Польза для человечество в физике
Ноябрь 2015
10 причин, почему очень важно и полезно изучать физику в школе
А правда, зачем? Самые простые вопросы требуют сложных ответов. Некоторые считают, что данный вопрос задан некорректно. В чем смысл вопроса? Если мы думаем о пользе изучения физики, то надо уточнить, для кого эта польза. Например, речь идет о пользе для всего человечества. В этом случае ответ однозначен. Ведь наша цивилизация техногенная. Мы не мыслим существования без современной техники, в основе работы которой именно физика. Физика и техника развиваются, подталкивая друг друга. Научные открытия приводят к созданию новой техники. Например, так было с изобретением двигателя внутреннего сгорания. Теория Максвелла привела к открытию электромагнитных волн. Создание новой техники способствует новым открытиям в физике. Например, усовершенствование телескопов позволило расширить горизонты Вселенной, с изобретением камеры Вильсона ученые смогли заглянуть в микромир и сделать много открытий.
На физику надеется все человечество в решении глобальных проблем: это и сохранение среды обитания, и разработки новых источников энергии, и замена человека в тяжелом физическом и опасном труде на роботов.
Для всего человечества необходимость физики сомнений не вызывает. Но вот переходим к единичной личности. Какая польза от изучения физики для конкретного человека? Для Вовочки Иванова, ученика 7 класса, у которого существуют проблемы в школе, потому что ему лень учиться?
Вову окружают взрослые родственники. Опыт взрослой жизни убедил их в том, что знания, полученные ими на уроках физики в школе, в дальнейшем им не пригодились. Скажите, зачем надо заучивать законы Ньютона домохозяйке? Или экономисту знать свойства изображений, даваемых линзой? Известные артисты, певцы часто в интервью говорят о том, что прогуливали уроки, имели по физике двойки и при этом стали успешными в жизни. Всем этим людям Вовочка верит: и правда, можно прекрасно жить без физики!
Меня однажды спросили восьмиклассники: «А можно прожить, не зная физики?» Я ответила: «Да, можно. Можно прожить, не умея читать и писать. Даже уметь говорить необязательно. Для того чтобы жить, необходимо дышать, есть, пить, спать и в туалет ходить. Вот, пожалуй, и все. Только дальше встает вопрос: а кому нужна такая жизнь?»
Учителю приходится отвечать конкретному Вовочке, зачем надо изучать физику в школе. Предполагаемые ответы можно разбить на несколько групп. Первая группа – о полезности изучения предмета для самого Вовы в настоящий момент.
Во-первых, приобретая новые знания, Вова развивает свой интеллект, расширяет кругозор, тренирует умение мыслить и размышлять. Растет его статус в окружении сверстников, растет личная самооценка.
Родители иногда говорят учителю: «Мой ребенок гуманитарий, он великолепно рисует (танцует, поет), ему физика совершенно не нужна». Вечный диспут физиков и лириков. Наука и искусство. Эти области нашей культуры часто рассматривают чуть ли не как антиподы: в науке – расчет и логика, в искусстве – чувства и эмоции; наука размышляет, искусство переживает. На самом деле, это две стороны одной медали, различие лишь в акцентах. Очень точно и емко об этом сказал поэт Алексей Сисакин.
Мертва наука без искусства,
Оно ей прибавляет чувства.
Бессмысленно искусство без науки:
Шедевры создают и ум, и руки.
Во-вторых,
изучая физику, Вова поймет принципы работы многих технических устройств, которые
его окружают и делают его жизнь
интересной и комфортной. Эти знания помогут Вовочке правильно обращаться с приборами, чтобы продлить срок их службы.
Вторая группа ответов касается Вовиной взрослой жизни. Если будущая профессия, к которой стремится мальчик, связана с физикой, то важность изучения данного предмета и так понятна. Сейчас на рынке труда в нашей стране очень востребованы инженеры. Знания по физике в школе – это залог становления квалифицированного технического специалиста.
