом, несомненно, достижения всех названных ученых (как и многих, сюда не вошедших) достойны самого глубокого почтения.

О роли физики и великих физиков в развитии человечества могут говорить результаты широкого (несколько тысяч респодентов) опроса, проведенного в середине XX в. среди преподавателей университетов США и Англии. Нужно было назвать человека, оказавшего наибольшее влияние на интеллектуальное и духовное развитие мира в эпоху после Леонардо и отметить его основную заслугу (в скобках). Опрос показал, что в резко выделяющуюся лидирующую группу вошли восемь имен: У. Шекспир (впервые показана многоплановость личности), У. Блейк (единство словесного и живописного изображения), Н. Коперник (развенчал представления об уникальности Земли), И. Кеплер (показал возможность математического описания явлений природы), Г. Галилей (эксперимент как основа науки), X. Гюйгенс (введения индукции как метода рассуждения и доказательства), М. Планк (введение дискретности, прерывности в науку), А. Эйнштейн (обновление понятий времени и пространства, эволюция Вселенной): шестеро из восьми — физики.

В последующей группе были уже не только физики: наряду с И. Ньютоном и Н. Бором туда вошли Ч. Дарвин, 3. Фрейд, И. Кант, Ф. Достоевский, К. Маркс, Бетховен и др. К таким опросам нельзя относиться чересчур серьезно: в других странах или в иное время они дали бы несколько отличные результаты, но общая тенденция, можно думать, должна была бы сохраниться. (Из нашей прошлой истории можно вспомнить бурную полемику вокруг стихотворения Бориса Слуцкого «Физики и лирики» и фильма М. Ромма «Девять дней одного года» в конце 50-х-начале 60-х гг. XX в.)