Бесплатный фрагмент - ФИЗИКА

АННОТАЦИЯ

Привет, друзья. Перед Вами учебник по физике для начинающих. Если Вам надоели скучные и сухие учебники по физике, в которых невозможно разобрать ни слова, если Вы хотите научиться видеть законы физики вокруг себя и использовать их в своей практической жизни, то этот учебник для Вас. Уникальность его в том, что он позволяет объяснить сложные и громоздкие физические явления простым детским языком. Этот учебник не стремится охватить школьную или вузовскую программу по физике. Его задача заинтересовать читателя этой наукой. Цель автора не столько давать ответы на вопросы, сколько сделать так, чтобы эти вопросы возникали у читателя. Курс объясняется простым и понятным языком, поэтому даже представители гуманитарных наук с легкостью смогут понять, о чем здесь идет речь. Этот учебник является первым из серии учебников по физике (среди которых «Физика. Курс для продолжающих» и «Физика. Глубокий курс»). Обязательным эта книга является для тех, кто хочет ознакомиться в дальнейшем с другими книгами автора («Биофизика», «Биология, физика и аюрведа» и др.)

ЧАСТЬ 1. ЗНАНИЯ ИЗ РАЗНЫХ НАУК, ПОДГОТАВЛИВАЮЩИЕ ПОЧВУ ДЛЯ ФИЗИКИ

Вы, наверное, спрашиваете себя, — «зачем мне знания из других наук, если я хочу изучать физику?». К сожалению, так уж получается, что многие физическая явления нельзя объяснить самой физикой. Лишь другие науки способны объяснить это. К примеру, физика не может объяснить, зачем в микрофоне звук превращают в электричество. Она может ответить, как это происходит, но не может сказать зачем это нужно. На этот вопрос может ответить наука о языках — лингвистика. Лингвисты знают, что слова это шифры, словами мы кодируем наши мысли. Так вот оказывается, когда мы в микрофоне превращаем звук в электричество, то мы как раз и пытаемся зашифровать звук в электрические сигналы. Без знания лингвистики на этот вопрос было бы невозможно ответить.

Другой пример. Вы, наверное, знаете, что физика полностью построена на математике. Так вот оказывается, что если Вы не понимаете, как работает математическое мышление, если Вы не понимаете, как это мышление у людей появилось и как его можно воспитать в себе, то Вы никогда не поймёте математику. Учёные-математики не могут ответить на этот вопрос, зато на него может ответить биология. Не зная биологии мышления, вы никогда не научитесь думать математически.

Запомните: что для того, чтобы понять физику, недостаточно знать только физику. На многие вопросы физика ответить не может, именно поэтому в этом учебнике активно привлекаются знания из других наук. Помните, что все самые известные учёные были энциклопедистами. Узкие специалисты практически ничего не открывали.

О том, как автор будет излагать мысли в этом учебнике

Перед тем как приступить к изучению физики. Автор расскажет Вам о том, как он излагать свои мысли в этом курсе

Много лет назад, работая с пятилетними малышами и пытаясь объяснить им такие вещи как сложение и вычитание чисел, я натолкнулся на любопытный, но довольно тяжелый для неопытного ума момент.

В то время я имел лишь небольшой опыт работы со столь юными и неимоверно непоседливыми существами. Темой для объяснения было вычитание чисел. Вы помните, как ВАМ объясняли это арифметическое действие? Если нет, то я Вам напомню.

Объяснение вычитания было несложным: на пальцах, а также в столбик учились вычитать из БОЛЬШЕГО числа МЕНЬШЕЕ, то есть 3 — 1 = 2 или 5 — 1 = 4. И вот тут-то шло самое интересное.

Оказывается, что в начальной школе, где это обычно и объясняли, говорили одну очень интересную вещь. Якобы, от большего числа меньшее отнять можно, а вот от меньшего числа большее нельзя, то есть три минус один — можно, а вот один минус три нельзя.

Почему практически все преподаватели начальных классов решились на такой, казалось бы, крайне неправильный подход? Ведь он противоречит пониманию математики. Не трудно ли будет детям потом перестроить свое мышление? Ведь такое объяснение по сути является ничем иным, как педагогическим обманом, недоговариванием.

Оказывается никаких трудностей не возникнет. Наоборот, именно из-за этого подхода дети как раз и усваивают весь материал, научаясь и складывать, и вычитать, и умножать. Суть такого подхода проста. Не нужно объяснять всё и сразу чтобы не перегрузить ученика информацией.

Используя такой подход, педагоги начальных классов руководствуются мыслью, что в начале ребенок должен запомнить что-то одно. Пускай и с огрехами и недомолвками, пускай и не совсем правильно. Ничего страшного.

А вот, когда когда ребенок хорошо усвоит первую тему (например, 3—1=2) то вот тут-то и надо сказать ему о том, что оказывается можно не только из трех вычесть один, но также из одного вычесть три. И далее пошли отрицательные числа.

Если Вы попробуете объяснить ребенку всё и сразу, включая отрицательные числа, то Вы столкнетесь с тем, что дети не поймут и не запомнят тему просто из-за обилия информации.

Не надо объяснять всё и сразу. Объясните что-то одно. Любая новая тема будет корректировать и уточнять весь предыдущий материал. Соответственно, чем больше материала, тем более точный и более научным становится рассказ.

Такой метод подачи материала давайте назовем элементарной педагогикой. Именно на элементарной педагогике будет построен весь этот учебник

У элементарной педагогики есть еще одно прелестное свойство. С ее помощью одни и те же темы можно изучать по нескольку раз. И при этом каждый раз всё глубже и глубже.

К примеру, если мы хотим выучить какой-то иностранный язык, то вначале мы должны взять его целиком, но поверхностно. Во второй раз мы будем изучать этот язык уже глубже, разбирая каждую тему более подробно. На третий раз совсем глубоко, забираясь в дебри грамматики и семантики. И вот так с каждым разом мы будем все глубже и глубже

Приведем пример, как можно использовать элементарную педагогику. Допустим в медицине. Представим себе, что в медицине только пять заболеваний А, Б, В, Г, Д и мы хотим их изучить. Вначале мы поверхностно изучим все пять заболеваний.

Изучив их на первый раз, мы начнем их изучать по второму кругу. Но теперь будем изучать подвиды каждого из заболеваний, то есть А1 и А2, Б1 и Б2, В1 и В2, Г1 и Г2, Д1 и Д2.

Как вы видите мы тот же самый материал начали изучать на более глубоком уровне. Если мы пойдем по третьему кругу, то мы будем уже изучать, так сказать, подтипы у подтипов. То есть заболевание А мы разделим на А1 и А2 и каждый из этих подтипов еще на два. Получится А1.1, А1.2, А2.1, А2.2. В итоге выйдет что на каждое из пяти заболеваний приходится по четыре подтипа.

Так строится обучение через элементарную педагогику. Чтобы не перегрузиться информацией, мы разбираем одну и ту же науку несколько раз, сначала поверхностно, а потом все глубже и глубже. Так будет строится и наш курс.

Один печальный момент элементарной педагогики: есть опасность того, что просмотрев только одну лекцию, вы можете сделать неверное мнение. Ведь каждая лекция будет уточняться с помощью последующих лекций.

Слишком высокий риск того, что если Вы прочитаете лекцию о том, что 3—2 = 1 и при этом не прочитаете следующую лекцию (про 2—3), то всю оставшуюся жизнь вы будет в плену заблуждений, что кроме 3—2 больше ничего не существует.

ЧЕМ ЖЕ ЗАНИМАЕТСЯ ФИЗИКА?

Если говорить простым языком, то физика занимается изучением абстракций природы, а также материальными предметами, из которых состоят эти абстракции. Напрашивается вопрос, что же такое абстракции и что такое материальные предметы?

Мысленно представьте себе нашу вселенную. Условно мы можем разделить ее на материальные предметы и на абстракции. Грубо говоря,

материальные предметы это всё, что мы можем увидеть и потрогать. Это может быть стол, камень, цветок, человек, улитка и тд.

Распознать материальные предметы не сложно. У них есть три важных свойства: все они имеют массу, любой материальный предмет можно разделить на части и, кроме того, любой материальный предмет можно переместить из одного места в другое. Запомните это!

Материальные предметы по другому называют физическими телами либо конкретными предметами

Абстракции или абстрактные явления в отличие от физических тел не имеют массы, не делятся на части и при этом их нельзя переместить. Абстракции нельзя потрогать или увидеть!

Примеры абстракций: холод, давление, прыжок, колебание. Прыжок не имеет массы, прыжок нельзя разделить на части и его нельзя переместить из одного места в другое.

Оказывается, что любая абстракция это взаимодействие нескольких материальных предметов. К примеру, давление. Когда шкаф давит на пол, то здесь происходит взаимодействие шкафа, пола и центра земли, к которому шкаф как раз и притягивается.

Еще один пример, растяжение. Когда мы рукой растягиваем пружину, то здесь происходит взаимодействие пружины, руки, а также стены, к которой пружина прикреплена.

Обратите внимание, что абстракции не могут существовать без материальных предметов, которые слагают эту абстракцию. Смотрите, абстракция «хлопок» это взаимодействие двух ладоней, звуковых волн, а также ушей человека, который всё это слышит.

Если мы мысленно уберем из этой абстракции ладони, которые взаимодействуют, то не появятся звуковые волны (то бишь звук),а значит не будет и самой абстракции.

Любое абстрактное явление мы можем разложить на сумму материальных предметов. Примеры: хождение это взаимодействие наших ног и земли. Стук это взаимодействие двух твердых материальных тел, звуковых волн и наших ушей. Выстрел это взаимодействие ружья, патрона, пороха в патроне и руки человека, которая нажимает на спусковой крючок.

Такой подход, когда мы раскладываем абстракцию на материальные предметы, давайте называть абстрактно-материальным анализом.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Ваше задание: придумайте 10 абстракций и разложите их на материальные предметы. Особой точности пока не требуется.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Итак теперь, когда мы знаем с Вами, что такое абстракции и материальные тела, мы можем четко сказать что физика это наука которая занимается изучением абстракций природы, а также материальными телами, из которых эти абстракции состоят.

АБСТРАГИРОВАНИЕ И АБСТРАКЦИИ

Когда мы говорим о какой-либо абстракции, то мы можем представить ее мысленно. С точки зрения нейрофизиологии всё, что мы можем мысленно представить это наши фантазии. Из этого следует, что абстракции это фантазии.

Обратите внимание, когда мы мысленно представляем какую-либо абстракцию (к примеру, давление), то в этой картинке, которая возникает у нас в голове, мы игнорируем всё кроме нашей абстракции.

Когда вы мысленно видите «давление», (допустим как камень давит на песок), то весь окружающий фон Вы мысленно удаляете. Это можно сравнить с редактирование фотографий в графических редакторах (наподобие adobe photoshop или gimp).

К примеру, у вас есть фотография, где вы стоите на фоне леса. Этот фон вы хотите удалить. Вы вырезаете его из фотографии и оставляет на ней

только себя.

Так вот наш мозг работает подобным образом: он оставляет на фотографии, сохраненной в нашей голове, только самое главное и удаляет, игнорирует всё ненужное (любые другие предметы или абстракции). Такое явления называется абстрагирование.

Все абстракции это абстрагированные фантазии, то есть фантазии, где удалён фон, окружающий эту абстракцию. Если абстрагирование это процесс происходящий внутри нас, значит и абстракции существуют тоже внутри нас. Снаружи нас существуют только сами материальные предметы.