Другой разговор, если Вова не связывает свою будущую профессию с физикой. Тогда можно приводить следующие аргументы: знания по физике пригодятся Вовочке как будущему мужчине, главе семьи, чтобы грамотно своими руками починить розетку, правильно действовать во время грозы, уметь согреть себя в холод и т.д. Но здесь Вова возражает, что в этих случаях нужен скорее житейский опыт, чем знание физических законов и умение решать задачи.
Следующий довод в пользу изучения физики – это будущие дети Вовы. Замечательно, когда папа имеет авторитет в семье, много знает и много умеет. Папа, имеющий знания, сможет ответить на все «почему» своему маленькому сыночку. А когда тот подрастет и будет изучать физику, то поможет в решении задач. На это Вова может возразить, что он женится на отличнице Машеньке, и она будет помогать детям в школьных проблемах.
Изучать физику надо для того, чтобы отличать научные знания от псевдонаучных, чтобы не стать легкой добычей мошенников и обманщиков. Вот сейчас в Интернете много фильмов о вредности микроволновой печи. Иногда смотришь, слушаешь, и создаётся такое впечатление, что эти люди практически ничего не знают о тепловом движении, о принципе разогрева продуктов, устройстве и работе микроволновки, но рассуждают, рассуждают….
Знания по физике формируют научное представление об окружающем мире, о его познаваемости человеком, о невозможности нарушений законов природы. Чем более обширными знаниями обладает человек, тем труднее завлечь его в различные секты, подчинить чужой воле, обмануть. Человеку, который плохо изучал физику в школе, легко продать за большие деньги бесполезное устройство. Например, излучатель инфракрасных лучей, который лечит от всех болезней на свете. Бывший двоечник по физике легко поверит, что очиститель воздуха может различать молекулы хорошего и плохого запаха и уничтожать только плохие.
Следующая группа ответов. Некоторые учителя и родители на вопрос, зачем изучать физику, отвечают, что так надо, чтобы закончить школу. Надо и все! Есть большие начальники в Министерстве Образования, лучше знающие, что и как надо изучать в школе. Поэтому не рассуждаем, а учим. Учим для получения хорошей отметки, чтобы не «доставали» ни родители, ни учителя.
Очень много школьников, особенно девочек, удовлетворятся этим ответом. Они доверяют взрослым, ведь мама знает лучше, как надо одеваться, папа знает, как зарабатывать деньги. Именно папа и мама знают, что лучше для их ребенка. И ребенку легче и проще подчиниться. Для многих детей так удобнее, да еще и взрослые похвалят за прилежание.
Вопроса о полезности физики не возникает при обучении с увлечением. Если человек занимается чем-то с интересом, то вопрос «зачем» он себе не задает.
В школе ребенок проводит одиннадцать лет жизни – это период быстрого развития. Ребёнок набирает багаж знаний и умений для последующего этапа – приобретения профессии. Именно в школьные годы идет формирование будущей социальной личности, отрабатываются навыки взаимодействия в коллективе. Индивидуум начинает оценивать свои способности и возможности, сравнивать себя с другими.
Каждый учебный предмет играет свою роль в формировании личности. Литература и история развивают язык, формируют нравственно-этические нормы поведения, математика воздействует на абстрактное мышление, биология позволяет глубже понимать себя, формирует восприятие человека как части живого мира, иностранный язык тренирует память, воспитывает толерантность и способность видеть мир глазами других людей. Где-то прочитала, что в школе только два предмета интеллектообразующие: геометрия и физика, остальные – интеллектопотребляющие. Эти два предмета развивают подсознание, сознание и сверхсознание.
Именно учителя физики имеют разнообразный арсенал средств для всестороннего развития ребенка. Вот он, окружающий мир, во всем его многообразии и великолепии. Надо только чуть внимательнее приглядеться, и можно сделать интересные открытия, выдвинуть гипотезы, провести исследования. «Наука – дочь удивления и любопытства», – говорят мудрецы. И для учителя физики самое главное и самое трудное – поддерживать способность ребенка удивляться окружающему миру.
