Как работают и думают физики [А. П. Кузнецов] (pdf) читать постранично

Книга в формате pdf! Изображения и текст могут не отображаться!


 [Настройки текста]  [Cбросить фильтры]

Предисловие к первому изданию
Книжка, которую Вы держите в руках, представляет собой курс, который
читается учащимся Колледжа прикладных наук Саратовского государственного
университета. Она состоит из двух частей, первая из которых соответствует восьмому,
а вторая - девятому классам. Программа по физике в Колледже прикладных наук
опережает программу средней школы, так что в восьмом классе учащиеся изучают
механику, а в девятом - молекулярную физику и термодинамику. По каким причинам
понадобился еще один курс физики, дополняющий традиционный?
В школьные и студенческие годы у будущих физиков часто возникает убеждение,
что для того, чтобы стать хорошим ученым, достаточно решать задачи и читать
учебники. Конечно, упорным трудом Вы добьетесь многого, особенно если Вы молоды
и настойчивы. Однако, по мере своего роста, Вы почти наверняка почувствуете, что
Вам чего-то не хватает, чтобы ощутить себя по-настоящему профессионалом. В чем же
дело? Одно из самых удивительных свойств физики состоит в том, что значительная ее
часть является своего рода фольклором, собранием знаний и навыков, которые
передаются учеными из поколения в поколение. В учебниках, в которых излагается
(пусть даже и очень хорошо) формализм физики, эти навыки либо опускаются, либо
даются «по ходу дела». Для популяризации «фольклорной части» физики очень много
сделал замечательный российский физик-теоретик Аркадий Мигдал. Хорошо известна
его книга «Качественные методы квантовой теории». В предисловии к ней говорится:
«К сожалению, обычно методы теоретической физики излагаются формальноматематически, а не в той конструктивной форме, в какой ими пользуются в научной
работе... Формальное изложение, при котором убраны все следы «пота», может...
внушить начинающему научному работнику чувство неполноценности. Поэтому автор
старался по возможности показать механизм подхода к задаче, особенно на первой
стадии работы. При этом... раскрываются «секреты» мастерства, т.е. маленькие
хитрости, которые ускоряют получение результатов». Однако, книга Мигдала доступна
лишь студентам, да и то старших курсов. А можно ли рассказать что-то для
школьников, только начинающих изучать физику? Оказывается, можно, и очень много.
Еще один мотив постановки предлагаемого курса - существование проблемы
соотношения физики и математики, проблемы, которая создает огромные трудности
как для изучающих физику учеников, так и для физиков-педагогов. Физика в очень
высокой степени базируется на математике, однако, физика - наука существенно
другая, нежели математика. Решая задачи, физик непрерывно отрывается от реального
мира и «уходит» в область идеализированных математических моделей, и ...
1

непрерывно возвращается к окружающему миру, проверяя каждый свой ход, каждый
результат с помощью «физических соображений». Овладеть математикой так, как это
нужно физику - сложное и увлекательное дело.
Школьникам нужно рассказать и о некоторых сторонах их будущей профессии,
сторонах, которые кажутся ученым и педагогам привычными, и которые бывают
«забытыми» на уроках даже в физико-математических школах. Например, о том, что
такое научная статья, какие бывают научные журналы, что такое «оттиск» научной
статьи и т.д.
Предлагаемая

Вашему

вниманию

книжка

является

в

большей

степени

задачником. Каждая тема снабжена лишь очень коротким комментарием. Решение
задач - это великолепный «тренинг» для будущего ученого. Конечно, прорешать задачи
из одной книжки - это только маленький шаг на пути в прекрасный мир физики.
Овладеть секретами мастерства физика Вам очень помогут журналы «Квант» и
брошюры серии «Квант». Обязательно покупайте, выменивайте, выпрашивайте их, где
бы Вы ни увидели! Ведь сейчас они, к сожалению, редкость.
Автор хотел бы выразить глубокую благодарность проф. С. П. Кузнецову и членкорр. РАН, проф. Д.И.Трубецкову, с которыми он обсуждал многие вопросы курса.
Предисловие ко второму изданию
Первое издание этой книжки представляло собой курс «неформальный» физики
для 8-го и 9-го классов Лицея (тогда еще Колледжа) прикладных наук г. Саратова, о
чем и сказано в предисловии к первому изданию. Сейчас хочется добавить, что
нацеленность этого учебного заведения была не только на глубокую физикоматематическую подготовку, но и на внедрение идей нелинейной динамики и
синергетики. Мне пришлось много размышлять, какие подходы и методы из этих наук
можно неназойливо ввести в физический курс. «Следы» этого можно найти в первых
двух частях книжки. Это, например, идея двухпараметрического анализа физических
систем. Идея выделения, как бы мы сказали более аккуратно, грубых и негрубых,
ситуаций (глава «Качественные теории»). Далее, это возможность критических
состояний (см. соответствующую главу), которые подготавливают почву для
восприятия идеи бифуркации и др. Во