Когда физики рассматривают какую либо абстракцию, то эта абстракция по умолчанию абстрагирована. Это очень удобно. Ведь рассматривать несколько абстракций тяжело.

Абстрагирование помогает нам рассмотреть природное явление так сказать без помех, без других абстракций или материальных предметов

ШИЗОФРЕННЫЕ НАКЛОННОСТИ И ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СПОСОБНОСТИ

Как ни странно, но есть прямая связь между «шизофренными» наклонностями и физико-математическими способностями. Давайте вначале разберемся, что же такое шизофрения и как она проявляется.

Генетическое происхождение шизофрении мы не берем, так как генетику сложно назвать точной наукой. Шизофрения как и многие другие психические расстройства зарождается в детстве, приблизительно до семи лет, то есть тогда, когда у ребенка еще нет логического мышления. Логическое мышление появится лишь, когда ребенок пойдет в школу. Именно оно мешает возникновению любого психического расстройства. Итак, что же нужно для того, чтобы проявилась шизофрения? Если мы будем наблюдать за семьёй, где у ребенка потихоньку проявляется шизофрения, то мы заметим несколько интересных явлений.

Первое это эмоциональная холодность родителей у «шизофренного» ребенка. И она действительно поражает. В таких семьях родители никогда ни за что не извиняются, даже если они сами в чем-то виноваты. Им проще скинуть вину на ребенка. К примеру, родитель взял пульт от телевизора, куда-То его положил, забыл об этом и первой реакцией такого родителя, когда он не найдёт пульт, это обвинить во всём ребенка. Если же такому родителю докажут, что это он взял пульт, то родитель просто отшутится, но так и не извинится.

Такие родители редко обнимают и редко целуют своих детей либо вообще этого не делают. Частенько в таких семьях не принято говорить «привет» и «пока». Довольно распространено, когда ребенок в такой семье называет родителя по имени.

Второе, что характерно для семей, порождающих шизофрению, так это материальная необеспеченность и маленькая жилплощадь, которые усугубляют отношения в семье.

Представим себе семью из трех человек. Мать, отец и ребенок 5 лет. Из-за маленького дохода в семье постоянные скандалы. Маленькое жилье еще больше нагнетает обстановку. Почему, спросите вы? Потому что, если бы у них была большая жилплощадь, то после скандала каждый мог бы закрыться в своей комнате и просидеть там до тех пор, пока агрессия не утихнет. Однако когда жилплощадь мала, то воюющие стороны постоянно в течение дня наталкиваются другу на друга, подливая еще больше масла в огонь, что нередко может привести к рукоприкладству. К примеру, уставший от скандалов муж, от горя напьётся и, как результат, побьёт жену и ребенка. После баталий муж уйдет на работу и сможет выплеснуть свою агрессию там, а вот жена выплеснет агрессию на того, кто рядом, то есть на ребенка.

Очень часто шизофреники, описывая свое детство, говорят о постоянных ЕЖЕДНЕВНЫХ, а иногда ежечасных унижениях. Нередко они слышат от родителей фразы наподобие «чтоб ты сдох! / зачем ты родился (лась)!… / Надо было тебя удавить еще в детстве!».

Надо сказать, что шизофреники воспринимают своих родителей как опасность, как хищника или врага и постоянно ждут от них подвоха.

Довольно часто родители шизофреников страдают алкоголизмом.

Какие «ингредиенты» необходимы для того, чтобы проявились признаки шизофрении? Во-первых, необходимо чтобы это моральное и физическое давление родителей на ребенка, было ежедневным (а точнее ежечасным), а во-вторых, необходимо, чтобы ребенок ощутил угрозу существования (то есть так много унижений и избиений, что у ребенка запустился инстинкт самосохранения. Инстинкт самосохранения запускается лишь при наличии реального хищника, реальной опасности).

Ребенку пять лет, а это значит, что он не сможет физически (на своих двоих) уйти от ежедневной опасности. Вариант самоубийства как способ уйти от опасности тоже исключен. Ребенок еще не знает, что он смертен.

Давление с каждым днем растет и маленький человечек чтобы защититься от этого давления, уходит в свои фантазии (то есть в себя, в свой внутренний мир). Представьте себе, что реальность это одно измерение, а фантазии (они же мечты, грезы, картинки в голове) это другое измерение (как в фантастическом фильме). В это «другое» измерение мы можем переместиться, чтобы укрыться от хищников нашего мира.

«Для чего ребенок уходит в мир фантазий?» — спросите вы. Я отвечу Вам: Фантазии служат ребенку ракушкой, «домиком», где можно спрятаться в любое время от любого врага. Там ему спокойно и безопасно, там он чувствует себя нужным. К сожалению, чем дольше там пребываешь, тем неохотнее возвращаешься. И вот однажды врата между измерениями захлопываются и ты остаешься там навсегда

Довольно часто дети-фантазёры играют сами с собой. В реальности такие дети не могут постоять за себя (их никто этому не научил), но в своих играх они видят себя всемогущими и способными дать отпор. В своих играх они генералы или могущественные волшебники, богатейшие люди или мастера кунг-фу, императоры или даже злодеи, которые могут сделать другому больно.

Давайте поглядим как работает механизм шизофрении. Рассмотрим два вида расстройства

КАТАТОНИЧЕСКАЯ ШИЗОФРЕНИЯ (F20.0)

Представьте себе курицу, которая ходит по улице и выклёвывает из земли насекомых. Если Вы погонитесь за этой курицей, то она отчаянно от Вас побежит, но если Вы её поймаете, то здесь Вы увидите своеобразные чудеса. Схватив курицу руками, вы заметите, что она замерла. Когда вы опустите курицу на землю, то увидите, что курица никуда не бежит. Она словно окаменела. Пройдёт еще несколько минут, курица придёт в себя и побежит прочь. Такое явление встречается только у травоядных. Оно называется катаплекси́я. Катаплексия это состояние это когда животное под влиянием испуга словно каменеет и не реагирует на внешние раздражители. Природа создала такое состояние, вероятно, потому, что хищникам довольно тяжело догнать травоядное. 10 раз гепард должен гнаться за антилопами, но только 1 раз будет успешным. Можно сказать, что катаплексия это некий подарок, которые сделала природа для хищников, некая уверенность в том, что жертва не убежит.

Кататоническая шизофрения, по сути, есть ничто иное, как человеческая катаплексия. Если родитель ведёт себя как хищник, если родитель считает, что может делать со своим ребенком всё, что вздумается (унизить, ударить, забрать личные вещи или прочитать дневник), то ребёнок от испуга замирает. Он не может пошевелиться, потому что не знает, как справиться с таким врагом. Ребенок просто сдаётся. И действительно, кататонию часто называют «восковой гибкостью», потому что человек в этом состоянии не управляет своим телом. Оно подобно воску или пластилину, из которого окружающие люди могут лепить, что угодно. Посадите кататоника в неудобное положение и он может просидеть так несколько недель.

ПАРАНОИДНАЯ ШИЗОФРЕНИЯ (F20.2) несколько «легче», чем кататоническая. Если при кататонической шизофрении пациент полностью уходит в мир фантазий, то при параноидной он уходит не полностью. Он и там и тут (так сказать «ворота между измерениями открыты»). Грубо говоря, пациент «два часа здесь, два часа там» либо «на границе двух измерений». К примеру, пациент разговаривал с вами и неожиданно «провалился в другое измерение», то есть включились патологические фантазии. Он уже не будет ни видеть и ни слышать вас. К примеру, он видит как к нему подходят люди, которые много лет назад умерли. Он будет их слышать, он будет их видеть, будет чувствовать их запах, он даже будет ощущать их прикосновение. Если они сделают ему больно, то он ощутит это. Он даже попытается отбиваться от них. Но как всё это будет выглядеть со стороны? Человек смотрит в пустое пространство, затем с кем-то разговаривает и от кого-то отбивается. Со стороны, конечно, это будет выглядеть странно. Такие патологические фантазии называют галлюцинациями. А то, как пациент пытается словами объяснить реальность своих галлюцинаций, называют бред.

Боязнь людей у шизофреников

Из-за постоянного морального и физического давления, родители шизофреника становятся для него объектом страха. Одна их фигура или мысль о них, вызывает у него патологический ужас. Они не приучили ребенка любить их. Они приучили бояться их, ненавидеть их. Ребенок, который будет бояться и ненавидеть родителей, тем паче будет бояться и ненавидеть других людей, ведь ему не объяснили «а что с ними делать?» и «как с ними общаться?». Такой ребенок будет испытывать либо страх либо агрессию — знакомые ему модели поведения. Взгляд обычно выдает шизофреников. Они боятся людей, поэтому избегают телесных контактов в том числе визуальных. Обратите внимание, шизофреники почти всегда отводят глаза, когда вы смотрите на них. Нередко они глядят как бы исподлобья, с наклоненной вперед головой как бы «из-под бровей». Разговаривая с кем-то, они упорно смотрят куда-то в сторону, как будто смотрят в «подмышку».

Итак, представьте себе человека, который боится людей. Как вы думаете сможет ли он заняться работой, которая связана с общением? Сможет ли такой человек к примеру, работать гидом или социологом? Интересно ли будет такому человеку заниматься деятельностью, в которой требуется общаться с людьми? Я думаю, ответ понятен. Конечно же, нет. Шизофреники которые боятся людей не смогут заниматься вещами, при которых нужно контактировать с людьми.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что именно хорошо развитые фантазии являются грунтом, на котором строится физика и математика, а сами эти фантазии являются частью шизофренных или шизоидных явлений. Вот поэтому шизоидам так легко дается математика или физика. Можно сказать, что они «видят математику в своей голове». Они превратили свои шизоидные черты в способности. Возьмите это на вооружение. Представляйте любую абстракцию в своей голове, фантазируйте и физика вам покажется не сложнее таблицы умножения.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Надо сказать, что боязнь людей характерна не только для шизофреников, но и для шизóидов. Можно привести такую аналогию: если шизофрения это концентрированный сок, то шизоидность это сок, разбавленный литром воды. Шизоидов всегда больше, чем шизофреников. В отличие от шизофрении шизоидность это не болезнь. Это патология характера.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Однако у шизоидных наклонностей есть и свой минус. Шизоиды и шизофреники частенько не различают, где фантазии, а где реальность. Как результат, свои фантазии они считают чем-то реально существующим. По сути, явления ВНУТРИ СЕБЯ они считают чем-то ВНЕ СЕБЯ. Можно сказать, что они выносят внутренние явления наружу. Давайте назовем это психической трансгрессией (от латинского transgressio — пересечение, переход).

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Приведем пример. Шизоид пришел устраиваться на работу. Поднимаясь по лестнице, он мысленно в своих фантазиях представил как его унижает начальник. Разумеется, когда наш герой пришёл к начальнику, то уже был к нему негативно настроен. Мало того, наш герой уже ненавидел этого начальника. В результате, даже не договорившись о работе, наш герой разворачивается и с недовольным видом идёт домой, на чём свет стоит проклиная этого начальника. Обратите внимание, сам шизоид даже не замечает, что скандал с начальником произошел в его фантазиях и что в реальности начальник хороший человек.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

К сожалению, в физике и математике довольно часто возникают явления подобной психической трансгрессии. Многие явления, которые существуют внутри человека, физики считают или считали чем-то вне человека. Например, цвета, звук, теплота, тень и тд. Эти явления можно понять только, если мы знаем биологию и психологию человека. В последующих лекциях мы будем использовать биологический подход к изучению физики, то есть будем выискивать психическую трансгрессию в физических явлениях. Ведь так много явлений нельзя объяснить физикой, однако можно объяснить биологией. Психическая трансгрессия, к сожалению, это одно из больных мест физики.

НЕМНОГО О СЛОВАХ И ФИЗИЧЕСКИХ АБСТРАКЦИЯХ

Чуть ранее мы с Вами сказали, что абстракции это взаимодействие двух или более материальных тел. К примеру, падение, хлопок, трение, вспышка и так далее. Вообще все абстракции мы можем разделить на простые и сложные

Простые абстракции это взаимодействие небольшого количества материальных тел. Пример простой абстракции — давление. Когда камень давит на мокрый песок, то происходит взаимодействие камня, песка и центра земли, который как раз и притягивает этот камень к себе. В среднем три взаимодействующих предмета.

Сложные абстракции состоят из огромного количества материальных тел. Сложные абстракции можно разложить на несколько простых. Пример сложной абстракции — рисование. Здесь разнообразные мышцы руки взаимодействуют с бумагой, с кисточкой для рисования (держат кисть), с красками, а также с водой для разведения красок. Одним словом, процесс рисования состоит из огромного количества действий, а точнее взаимодействий.

Как ни странно, но наш язык может быть помощником в поиске абстракций. К примеру, глагол всегда передает абстракции. Например, я рисую, он читает, мы бегаем. В этих предложениях мы видим взаимодействие людей и окружающих предметов. К примеру, предложение «Мы бегаем» это взаимодействие огромного количества мышц наших ног с землёй, а также взаимодействие наших ног и нашего туловища, ведь когда мы бегаем, по сути, мы с помощью наших ног переносим наше туловище из одного места в другое. Ноги как бы являются посредником между туловищем и землёй.

Кроме глаголов, абстракции передаются прилагательными, наречиями, причастиями, а также нематериальными существительными (чаще всего, такие существительные оканчиваются на -ИЕ или -НИЕ, например, рисование, чтение, курение).

Примеры абстракций:

прилагательные — плотный, твёрдый, жидкий

глаголы — тереть, давить, гореть

существительные — трение, давление, горение.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Придумайте 15 абстракций (5 прилагательных, 5 существительных и 5 глаголов) и разложите эти абстракции на материальные предметы.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

НАБЛЮДАТЕЛЬ И АБСТРАКЦИИ

Выше мы с Вами упоминали, что наши фантазии это всё, что существует только в нашей голове. Говорили мы также о том, что люди способны редактировать эти фантазии. Мы установили, что абстракции также являются нашими фантазиями и существуют внутри нас, а не снаружи.

Снаружи существуют только материальные предметы, слагающие абстракцию. Когда мы говорим, к примеру, о такой абстракции как давление, то, во-первых, мы её мысленно видим, а также мысленно игнорируем всё, что находится вокруг этой абстракции (то есть любые другие материальные предметы или другие абстракции). Такое явление мы назвали абстрагированием.

Обратите внимание, что если абстракции существуют в головах людей, то для того, что они существовали, должны быть люди. И действительно, если бы на земле не существовало людей, то не существовало бы и абстракций. Например, если бы не было живых существ, то не было бы и холода. Это не значит, что не было бы низких температур. Не в этом суть. Просто не существовало бы того, кто мог почувствовать эту низкую температуру, запомнить это состояние, а также создать само слово «холод».

Даже когда Вы сейчас пытаетесь мысленно представить холод на планете, где нет живых существ и холод, то это не более чем ваша фантази. Это не происходит в реальности.

Если бы весь мир был населен народом камней, то они не знали бы о холоде, так как им даже нечем было ощутить этот холод.

Представьте себе человека, который родился слепым. Как бы Вы ему не пытались описать такие зрительные абстракции как свет, тень или зеленый оттенок у вас ничего не получится. Для такого человека это просто слова. Его глаза не «сфотографировали» это явление, поэтому он будет вынужден принять на веру, что такие вещи как цвета или темнота существуют.

Из этого мы можем сделать вывод, что абстракции существуют только только тогда, когда есть человек, который их наблюдает. Можно сказать, что абстракция это взаимодействие нескольких материальных тел, а также наблюдателя, который видит, слышит или чувствует эту абстракцию.

Например, «хлопо́к» это взаимодействие двух ладоней, а также глаз и ушей наблюдателя, которые всё это замечают. Если бы люди от природы не видели и не слышали, то «хлопок» бы для них просто не существовал. Вот почему люди так долго не могли догадаться, что помимо электричества существует и магнетизм. Электричество мы можем ощутить своими органами чувств, а вот для того, чтобы почувствовать магнетизм, у нас, к сожалению, органов чувств нет.

АБСТРАКЦИИ И НАУКИ

Из огромного множества абстракций, которые нас окружают физика занимается лишь теми, которые связаны с природой вокруг нас. Прелесть физики в том, что она все окружающие процессы (а всё это сложные абстракции) раскладывает на простые абстракции. А каждую простую абстракцию в дальнейшем мы можем разложить на несколько взаимодействующих материальных тел.

Сложными абстракциями занимаются в основном гуманитарные науки. К сожалению, на начало 21 века физика лишь на доли процента проникла в науки, связанные с человеком. А ведь эти науки изучают сложные абстракции, которые тоже легко можно разложить на более простые.

Гуманитарные науки довольно субъективны. Очень сложно в них говорить о точности, но если мы будем гуманитарные абстракции объяснять с помощью физики, то вся эта наука становится проверяемой и достоверной. Такой подход, когда науку делают более точной с помощью добавления к ней физики, называется физикали́зм. Автор этого учебника ярый сторонник физикализма.

Итак, подытожим, физика это наука, которая занимается изучением абстракций нашей природы, разложением сложных абстракций на простые, а также изучением связи между абстракциями и материальными телами.

АБСТРАКЦИИ И РАЗДЕЛЫ ФИЗИКИ

Итак, мы с Вами сказали, что абстракции это взаимодействия нескольких материальных тел и наблюдателя. Можете ли Вы представить, что два материальных телах будут взаимодействовать, находясь на расстоянии двух километров друг от друга? Я думаю, не можете.

Для того чтобы два тела стали взаимодействовать, они должны двигаться по направлению друг к другу, пока они, наконец, не прибудут к месту встречи, а точнее к месту взаимодействия. Невозможно, чтобы два бильярдных шарика ударились друг о друга, если они стоят неподвижно на расстоянии два метра друг от друга.

Когда мы наступаем ногой на мокрый песок, то замечаем как потихоньку наша нога начинает проваливаться в него, а значит здесь взаимодействие сопровождается движением материальный предметов. И действительно какое бы мы взаимодействие не взяли, то всегда оно сопровождается движением. Движение будет либо перед взаимодействием, либо во время взаимодействия, либо после него. Двигаться будут практически все материальные тела, которые взаимодействуют.

В русскоязычной физике на начало 21 века используют термин «сила» как синоним слову «взаимодействие». Почему же «взаимодействия» ни с того ни с сего начали называть «силами»? Дело в том, что термин «взаимодействие» английский и по-английски он будет звучать как FORCE, который буквально можно перевести как «воздействие, влияние». Кроме того у этого слова есть еще перевод «сила» (а точнее «силы»), но не в смысле «человеческая сила». Здесь имеется в виду «вооруженные силы». Например, air force — военно-воздушные силы. По сути, русские физики взяли неверный перевод. Из-за того, что термин «взаимодействие» заменяют термином «сила», многие студенты и школьники, изучающие физику, думают, что под словом «сила» подразумевается что-то вроде «человеческой силы». В результате их знание физики остаётся на уровне орангутана.

Итак, когда Вы будете слышать термин «сила», то мысленно в голове заменяйте его словом «взаимодействие» (воздействие») и всё сразу станет понятным.

Мы с вами сказали, что любое взаимодействие материальных тел сопровождается движением этих материальных тел. Раздел физики, который изучает взаимодействия, движения и всё, что с ними связано, называется механикой. Кроме механики, к физическим наукам относят термодинамику и молекулярную физику (термодинамика изучает всё, что связано с температурой, теплом и холодом, а молекулярная физика изучает всё, что связано с молекулами, то есть частицами, из которых состоит Вселенная и которые в несколько миллиардов раз меньше размеров человека).

Вот еще науки, из которых состоит физика: аэрогидромеханика (изучает взаимодействия, а также движения жидкостей и газов), электродинамика (изучает движение электричества), физика волновых процессов (изучает звук, свет и волны), атомная физика и ядерная физика (атомная физика изучает кирпичики, из которых сделаны молекулы — атомы, а ядерная физика изучает все процессы, которые происходят в ядрах этих атомов), квантовая механика (изучает процессы, которые много меньше размеров атомов). Вот основные физические науки. Надо сказать, что физика включает многие другие науки, однако с ними мы познакомимся позже.

ХИМИЧЕСКИ-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД

К ИЗУЧЕНИЮ ФИЗИКИ.

Химия это наука, которая изучает вещества, из которых состоит мир, а также то, как эти вещества совершают превращения из одного в другое. Многие разделы физики так тесно переплетены с химией, что сложно понять, где мы находимся: в пределах физики или в пределах химии?

Химия использует один очень интересный подход к изучению природы, который мы у нее позаимствуем — она объясняет природные явления с помощью законов атомного мира. К примеру, для того, чтобы овощи на грядке росли необходим свет. Но для чего? Всему виной фотосинтез. Фотосинтез, как вы помните, это когда растение использует свет, воду и вещества из почвы, для того чтобы создавать себе питание и расти. Свет при фотосинтезе необходим для того, чтобы расщеплять воду. Водород, вещество, которое получается после этого расщепления, очень важен для растения, ведь без него растение не сможет создавать такое вещество как глюкоза. А без глюкозы растение просто умрёт с голоду.

Итак, для того, чтобы понять как растут овощи, химики обращаются к законам атомного мира. Именно такой подход мы с Вами будем использовать, даже если будем изучать физические явления, которые в миллиарды раз крупнее любого атома (например, устройство лампочки или принцип работы двигателя).

МАТЕМАТИКА И ЕЁ СВЯЗЬ С ФИЗИКОЙ.

Благодаря появлению математики физика стала одной из самых точных наук, известных человечеству. Математика дала миру счёт и способность все окружающие явления записывать числами. Для того чтобы постичь истинную роль математики мы должны, как же она появилась. Мало того, мы должны понять, какие мутации должны были произойти в головном мозге пещерного человека, чтобы он начал улавливать математические явления. Поняв это, мы сможем находить математику вокруг себя.

Многие школьники и студенты испытывают значительные трудности при изучении математики. Причина этого в том, что им просто не объяснили связь математики и реальности. Большинство студентов, которые имеют проблемы с математикой, считают, что природа и математика никак не связаны.

НЕБОЛЬШОЙ ЭКСКУРС В МАТЕМАТИКУ

Многие слишком самоуверенные студенты думают, что математику можно постичь оставаясь только в рамках математики. Однако на определенном этапе их изучение математики остановится, потому что многие явления (к примеру, точка, прямая или пространство) математика объяснить не может. Однако, то, что не может объяснить математика с легкостью могут объяснить другие науки. На самом деле, границ между науками не существует. Мы сами проводим эти границы, для того чтобы не перегрузить себя любимого лишней информацией.

Поэтому внимательно изучите всё, что мы будем с Вами проходить, даже если Вам кажется, что это не имеет отношения к физике или математике. Пропустив этот материал, вы не сможете понять наши дальнейшие лекции.

ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЯВЛЕНИЯ МАТЕМАТИКИ

(Появление языка. О психолингвистике)

Что такое психолингвистика? И кто ей занимается?

Если сказать просто, то психолингвистика это наука о том, как связан наш внутренний мир с нашим языком.

Под внутренним миром понимается не кишечник, почка или селезёнка, а наша с вами душа (по-научному «психика»). Внутренний мир это то, что можете ощутить только Вы сами. Если Вам грустно, только Вы сами это чувствуете, и никто другой. Если порезали палец, другой не сможет это по настоящему ощутить. Он будет лишь приблизительно вспоминать то, как он сам чувствовал эту боль. Если Вы подумали про вкусные булочки, что продаются в кафе за углом, никто из окружающих людей не будет знать о ваших мыслях. Когда вы сидели в школе за партой и мечтали, засмотревшись в окно, никто не видел ваших мечтаний, это видели только Вы сами.

Всё это происходит в мире, который кроме Вас самих никто не способен увидеть. Изучением этого загадочного мира как раз и занимается наука психология. Изучением языков занимается лингвистика (иначе ее называют языкознанием, языковедением). В отличие от этих двух наук, науку психолингвистику интересует вопрос, а какая связь между языком человека и его внутренним миром.

Взгляните на компьютер. Как вы считаете, появилось бы слово «компьютер», если бы не изобрели предмет «компьютер»? Могло ли появиться слово «фломастер» (эти девять звуков), если бы не было реального предмета (фломастера)? Хм-м-м. Вряд ли. В языке появляется слово только тогда, когда в реальном мире ему соответствует реальный предмет.

Пример, появился реальный предмет «машина» и сразу в языке появилось слово «машина». Изобрели пароход и появилось слово «пароход». Древние греки пароход не изобретали, не было у них такого предмета, значит и слова такого тоже не было. Вот как всё красиво. Но есть одно но!

Так ли вы уверены, что все люди одинаково видят предметы нашего мира? Попросите, человека, который боится змей, описать змею, которая ползает в серпентарии. Он опишет ее словами, как что-то гадкое, страшное, огромное и смертельно опасное, и если бы вы никогда не видели ужа, то представили бы себе его, как десятиметровое чудовище, готовое вами позавтракать в любой момент.

А теперь спросим человека, который змей любит. Он опишет вам эту же самую змею, как самое милое на земле существо. Как же это так, оба видят одну и ту же змею, но называют ее совершенно по-разному? Предмет (змея) один и тот же, а вот слова разные.

Весь секрет в том, что слова нельзя полностью приравнять к предмету (то есть к вещам, существам) нашего мира, потому что между словом в языке и предметом в реальном мире существует посредник. Да-да. И этим посредником (так сказать фильтром) является наша психика (она же душа, она же внутренний мир).

Когда мы говорим какое-либо слово, у нас в голове на несколько миллисекунд появляется краткий фильм (картинка), в котором мы видим предмет, который прячется за этим словом, а также всё, что мы об этом предмете знаем. Когда мы говорим «телефон», то у нас в голове на миллисекунду появляется краткий фильм об этом предмете (о телефоне) и мы незамедлительно вспоминаем, что это. Но обратите внимание, картинки одного и того же предмета в голове у каждого человека немного отличаются. Вот здесь-то и возникает путаница.

Нарисуем то, что мы узнали (Рис.1)

Вывод из всего вышесказанного такой: когда два человека говорят одно и то же слово, не факт, что они говорят об одном и том же предмете. Ведь каждый из них представляет этот предмет по-разному. К примеру, слово «любовь». Один человек говорит слово «любовь» и представляет в голове картинку, где ЕГО любит кто-то. Второй человек говорит слово «любовь», но уже представляет, что ОН кого-то любит. Слово одно, но две разные картинки и соответственно два разных предмета.

Сколько картинок, столько и предметов (понятие «предмет» мы подразумеваем в физическом смысле, то есть «физическое тело». Предметом будет и стул, и и животное, и человек, и рука).

Когда Вы говорите «телефон», в вашей голове возникает краткий фильм, где главный герой — именно Ваш собственный телефон. Но когда слово «телефон» говорит старушка, скорее всего, она представляет в голове картинку домашнего телефона (с проводом, с трубкой и большими кнопками). Это значит, что Вы и старушка, говорите одно и то же слово, но им соответствуют совершенно разные предметы (как по форме, так и по содержанию).

Еще раз закрепим: когда мы говорим слово, в голове возникает картинка, в реальном мире этой картинке соответствует предмет. Запомните эту цепь

СЛОВО — КАРТИНКА — ПРЕДМЕТ.

Огромное количество ошибок при изучении иностранных языков связано как раз с незнанием этой психолингвистической цепи.

Пример, многие русские не могут понять английскую фразу she visited me last night (дословно «она навестила меня прошлой ночью»). В России ночью никто не навещает. Проблема здесь обстоит не в том, что англичане такие некультурные и приходят в гости за полночь. Нет! Дело в том, английская ночь, то есть night [nait], это не то же самое, что русская ночь. И действительно, английская ночь это время где-то с 22.00 до 24.00 — всего два часа. Русская же ночь длится с 24.00 где-то до 6.00, то есть когда англичанин говорит «ночь» у него в голове рисуется одна картинка, одно представление об этом, а у русского совершенно другое представление, другая картинка. По сути, они говорят совершенно о разных предметах. Именно поэтому английской ночью в гости прийти можно, а вот русской ночью нельзя.

Обычные лингвисты делают часто такую ошибку — полностью приравнивают слово русского языка к слову из иностранного, то есть ставят, к примеру, между словом night и ночь знак «равно» night = ночь. Это значит, что они приравняли между собой не только слова, но и мысленные картинки этих предметов, а значит и сами предметы. Психолингвисты такое никогда не сделают. В крайнем случае они поставят знак «приблизительно равно» (то есть чем-то похоже, а чем-то не похоже). Night ≈ ночь.

Так вот, оказывается, тут-то и начинается самое интересное. Разные картинки могут прятаться не только в словах из разных языков. В одном языке два человека могут произносить одно и то же слово, но прятать за ним совершенно разные смыслы (картинки). По этой причине часто возникают недопонимания. Это очень хорошо знают семейные психологи. Недопонимания в семьях, причиной которых очень часто бывает то, что супруги говорят одно и то же слово, но за каждый из них рисует за ним свою картинку. Такие недопонимания возникают между взрослыми и детьми, между преподавателями и учениками и что нам больше всего интересно, такие недопонимания могут возникнуть между учёным — между Фрейдом и Фроммом или между Эйнштейном и Бором. Но часто ли ученые задумываются о психолингвистике вопроса. Ведь может быть и такое, когда за совершенно разными словами, люди прячут разные картинки. К примеру, физиолог и лингвист могут очень долго спорить на тему психолингвистика. Первый из них будет оперировать сеченовским словом «физиологический след», второй будет бросаться словом «концепт». Пока в итоге они не поймут, что за разными словами они имели в виду одно и то же явления, один и тот же предмет. «Физиологический след» и «концепт» это слова синонимы. Вот причина их недопонимания. Каждый из них занимался только фантиками у конфеты (то есть словами) и никто так и не удосужился заглянуть в содержимое этой конфеты (в картинку, в смысл).

Итак, таких видов недопонимания, как мы выяснили, может быть два: первый — это когда за разными словами люди прячут одинаковую картинку. Из-за этого им кажется, что они говорят о разных вещах, хотя в реальности об одной и той же (пример «физиологический след и концепт»). И второй — это когда люди используют одно слово, но товарищ А рисует за этим слово картинку А, а товарищ Б рисует картинку Б (пример «с телефоном старушки»)

Из этого можно сделать вывод, известный философам уже много сотен лет «язык мой — враг мой». Слова это только фантики конфетки. Не обращайте внимание на фантики, обращайте внимание на то, что прячется под ними.

Очень часто в физике возникали споры, именно из-за того, что учёные не удосужились спросить, а какой смысл прячется за словами оппонента. Произносили разные слова, но прятали за ними одну и ту же картинку. Зная основы психолингвистики, Вы не попадёте в такую ситуацию и всегда будете внимательно относится к словам, которые другие люди говорят и пишут. Знание основ психолингвистики это понимание того, как работает язык. Математика и языки сконструированы по одному и тому же принципу. Его можно назвать принцип шифровки. За словами и математическими формулами зашифрованы определенные картинки. Главное понимать, что разгадывать эти шифры. Поймите это и математика откроется Вам.

ОТКУДА БЕРУТСЯ «КАРТИНКИ В ГОЛОВЕ»?

В организме человека есть пять удивительных приборов (рис. 2). Это глаза, уши, нос, язык и «телесное чувство» (сюда входят кожа, интéрорецéпция (то есть ощущение собственных внутренних органов) и прóприорецéпция (ощущение собственных мышц)).

Каждый из этих приборов может одновременно работать как фотоаппарат и как монитор. Разберём это на примере глаза. Если мы увидели какой-то материальный предмет, то после этого мы можем закрыть глаза и мысленно представить его. Это значит, что наши глаза «сфотографировали» этот предмет (запомнили его), а в дальнейшем воспроизвели эту фотографию.

Посмотрите на свою руку. А теперь закройте глаза и попытайтесь увидеть её. Вначале ваши глаза сработали как фотоаппарат, а затем воспроизвели картинку словно монитор. Прелесть глаза в том, что он во много раз меньше, чем монитор или фотоаппарат.

Надо сказать, что, сфотографировав предмет, глаза создали ничто иное, как «картинку в голове», то есть графический файл, который мы держим в своей памяти. Именно эти графические файлы прячутся за словами. Вообще, запоминать и сохранять «файлы» могут все семь сенсоров. Вспомните, как вы можете один раз услышать мелодию и через день, моясь в душе, вспомнить её. Ваши уши сначала запомнили мелодию (то есть звуки), а потом воспроизвели её. Ваши уши могут работать и как фотоаппарат, и как монитор.

Если вы порезались, то ваше тело запомнит это ощущение. Когда вы будете смотреть фильм, где крупным планом показывают порезы, то ваше тело попытается воспроизвести подобное ощущение. Вам покажется, что порез возник у вас, и появится неприятное чувство. Ваше тело подобно фотоаппарату «фотографирует», запоминает любые состояния и в дальнейшем словно монитор воспроизводит эти состояния по необходимости.

Точно так же, мы можем запомнить вкус апельсинов, а потом возвращаясь из магазина, во рту почувствовать этот вкус. Наш мозг «вспомнит» вкус апельсинов. Та же история с запахами.

КАК ПОЯВИЛСЯ ЯЗЫК? ДЛЯ ЧЕГО НЕОБХОДИМ ЯЗЫК?

Давайте вспомним, что когда мы с Вами произносим какое-либо слово, то у нас в голове на доли секунды возникает картинка о том, что это за предмет, где мы его используем или откуда он взялся.

Можно сказать, что мы видим мини-фильм, представляющий из себя описание этого предмета. Эти мини-фильмы («картинки в голове») мы создаем в своем мозгу, фотографируя окружающий мир с помощью 7 наших органов чувств (это глаза, нос, язык, уши «телесное чувство» (то есть кожа, интерорецепция и проприорецепция)).

По сути, наши «картинки в голове» это файлы (звуковые, зрительные, кожные и т.д). Сумму всех этих файлов мы называем памятью. В связи с появлением этих картинок у людей возникла проблема: собственные картинки мы можем увидеть, но как их передать другому?

К примеру, один питекантроп увидел приближающегося хищника, он запомнил эту ситуацию (то есть сфотографировал своими сенсорами). Но как передать эту картинку другим сородичам?

К счастью, люди нашли выход из ситуации. Они научились превращать свои «картинки» в звуки. Рассмотрим это поподробнее. Первый человек превращает картинки в звуки (то есть в слова), отправляет эти звуки второму, а второй человек производит дешифровку, то есть превращает слова обратно в картинку в голове (при условии, что такая картинка у него в голове есть).

Пример. Два человека в детстве (еще до того, как научились говорить) сфотографировали предмет «ложка», а это значит, что если первый скажет второму слово «ложка», то второй представит этот предмет и наоборот.

Из этого можно сделать простой вывод: язык это шифровальный аппарат. Мы видим картинку в голове, шифруем ее в слово, отправляем другому, а он обратно расшифровывает слова в картинку.

Когда человек превращает картинки в слова по-научному это называется экспрессивная речь. А когда наш герой, наоборот, слова превращает в картинки, то это рецептивная (=импрессивная) речь (рис. 3).

Обратите внимание, когда мы произносим слово, то мы видим «картинку в голове», но когда мы произносим текст, то нашей голове возникает целый «фильм»

Умение превращать «картинки» в слова, а также слова в «картинки» называется вторичным гнозисом. Разумеется, чтобы работать с превращениями наших «картинок в голове», необходимо, чтобы они прочно сохранились в нашем мозге, поэтому вторичный гнозис немыслим без долговременной памяти.

При нарушении вторичного гнозиса у человека нарушается речь: либо он видит «картинки», но не может их превратить в слова, либо человек слышит слова, но не может их расшифровать, не может увидеть за ними «картинку».

Помимо вторичного гнозиса существует и первичный гнозис (это когда мы видим какой-либо предмет рядом с собой и при этом знаем, что это за предмет, где он используется и как он связан с нами). По сути, когда мы видим какой-либо предмет, то в нашей голове возникает мини-фильм о том, что это за предмет и для чего он нужен. Можно сказать, что мы любой предмет вне нашего тела расшифровываем «картинкой», «фильмом в нашей голове».

Если эта функция будет нарушена (это знают все врачи-неврологи), то человек будет смотреть на любой предмет, то не сможет понимать, что это такое. Услышав скрип двери, человек не сможет распознать, с чем связан этот звук, не сможет расшифровать его.

Обратите внимание, что и первичный и вторичный гнозис представляют из себя процессы шифровки и дешифровки. Вместе их можно называть словом «гнóзис»

Итак, мы с Вами познакомились с двумя мозговыми функциями: гнозисом (гностической функцией) и мнезисом (или мнестической функцией), то есть памятью.

О ТОМ, КАК ПОЯВИЛОСЬ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ

На истории возникновения математики можно проследить появление человеческого мышления (то есть мозговых функций). С точки зрения нейрофизиологии, прелесть математики в том, что она вмещает в себя все виды мозговых функций человека. Можно сказать, что математическое мышление это мышление в принципе. Математически мыслить это значит мыслить вообще

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Термин «мышление», к сожалению очень неточный. Под ним разные авторы подразумевают совершенно разные явления, поэтому разумно было бы отказаться от этого термина и заменить его более точным «МОЗГОВЫЕ ФУНКЦИИ»

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Итак, первое, что математика научилась делать это, конечно, считать. Разберем, что из себя представляет счёт.

Обратите внимание, что считать мы можем только одинаковые предметы (например, яблоки), по сути, мы можем считать лишь повторяющиеся предметы.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Предметы из разных групп мы можем считать при условии, что мы их объединили вместе по какому-то признаку (например, мы можем посчитать вместе яблоко, карандаш, стол и собака, если назовем их материальными телами и тем самым посчитаем количество этих материальных тел).

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Если предметы повторяются это значит, что первый из них является как бы шаблоном для остальных. Перед тем как посчитать, мы мысленно в голове накладываем этот шаблон на остальные, видим, что они совпадают, и лишь потом считаем.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

То, что мы накладываем предыдущую картинку на последующую можно проверить экспериментально. Возьмите белый ватман. В его левом углу напишите чёрными буквами слово «кошка». 10 секунд неотрывно смотрите на это слово, а затем резко переведите взгляд в любое другое место на ватмане. Вы увидите отпечаток этого слова. Это не магия, это нейрофизиология нашего мозга. То же самое произойдёт, если вы переключите телеканал-1, где написано слово «новости», на телеканал-2. Когда вы включите телеканал-2, то на экране останется след от слова «новости».

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Итак, дальше происходит самое интересное. Когда мы «мысленно» накладываем первую картинку на все остальные, то всегда ощущаем движения в глазах. Попытайтесь посчитать что-либо перед собой и обратите внимание на ощущения в своих глазах. Когда мы видим один единственный предмет, то наш глаз как бы «выдвигается» вперед, чтобы лучше его разглядеть. Именно это состояние мы называем «один». Да-да, именно состояние (телесное ощущение). Когда мы перекидываем взгляд, то мы это ощущение называем «два». А дальше мы запоминаем просто цепь слов, которые мы произносим и параллельно с этим перекидываем взгляд от предмета к предмету. Мы называем это «три, четыре, пять и т.д».

Вы никогда не задумывались, почему количество яблок и количество деревьев мы кодируем одними и теми же числами? Пять яблок это совершенно не то же самое, что пять деревьев. Однако и пять яблок, и пять деревьев мы обозначаем одним числом — 5. Что у них общего? Если Вы проследите за своими глазами, когда считаете пять яблок, а потом сделаете то же самое, когда будете считать пять деревьев, то заметите, что ощущения в глазах одни и те же. Это значит, что числом пять, на самом деле, вы закодировали свои ощущения. Не важно, что Вы будет считать. Ощущения будут одни и те же. Именно их вы и кодируете числами.

Единственную кошку, как и единственное дерево или единственное яблоко мы обозначаем как «один». Лишь потому, что при всех при них наш сенсор испытывает одно и то же ощущение.

Обратите внимание, что человек научился считать только, когда появилась речь. «Почему?» — спросите Вы. Потому что для счёта необходимо кодировать мышечные ощущения глаза словами. Вот для чего мы изучали психолингвистику — чтобы понять, что математика появилась благодаря появлению языка. Как Вы помните, сначала математика не знала цифр. Числа передавались словами (один, два, три, четыре) и лишь затем стали кодироваться отдельными значками (1,2,3,4 и т.д.). Это значит, что перед появлением счёта вторичный и первичный гнозис уже должны были существовать. Иное невозможно.

Сам по себе счёт представляет из себя несколько мозговых функций, которые мы объединяем общим словом «счёт». Надо иметь в виду, что эти функции используются не только при счёте, а в любых ситуациях и в любых науках.

Первая функция это функция наложения. Для того чтобы посчитать что-либо, мы должны будем мысленно наложить одну картинку на другую. Счёт возможен лишь, когда картинки совпадают.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Функция наложения не дана нам от природы. Дайте годовалому ребенку кубик, шарик и доску с отверстиями для кубика и шарика. В начале ребенок будет вставлять кубик в круглое отверстие, а шарик в квадратное. Со временем он «мысленно» наложит форму кубика на форму квадратного отверстия, а форму шарика на форму круглого.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Функция наложения требует некоторых предпосылок. Для того, что накладывать одну картинку на вторую, необходимо уметь представлять сразу несколько предметов разом. Назовем это синтетической функцией. Если мы хотим представить несколько предметов сразу, необходимо, чтобы картинка каждого из них долгое время хранилась в мозге. Требуется долговременная память (а как мы сказали память напрямую связана с гнозисом).

Итак, на данной этапе мы можем посмотреть как появлялись мозговые функции (рис. 4)

— гностическая и мнестическая функция

— Синтетическая функция («мысленно вижу несколько предметов сразу»)

— функция наложения

С появлением счёта появилась арифметика. Далее люди обратили внимание, что когда мы накладываем один предмет на другой, то одни предметы похожи на другие, а некоторые вообще не похожи между собой. Наложив друг на друга два круглых камня, они поняли, что у них есть что-то общее. Эти общим была форма. Они поняли, что одни предметы подобны шару, другие подобны квадрату а, третьи вытянутые как палочка. Помимо формы таким способом люди освоили, что такое цвет.

Освоение «формы» и «цвета» в те времена было жизненно необходимо людям. Форма давала понять, какие камни лучше для раскалывания орехов, а какие можно использовать как средство для срезания мяса от костей. Цвет был нужен, чтобы отличить внешний вид соплеменника от чужеземца. Раскраска сразу давала понять это. С появлением формы стала развиваться геометрия, а с появлением цвета стала развиваться физика и искусство — люди стали рисовать.

Этот период, когда люди стали находить у разных картинок (предметов) общее можно назвать периодом формирования функции обобщения.

В дальнейшем люди научились приглядываться к мелочам. Они научились раскладывать картинку на более мелкие части и тем самым понимать, что именно общего может быть у двух предметов. Это аналитическая функция. Когда мы смотрим на лес и можем разглядеть каждое дерево, то здесь работает аналитическая функция. Когда мы слушаем симфонию и при этом может вычленить партию скрипки, а потом партию виолончели, это тоже аналитическая функция. С появлением аналитической функции стали появляться науки, искусства, ремесла.

Как только появилась аналитическая функция, то опять потребовалась помощь вторичного гнозиса, ведь все полученные части целой картины надо было как-то именовать (их нужно было зашифровать в слова). С появлением, аналитического мышления словарный запас языка увеличивался в геометрической прогрессии. С этого момента наш мозг должен был фотографировать все большее и большее количество предметов, а значит необходимо было как-то сжимать данные. И тут наш организм додумался шифровать одним словом взаимодействия между несколькими материальными телами. С этого времени стали процветать абстракции. Для каждой абстракции появилось отдельное слово. Это было поистине революцией мозга.

Вот такими функциями обладает наш мозг. Надо сказать, что границы между мозговыми функциями сугубо условны. Все они работают совместно.

ЧТО ЗАШИФРОВАНО В ЧИСЛАХ?

В прошлой лекции мы с Вами установили, что числами мы кодируем повторяющиеся предметы, а если точнее — ощущения, которые мы получаем, когда видим повторяющиеся предметы. Но это еще не всё. Числа могут кодировать и еще кое-что.

Проделайте такой эксперимент. Подойдите к столу и легонько стукните по нему. Пускай этот лёгкий удар будет числом «1», тогда если мы стукнем сильнее, то это будет «2». А если ударим со всей мочи, то это будет «10».

Что мы сделали в этом примере? Мы закодировали числами «количество» удара. Число «1» — легкий удар. Число «2» — более сильный удар и число «10» — самый сильный удар, который мы можем сделать. Так делают в компьютерных играх, когда числами показывают, как сильно ваш герой ударил противника

Удар это абстракция. Если нам удалось закодировать абстракцию «удар», значит то же самое мы можем сделать с любой другой абстракцией.

Представим себе, что мы трём рукой о стол. Тогда одно трение о стол будет «1» (единицей). Если мы сделаем это два раза, то это будет числом «2», а если двадцать раз, то соответственно «20».

Ещё один пример. Представим себе комнату, окна которой мы временно закрыли специальным экраном, поэтому свет в неё не попадает. Если мы сделаем маленькое отверстие в этом экране, то свет покроет лишь 1% комнаты. Такое количество света пускай будет единицей. Если же свет покроет 20% комнаты, то обозначим это числом 20, а если покроет половину комнаты, то это будет 50.

Что мы сделали в этом примере? Мы выразили числами количество такой абстракции как свет. И такое мы можем сделать с совершенно любой абстракцией. Первыми, кто додумался выражать абстракции числами, были физики. Они умудрились выразить числами движение, теплоту, трение, электричество, колебания и многие другие странные явления. Вдумайтесь только. Понятие «энергия», которое на слуху почти у каждого, есть ничто иное как количество движения. Энергия показывает как много движения у предмета. Она как бы спрашивает «сколько движется?». У растений «количество движения» небольшое, а у реактивного самолёта «количество движения» огромное.

Еще одна вещь, которую люди кодируют числами, это повторяющиеся отрезки. Если ступня это «один», то от дома до колодца будет пятьдесят ступней («футов» как говорят англичане). Что же мы здесь закодировали? В этом примере мы числами зашифровали повторяющиеся отрезки. Именно с помощью этих повторяющихся отрезков мы научились измерять длину, ширину, высоту и любые другие размеры. Согласитесь, уникальный способ использования чисел

Итак, подытожим. Числами мы можем кодировать

— повторяющиеся предметы (= количество предметов)

— количество любой абстракции

— повторяющиеся отрезки (= количество отрезков)

Через некоторое время люди догадались, что одна абстракция может влиять на другую абстракцию. Например, трение вызывает тепло, а удар вызывает звук. Мало того, количество одной абстракции связано с количеством другой абстракции. Если изменяется количество первой абстракции, то автоматически изменяется и количество второй абстракции. Например, чем больше трения, тем больше тепла. Чем больше ударов, тем больше звуков. Такую зависимость назвали функцией.

Когда люди поняли, что числами можно выражать абстракции, то они догадались, что можно передавать количество абстракций через отрезки (рис. 5). Тогда эти количества можно будет наблюдать визуально. Представьте себе два отрезка: на первом — мы отсчитаем количество трения, а на втором — количество тепла. Когда мы нарисуем эти отрезки, то мы сможем визуально увидеть количество каждой абстракции, что очень удобно, так как большинству людей лучше один раз увидеть, чем десять раз услышать.

Спустя какое-то время люди соединили перпендикулярно оба отрезка в одну точку (рис. 6). И это было чудом. Можно было увидеть количество каждой абстракции и на пересечении обоих абстракций поставить точку. Если абстракции опять менялись, то ставили новую точку и так сколько угодно раз. Такой способ показывать функции через рисунок учёные назвали грáфиком.

Когда люди заметили, что абстракции складываются в функции, когда люди заметили, что можно визуально зарисовать эти функции, они начали наблюдать и даже предсказывать процессы и явления. А предсказывать процессы значило управлять ими. С этого времени началась новая эпоха жизни человечества.

Физика, наверное, единственная из всех наук, которая перешла на язык математики (язык абстракций, чисел, функций и графиков), почти в то же время, как появилась математика. Применение функций в науках позволило нам чётко отслеживать количество каждой абстракции, поэтому мы точно знаем, как будет идти тот или иной процесс. К сожалению, помимо физики, математика проникла в другие науки лишь на доли процента и связано это с тем, что большинство математиков не утруждают себя в том, чтобы обучиться педагогическому ремеслу. Именно по этой причине прочитать учебники, написанные математиками, порой бывает просто невозможно даже для специалистов. Еще одна причина, почему математика не проникла в другие науки, заключается в том, что большинство математиков пытаются насильно обучить студентов решать математические задачи, совершенно не замечая, что изначально нужно научить математически мыслить. Изначально нужно объяснить, откуда математическое мышление появилось, а это для российских математиков почти нереально, так как в этом случае им нужно будет хотя бы немного знать биологию и психологию. К сожалению, многие математики не хотят заниматься этим вопросом, просто чтобы не утруждать себя любимого. К сожалению, математику невозможно понять, если Вы не понимаете, как работает математическое мышление. Именно поэтому мы так подробно разбирали, откуда это мышление появилось.

ЧАСТЬ 2. ПРОПЕДЕВТИКА ФИЗИЧЕСКИХ НАУК

ЧАСТЬ 2. ПРОПЕДЕВТИКА ФИЗИЧЕСКИХ НАУК

Для описания нашего курса очень удобно использовать слово «пропедевтика», которое обозначает «вводный курс» или «начальный курс». Наша задача охватить основные физические науки, чтобы избавиться от страха перед физикой, которым так часто страдают студенты и школьники. Такой подход позволит нам увидеть весь механизм физики целиком. Поняв физику целиком, в дальнейшем мы сможем углубиться в любой из её разделов.

АТОМ. ДВИЖЕНИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. ЭНЕРГИЯ

Ранее мы с Вами сказали, что физика изучает абстракции природы, при этом абстракции, как Вы помните, есть ничто иное, как взаимодействие двух или более материальных тел. Видов таких взаимодействий, как ни странно, может быть очень много. Возьмём, к примеру, такую абстракцию как «удар» и представим себе, что ударяются два бильярдных шара. Давайте подумаем, может ли произойти «удар», если бильярдные шары не двигаются по направлению друг к другу? Ударятся ли бильярдные шары, если они останутся на разных углах стола? Разумеется, этого не произойдёт. Из этого примера, можно сделать простой, но в то же время очень важный вывод: материальные тела только тогда взаимодействуют, когда они двигаются (в нашем примере, они двигаются друг к другу, хотя это не обязательно). И действительно, любое взаимодействие сопровождается движением.

Для того чтобы произошло «трение», (например, руки о стол), рука должна двигаться параллельно столу. Для того чтобы произошло «падение» (допустим, падение камня на землю), необходимо, чтобы камень двигался к земле. Даже такое явление как «звук» сопровождается движением. Ударим камнем о стол, возникнет звук удара, Значит, для того чтобы возник звук удара, камень должен двигаться к столу. Если бы камень и стол были неподвижным, то звук бы не возник.

Итак, мы с Вами установили, что любое взаимодействие сопровождается движением. Если сказать чуть более научно — «любое взаимодействие материальных тел сопровождается движением этих материальных тел (и наоборот)». Это значит, что движение, виды движения, его количество и всё, что связано с движением, тоже будет изучаться физикой.

Первое важное понятие, связанное с движением, это энергия. Давайте вначале попытаемся определить, чем энергия НЕ ЯВЛЯЕТСЯ, так как в наше время чуть ли каждый проходимец даёт этому термину СВОЁ определение. Очень часто в фильмах показывают энергию как нечто пульсирующее, похожее на прозрачный огонь или воду либо показывают её как что-то перетекающее, струящееся, похожее на дым из лампы Джинна в диснеевском мультфильме «Аладдин». Всё это художественная трактовка энергии. Так вот запомните: в физике так понимать энергию нельзя. Художественная трактовка понятия «энергия» и энергия в физике это разные вещи. Энергия в физике есть ничто иное как «движение», а если быть точнее «количество движения». Энергия отвечает на вопрос «сколько движется?». Когда мы глядим на неподвижный бильярдный шар, то говорим, что у него энергия равна нулю, но чем сильнее мы толкнем этот шар, тем больше у него будет энергии, то есть тем больше движения.

Если мы сравним энергию машины и энергию реактивного самолёта, то можем спокойно сказать, что энергия самолёта выше, так как у него больше движения (выше скорость да и манёвров больше). Когда физики говорят «мы толкнули рукой шар и передали ему энергию», это не значит, что мы вложили в шар нечто магическое, невидимое и пульсирующее. Нет. Мы просто передали движение. Вспомните домино. Если мы выставим в ряд косточки для домино, а потом толкнём первую из них, то первая толкнёт вторую, вторая — третью, третья — четвёртую и так далее. Это и есть передача энергии, то есть по сути просто «передача движения». Такая передача энергии похожа на бесконечную игру в салки, где одно материальное тело должно заставить двигаться другое материальное тело.

Как ни странно, но многие философские и религиозные учения, часто даже не задумываясь, использовали именно физическое понимание «энергии». По крайней мере, так делали основатели таких учений. А вот их малограмотные последователи уже начали воспринимать «энергию» как некую «магическую жидкость», нечто волшебное и недосягаемое.

Итак, мы с Вами сделали вывод, что «энергия» есть ничто иное как движение, а также количество этого движения.

Для того чтобы изучить виды энергии, то есть виды движения, сделаем небольшое отступление в химию, без которого мы не сможем эти виды понять.

РАЗГОВОР ОБ АТОМЕ

Давным-давно греческие философы задумались, а что если мы возьмём кусок металла и разделим его на две половины? Потом возьмём одну из половин и разделим её еще на 2 части. Далее возьмём одну из этих частей и вновь разделим надвое. И тут у философов возник вопрос: если бы было возможно бесконечно делить этот кусок металла, то возможно ли такое, что получится настолько маленький кусочек, что его уже нельзя будет разделить? Философы пришли к выводу, что любое вещество можно очень много раз делить, пока не получится неимоверно маленький, НЕДЕЛИМЫЙ кусочек. Его так и назвали — «неделимый», то есть «áтом». Философы пришли к выводу, что весь мир состоит из миллиардов таких неделимых кусочков, атомов. Их можно уверенно назвать кирпичиками, из которых построена Вселенная.

Со временем оказалось, что атомы также состоят из нескольких частей, но об этом мы поговорим в следующих главах. Сейчас же нас интересует связь атома с энергией, а точнее с одним чрезвычайно важным типом энергии.

Через много веков учёные, занимающиеся изучением мира атома, заметили, что если капнуть краской, допустим гуашью, в стакан с водой, то спустя какое-то время вся краска распределится равномерно по стакану. Не только в том месте, где мы капнули, но и во всех уголках стаканах. С точки зрения греческих философов и краска, и вода состоит из атомов. Однако, если атомы краски проникли во все уголки стакана, это значит, что атомы краски просочились между атомами воды, словно жуки, пробирающиеся между камнями в стенах замка. Вероятно, вода состоит из кирпичиков, между которыми значительные пустоты. Есть и другой вариант — атомы краски могли проскользнуть между атомами воды, только если атомы воды слабо между собой связаны (скажем так, «цемент плохой»). Стоит только атомам краски чуть надавить, как атомы воды раздвигаются и атомы краски спокойно проникают в получившиеся зазоры.

С другой стороны, если мы капнем краской на кусок металла, то сколько бы времени ни прошло, краска не впитается в металл. Это значит, что, вероятно, атомы металла настолько тесно прижаты друг к другу, что между ними не проскочишь. «А не держит ли их между собой какой-то невидимый цемент?» — спросите Вы. Об этом мы узнаем в дальнейшем.

С этого времени ученые стали наблюдать за тем, как одни вещества просачиваются сквозь вторые, но при этом не могут пройти сквозь третьи. Учёные стали исследовать, насколько тесно прижаты атомы в разных веществах. Удивительно, но все вещества, у которых «хороший цемент»и у которых атомы очень крепко держатся друг за друга, всегда тверды как камень. Их так и стали называть — «твердые вещества» или более красиво «кристáллы». Кусок железа, алмаз, камень, лёд — всё это примеры твердых веществ.

С другой стороны, все вещества, у который «плохой цемент», то есть атомы не крепко держатся друг за друга, поэтому их легко раздвинуть, всегда жидкие как вода. Такие вещества назвали «жидкостями». Вода, молоко, слюна, ртуть в градуснике — всё это жидкости.

Но был и третий тип веществ, у которых не было даже намёка на «цемент». Такие вещества могли иметь запах и даже вкус, но их нельзя было взвесить и разделить, так как атомы спокойно разваливались и разлетались в разные стороны. Эти вещества были подобны воздуху. Как и воздух они легко разделялись на отдельные кирпичики. Найти какой-нибудь порядок в них (так сказать, «построение кирпичиков», «архитектуру») было просто невозможно. Их атомы располагались хаотично, поэтому в 17 веке нидерландский учёный Ян Баптиста ван Гельмонт назвал их «хáосом», что по нидерландским звучало как «газ». Сейчас мы называем такие вещества «гáзами» или что более правильно «газообразными веществами». Воздух вокруг нас, все пахнущие, но невидимые вещества, а также пары — всё это газы.

Посмотрите, какая интересная вещь получается. Вода может быть кристаллом (то есть льдом), жидкостью (именно её мы пьём), а также газом, то есть пáром, который выходит из чайника, когда мы кипятим воду. Учёные задумались, возможно, и другие вещества помимо воды могут быть сразу твердыми, жидкими и газообразными. Оказалось, что все вещества в природе могут быть твердыми, жидкими или газообразными. К примеру, азот. При комнатной температуре азот это газ, который, кстати, получил свое название от греческого «безжизненный», из-за того, что ранее считали, что там, где есть азот, не может быть никакой жизни. Это было ошибочное мнение. Если мы охладим азот приблизительно до минус 196 градусов, то заметим, что он станет жидкостью. Если же мы охладим его до минус 210 градусов, то он сразу станет кристаллом.

В течение последующих столетий учёные проводили сотни экспериментов и уже точно установили, что все вещества могут и жидкими, и твердыми, и газообразными. С этого времени стали говорить о том, что любое вещество может иметь жидкое, твердое или газообразное СОСТОЯНИЕ.

Вода может быть в трёх состояниях. Кислород может быть в трех состояниях и даже металлы могут быть в трёх состояниях. Вот так.

Теперь оставим нашу историю с атомами и вновь вернемся к движению.

ЭНЕРГИЯ. РАБОТА. ТЕПЛОТА

Мир вокруг нас представляет из себя постоянное ежесекундное движение. Движется всё и даже когда нам кажется, что какая-то вещь неподвижна, то это иллюзия. Об этом мы поговорим в главе об относительности.

Физики установили, что бывает два основных типа движения. Разберем первый из них. Его называют работа (но не обольщайтесь, это не та работа, на которую ходят люди, просто неудачный перевод слова на русский язык). Грубо говоря, работа это когда один предмет толкает второй предмет, при этом первый так или иначе сдвигает с насиженного места второй. Заметьте при работе и первый, и второй предмет меняют свое местоположение. «Работа» это что-то вроде игры «толкни другого и сдвинь его с места». Если вы зимой съезжаете с ледяной горки и врезаетесь в своего друга, то вы совершаете работу. Когда шар для боулинга сбивает (а значит, сдвигает) шар, то шар совершает работу. Когда ковш экскаватора раздвигает пласты земли, то он тоже совершает работу. Посмотрите всё, что нас окружает так или иначе связано с работой.

Если мы возьмём металлический куб весом в одну тонну и начнём бить по нему молотом, то как бы мы не старались, сдвинуть его мы не сможем. Возможностей нашего тела и сил молота не хватит на то, чтобы переместить металлический куб. Однако если мы потрогаем то место на куске металла, куда мы били молотом, то заметим, что оно горячее (подчас даже обжигающее). Физик скажет нам: «в этом случае работа не могла произойти, но здесь возник другой тип движения, который называется ТЕПЛОТА».

«Что?» — скажем мы. — «Теплота это тоже вид движения?»

Как ни странно, но это так. Теплота, холод, жар — всё это один вид движения и вот, что он из себя представляет. Теплота возникает, когда первый предмет не может по каким-то причинам сдвинуть второй. В том месте, где первый предмет касался второго, атомы второго предмета начинают, грубо говоря, «вибрировать» (дрожать). Теплота это что-то вроде игры «если не можешь заставить двигаться предмет целиком, то заставь двигаться хотя бы его атомы». Удары молота о металлический куб не смогли сдвинуть этот куб, однако они заставили двигаться атомы этого куба, как раз в том месте, куда мы наносили удары. И чем больше раз мы будем бить по кубу, тем сильнее бы он нагреется.

Другой пример: если мы будем тереть рукой о тяжелый дубовый стол, то мы не сможем сдвинуть это стол. Однако в том месте, где мы тёрли, стол будет теплым и, возможно, даже горячим. Атомы стола в этом месте начнут дрожать («вибрировать»), и чем сильнее мы будем тереть, тем сильнее эти вибрации будут распространяться на другие атомы.

Надо сказать, что эти «вибрации» легко переходят от одного атома к другому, но если мы перестаём тереть, то оставшиеся вибрации честно разделяются между всеми атомами, пока полностью не исчезнут.

Запомните, теплота возникает тогда, когда невозможна работа. И наоборот, если возможно работа, но незачем возникать теплоте. Посмотрите, как гармонично всё в природе продумано. Честно говоря, между теплотой и работой есть связь, но об этом в следующих главах.

Теплота и работа два основных вида движения, то есть энергии. Количество энергии принято измерять в джóулях (один джоуль) подобно тому, как вес предметов измеряют в килограммах или длину в сантиметрах. Название единицы измерения дали в честь прекрасного английского физика Джеймса Джóуля, жившего в 19 веке и занимавшегося вопросами энергии, теплоты и работы. Так как работа и теплота это виды движения (энергии), то они точно так же измеряются в джоулях.

КОГДА ТЕПЛА СЛИШКОМ МНОГО. ТЕПЛОТА И РАЗРУШЕНИЕ

Как вы думаете, что произойдет с куском льда, если мы положим его на горячую металлическую пластину? Разумеется, лёд начнёт таять, то есть из твердого состояние перейдёт в жидкое. Однако если горячая пластина будет еще больше нагреваться, то жидкая вода превратиться в газ (водяной пар).

Мы сказали, что теплота это когда атомы какого-то материального предмета по каким-то причинам начали «вибрировать». Именно эти «вибрации» мы и называем теплота. Если вибраций слишком много, то мы называем это «жаром» или говорим, что предмет «горячий». Если же вибраций мало, то мы называем это «холодом», а сам предмет «холодным».

Если наша пластина была горячей, значит атомы пластины «вибрировали». Когда мы положили на пластину кусок льда, то вибрации начали передаваться льду. Это значит, что теперь уже атомы льда начали вибрировать. В итоге лёд растаял. Но это не объясняет, почему так случилось. Чтобы понять это, вернёмся опять к твердому, жидкому и газообразному состоянию веществ.

Приведём такую аналогию. Представьте себе, что атомы в любом материальном предмете это армия солдат, построенных в фалангу. Что же такое фаланга? Представьте себе, что солдаты выстроились в линию (плечом к плечу). Такое построение называется ряд. Позади первого ряда построим ещё один ряд — теперь уже второй. Он будет смотреть в затылок первому. Позади второго ряда будет стоять солдаты третьего ряда и теперь уже они будут смотреть в затылок второму. И так может быть сколько угодно раз.

Если каждый солдат крепко схватится за того, кто спереди и за того, кто сбоку, то у нас получится очень крепкий строй. Если попытаемся толкнуть солдата с краю, то он не упадёт, потому что держится за того, кто спереди и за того, кто сбоку. Если посмотреть на такую фалангу сверху, то она будет шахматную доску, на которой все клеточки заполнены шахматными фигурами.

В твердых веществах атомы построены именно в такую фалангу, где каждый солдат (атом) крепко держится за тех, кто спереди и тех, кто сбоку. Такое построение атомов называется кристаллической решеткой. Слово «кристаллический» говорит нам о том, что такое построение характерно именно для кристаллов, то есть для твердых тел. В нашем примере, «твердая» вода, то есть лёд, имеет как раз такую кристаллическую решетку.

А теперь представим себе, что кто-то заразил наших солдат танцевальной болезнью, и они начали танцевать («вибрировать»). Что же тогда произойдёт? Грубо говоря, фаланга распадётся. Чтобы было удобнее танцевать, солдаты отпустят тех, кто спереди. Неудобно танцевать, когда руки заняты, поэтому солдаты освободят одну руку. Они перестанут держаться за тех, кто спереди, и тогда каждый ряд станет сам по себе. Фаланга распадётся.

Как вы поняли «танцевальная болезнь» это теплота, то есть вибрации, которые пришли откуда-то со стороны. В нашем примере, эти вибрации пришли от горячей металлической пластины, а точнее от её вибрирующих атомов. Эти вибрации распространились на лёд, и в результате твердый лед превратился в жидкую воду. Связи между рядом атомов разрушились и каждый ряд стал сам по себе.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

С точки зрения архитектуры, твердые вещества это более сложные постройки, чем жидкости, поэтому превращение из твердого состояния в жидкое это всё равно, что разрушение дома, разрушение постройки.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

А теперь давайте подумаем, что будет, если «танцевальная болезнь» охватит наших солдат ещё больше? Тогда, ради того, чтобы потанцевать, наши солдаты полностью освободят руки и теперь каждый солдат будет сам по себе. В итоге все солдаты разбредутся кто куда. Возникнет полный хаос. Именно это и называют газообразным состоянием вещества, когда каждый атом гуляет в одиночку.

Какой вывод мы с Вами может сделать из всего выше сказанного? Вероятно, вывод таков — чем больше теплоты (= вибраций, «танцевальной болезни») поступает к нашему предмету, тем быстрее он превращается из твердого состояния в газообразное. Жидкое состояние, по сути, это что-то среднее между чётким построением и хаосом.

ТЕПЛОЁМКОСТЬ

Вспомним опять пример с куском льда и горячей металлической пластиной. Представим себе, что мы еще не положили лёд на пластину. Многие студенты, изучающие физику, считают, что «вибрации» атомов (то есть теплота) возникают в нашем куске льда только, когда мы его кладём на пластину, а до этого в куске льда нет ни одной вибрации («танцевальная болезнь», так сказать, еще не заразила ни одного атома). На самом деле, это не так. В каждом веществе вибрирующие атомы есть всегда. Просто у каждого вещества СВОЁ количество «танцующих» атомов. Мало того, у каждого вещества в жидком, твердом или газообразном состоянии количество вибрирующих атомов разное.

Приведём грубый пример. Представим себе, что все вещества в мире состоят из 100 атомов. Возьмём для примера воду. Мы сказали, что у любого вещества в любом состоянии есть «вибрирующие» атомы, которые не пришли извне, а были изначально. У каждого вещества этих вибрирующих атомов настолько мало, что они не позволяют веществу изменить своё состояние. Любое вещество может изменить свое состояние лишь, если к вибрирующим атомам, который были изначально, добавятся вибрирующие атомы из вне, то есть которые пришли от другого предмета.

Для примера, давайте будем считать, что у льда (твердой воды) — 30 «вибрирующих» атомов, у жидкой воды — От 30 до 50 «вибрирующих» атомов, а у газообразной воды, т.е водяного пара — более 50 «вибрирующих» атомов. Посмотрите, если у льда количество вибрирующих атомов станет больше тридцати, то его кристаллическая решетка начнёт рушиться, и он станет жидкой водой. Жидкая вода остаётся по-настоящему жидкой лишь, если количество вибрирующих атомов у неё не превышает пятидесяти, иначе она превратится в газ. Однако таких атомов в жидкой воде, опять же, не должно быть меньше тридцати, иначе вода опять превратится в лёд. Если у жидкой воды количество «вибрирующих» атомов (теплоты) станет больше пятидесяти, то она станет газом (водяным паром).

Только что мы с Вами привели пример, как теплота может менять состояния вещества: из твёрдого в жидкое, а затем из жидкого в газообразное. Надо сказать, что возможно и обратное. Если мы будем уменьшать количество вибраций среди атомов, т.е уменьшать количество «родной» теплоты в атомах, то газ будет превращаться в жидкость, а если будем забирать вибрации атомов у жидкости, то она станет льдом.

Из всего вышесказанного мы можем сделать вывод, что каждое вещество, подобно воде, обладает своим «родным» количеством вибрирующих атомов, то своей «родной» теплотой. Этих атомов не хватит для того, чтобы сменить состояние (например, из твердого в жидкое), однако хватит для того, чтобы это состояние поддерживать. К примеру, твердое железо имеет 8 вибрирующих атомов. Этих вибраций слишком мало, чтобы развалить кристаллическую решетку и превратить твердое железо в жидкое, однако именно эти вибрирующие атомы делают твердое железо именно твердым. Если мы хотим, чтобы твердое железо стало жидким, то мы должны заставить его атомы вибрировать. Разумеется, атомы твердого железа станут вибрировать, если вибрации к ним придут откуда-то со стороны, допустим, если мы закинем твердое железо в доменную печь, где температура 2000 градусов. Жар доменной печи, то есть огромное количество вибрирующих атомов, передаст вибрации атомам железа. В результате возникнет «всеобщая танцевальная болезнь», а значит кристаллическая решетка начнет рушиться. Железо станет жидким. Посмотрите, чтобы железо стало жидким мы вынуждены были искать внешнюю теплоту. Внутренней, «родной» теплоты твердого железа не хватило бы, чтобы сменить состояние.

Итак, давайте условимся, что изначальное количество вибрирующих атомов в веществе, его «родную» теплоту мы будем называть теплоемкостью. Это слово очень удобно, так как оно показывает сколько «родного» тепла вмещает в себя какое-то вещество. В наших примерах теплоёмкость твердой воды (льда) — 30 атомов, жидкой воды — от 30 до 50, а теплоёмкость водяного пара — более 50 атомов. Как вы поняли, мы придумали эти количества для лучшего понимания. Однако принцип тем не менее, остаётся тот же самый — меньше всего теплоемкости у твердых тел, чуть больше у жидкостей и самая большая теплоёмкость у газов.

Если мы придумаем теплоемкость, к примеру, для азота, но у него будут уже другие цифры. Допустим, твёрдый азот остается твёрдым, если количество вибрирующих атомов у него не больше пяти (т.е теплоёмкость — 5), жидкий азот будет иметь теплоёмкость, к примеру, от 5 до 15. Если же вибрирующих атомов больше 15, то жидкий азот станет газообразным

Сделаем мини табличку (рис. 8)

Обратите внимание, что если мы сравним эти цифры (рис. 9) с придуманной теплоёмкостью воды (рис. 10), то заметим, что при одном и том же количестве вибрирующих атомов (т.е одинаковой теплоемкости) вода и азот находятся в разных состояниях

Представьте себе, что у воды и азота одинаковая теплоемкость. Пускай у каждого из них будет по 20 вибрирующих атомов. Обратите внимание, что вода в при такой теплоёмкости будет в твердом состоянии, в то время как азот станет газом. Из этого мы можем сделать вывод, что у разных веществ в разных состояниях будет своя собственная («родная») теплоёмкость.

Помимо термина «теплоёмкость» давайте с Вами запомним, что твердое, жидкое и газообразное состояние правильнее называть агрегатными состояниями вещества. Можно сказать, что когда мы меняем теплоёмкость какого-то предмета, то это может привести к тому, что изменится ещё и агрегатное состояние этого предмета.

ВЫВОДЫ

— Любые взаимодействия неразрывно связаны с движением

«Взаимодействие материальных предметов немыслимо без движения

этих материальных предметов»

— Энергия в физике это движение, а также количество этого движения

— Движение бывает двух типов — работа и теплота

— Работа это такое движение, когда один предмет сдвигает с места второй предмет. Если невозможна работа, то возникает теплота

— Теплота это когда один предмет заставляет двигаться атомы второго предмета, но при не может заставить двигаться целиком весь предмет. Если нет теплоты, значит есть работа.

— Любой материальный предмет (вещество) может быть в трёх агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном.

— Любое вещество имеет свою собственную теплоту, то есть в самом веществе уже есть свои «вибрирующие» атомы. Это называется теплоёмкость. Для одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях будет разная теплоёмкость.

О МАТЕМАТИЧЕСКИХ ФОРМУЛАХ В ФИЗИКЕИ О ТОМ, КАК СОЗДАВАТЬ ИХ «ИЗ ВОЗДУХА»

Всякий, кто изучает физику, всегда сталкивается с такой проблемой как математические формулы, которые обильно используются в этой науке. Однако не стоит их бояться.

Многие студенты и школьники не дружат с математикой лишь потому, что не видят связи между математикой и реальностью. К сожалению, многие авторы учебников по физике приводят сухие «инструкции» о том, как математически мыслить, при этом пишут это настолько заумным языком, что нередко требуется справочник, чтобы расшифровать сами эти «инструкции».

В первой части нашего учебника мы затронули психофизиологию математического мышления. Именно она является фундаментом, на котором и строится математическое мышление. К сожалению, одного лишь фундамента недостаточно, поэтому в этой теме мы разберём технику создания математических формул. Зная эту технику, мы сможем создавать математические формулы из ничего. Внимательно изучать эту тему, ведь без неё Вам будет тяжело изучать последующие главы. Итак, начнём

Давайте возьмём такую дробь

Дробь мы берём, потому что именно дроби чаще всего используются в формулах. А теперь давайте поиграемся с этой дробью. Итак, в этой дроби 8 это числитель (вверху), 4 это знаменатель (внизу), а 2 это результат. Запомните эти слова. Как вы помните дробь передаёт деление, поэтому если мы разделим 8 на 4, то получится 2. Теперь пускай у нас числитель (то есть число 8) не меняется (математики называют такое число «константа»), а вместо знаменателя (вместо числа 4) мы будем подставлять другие числа. Это значит, что результат будет меняться. Он уже не будет равным 2. Посмотрим

Взгляните какая интересная закономерность. Чем БОЛЬШЕ знаменатель, тем меньше результат. Чем МЕНЬШЕ знаменатель, тем больше результат. Если в знаменателе 1, то результат самый большой — 8. Если в знаменателе 2, то результат — 4 (знаменатель уменьшается). Если же в знаменателе мы ставим число 8, то результат — 1.

Здесь мы можем сделать вывод, что чем больше знаменатель, тем меньше результат, то есть прямая противоположность

«большой знаменатель — маленький результат»

«маленький знаменатель — большой результат»

Теперь поиграем в другую игру.

Изначально у нас была дробь

Пускай теперь неизменным у нас остаётся знаменатель, то есть знаменатель (число 4) — константа. Мы будем менять числитель и посмотрим, какой результат получится.

Здесь мы видим еще одну закономерность. Чем больше числитель, тем больше результат. Чем меньше числитель, тем меньше результат. Это значит, стоит нам увеличить числитель, сразу же увеличится результат. Стоит уменьшить числитель, уменьшится и результат.

Сведём обе закономерности в одну. Если описать наш принцип языком ясельной группы детского сада, он будет выглядеть так: числитель и результат — друзья. Они уменьшаются или увеличиваются одновременно. Увеличился числитель, увеличился — результат. Уменьшился числитель — уменьшился результат. А вот знаменатель и результат друг друга не любят. Если знаменатель увеличивается, то результат уменьшается. Если же увеличивается результат, то знаменатель уменьшается.

Наш язык передаёт такую «дружбу» между числителем и результатом словами «чем больше первое, тем больше второе». «Конкуренция» между знаменателем и результатом передается другой фразой «чем больше первое, тем меньше второе».

Как Вы понимаете, на месте числителя, знаменателя или результата должны стоять какие-то числа. Физика в основном числами кодирует количество абстракций (наподобие энергии или теплоёмкости). Это значит, что числитель, знаменатель и результат передают в физике количество какой-то абстракции, при этом стоит увеличить абстракцию-числитель, как одновременно увеличивается абстракция-результат. Если же мы увеличим абстракцию-знаменатель, уменьшится абстракция-результат.

Нас окружают миллионы абстракций, не обязательно физических, и каждая из них влияет на другие абстракции. Например, чем больше травоядных будет жить в лесу, тем больше хищников там появится. Здесь две абстракции «количество травоядных» и «количество хищников» увеличиваются одновременно, а как мы помним такая дружба возможна лишь между числителем и результатом. Значит, «количество травоядных» мы можем записать в числитель, а «количество хищников» в результат. Знаменатель мы здесь пока не знаем.

Другой пример. Чем больше выхлопных газов от машин, тем ниже уровень здоровья. Здесь идёт конкуренция, а такая конкуренция может быть только между знаменателем и результатом. Значит «количество выхлопных газов» будет знаменателем, а «уровень здоровья» результатом. Числитель нас пока не интересует.

Как Вы поняли, для того чтобы понимать физические формулы, нужно научиться эти формулы создавать «из воздуха». Числитель, знаменатель и результат в любой формуле это абстракции, поэтому давайте сначала потренируемся создавать формулы из абстракций, которые нас окружают, а когда научимся создавать формулы «из воздуха», то сможем уже перейти к формулам «из физики».

Итак, давайте попытаемся, глядя на окружающие нас явления, построить формулу «из воздуха» (с числителем, знаменателем и результатом). Ничего страшного, если эта формула будет сырая и не совсем верная, но на данный момент нам главное научиться это делать, а верность формул нас пока мало интересует.

Приведём пример из деревенской жизни. Чем больше будет дождя, тем лучше будут питаться растения, а значит лучше будут расти. С другой стороны, чем больше глины в почве под растениями, тем хуже они будут расти. Итак, «количество дождя» и «питание растений» увеличиваются одновременно. Это значит, что у них «дружеские» отношения, какие могут быть только между числителем и результатом. С другой стороны, «количество глины» уменьшает «питание растений». Здесь мы видим конкуренцию, которая может быть лишь между знаменателем и результатом. Итак, выходит, что «количество дождя» это числитель, «количество глины» — знаменатель, а «питание растений» — результат.

Запишем всё это.

Теперь мы можем подставлять любые числа вместо числителя и знаменателя, и у нас будут получаться разнообразные результаты.

Потренируемся ещё. Чем выше качество товара, тем выше его цена. С другой стороны, чем больше спрашивают товар в магазине, тем ниже цена этого товара. В этом случае у нас отношения между «качеством» и «ценой» — дружеские, а между «спросом» и «ценой» — конкурентные. Это значит, что «качество» — это числитель, «спрос» это знаменатель, а «цена» — результат. Запишем то, что получилось