Какие только приемы и приемчики не используют учителя физики для формирования и развития у школьников интереса к своему предмету! Это проведение экспериментов на грани фокусов, обсуждение проблемных ситуаций на уроке, демонстрация занимательных видеофрагментов, изготовление физических приборов своими руками и т.д.
Учителя – это особая порода людей. Они всю жизнь рады узнавать что-то новое и делиться своими знаниями с другими. И неважно, сколько им лет: 20 или 60. Они не устают учиться, делать для себя открытия, с интересом и увлечением познавать этот мир. Именно они могут «заразить» своих учеников тягой к покорению вершин знаний. И самое важное открытие на этом пути состоит в том, что чем больше знаешь, тем шире горизонты, тем интереснее жить.
И такому учителю не придется ломать голову над ответом на вопрос: зачем надо изучать физику в школе. Ответ прост: физика – это увлекательная, интереснейшая наука.
Изображение взято из открытых источников
В этом цикле статей я постараюсь рассказать в простой и доступной форме о такой науке, как физика. Эти уроки будут полезны как студентам, так и школьникам, а так же любым другим людям, которые внезапно захотели освежить свои знания.
Для начала, давайте разберемся, а что же такое “физика”? Вот что пишет Википедия (цитата):
«Фи́зика (от др.-греч. φύσις — природа) — область естествознания. Наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания».
Если сказать простыми словами, физика – это наука о природе. Здесь под природой имеется в виду не только леса, поля и луга, но планета в целом, а так же космос и вообще вся материальная Вселенная, включая микромир (атомы и элементарные частиц) и макромир (звезды и галактики). Для чего это нужно знать? Полагаю, ответ очевиден. Знание об окружающем мире позволяют наиболее эффективно с этим самым миром взаимодействовать себе на благо. Например, когда наши древние предки узнали о том, что металл при высокой температуре (в огне) плавиться, они смогли усовершенствовать свои орудия труда, сделав их не каменными а металлическими. Это позволило затрачивать на их изготовление меньше усилий и времени: вылить или выковать предмет из металла гораздо проще, чем сделать его из камня путем ударов камнями друг о друга. А в наше время благодаря физике стало возможно изобрести автомобили, телефоны, компьютеры и даже запускать корабли в космос.
Теперь поговорим о разделах физики. Их довольно много, разберём самые основные:
- Механика. Это, по сути начальный раздел физики. Основа основ, так сказать. Давайте сначала разберем точное определение, а потом переведем его на понятный язык. И так меха́ника (греч. μηχανική — искусство построения машин) — раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; при этом движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве (цитата из википедии). Ну а если по русский, то механика – это наука о разных механизмах, о том, как они друг на друга влияют, о движении и силах, которые могут действовать на разные предметы и что из этого получается. Благодаря механике были изобретены механические часы, колесо, мельница и многое другое. А вот автомобиль был изобретен не только благодаря механике, а еще и другим разделам физики, например, термодинамике. Сама механика делиться на три раздела. Кинематика – наука о движении, динамика – наука движении под действием разных сил, статика – наука о силах без движения.
- Термодинамика. Наука о тепловой энергии, ее превращении и взаимодействии с другими видами энергии. Благодаря знаниям из этой области физики, были изобретены такие устройства, как двигатель внутреннего сгорания в автомобиле, паровой двигатель в старых поездах, батареи центрального отопления и многое другое.
- Молекулярная физика. В некотором роде это продолжение термодинамики, но с учетом того знания, что все вещества состоят из молекул. Развитие этой науки привело к появлению таких дисциплин, как физика твердого тела, физическая химия, молекулярная биология, физика металлов, физика полимеров, кристаллофизика, физика плазмы и многое другое.
- Электричество и магнетизм. Благодаря этой науке мы имеем многочисленные устройства, работающие на электрической энергии – холодильники, телевизоры, компьютеры. Компьютеры, кстати, были изобретены не только благодаря знаниям в области электричества, но так же благодаря таким наукам, как молекулярная физика, атомная физика и квантовая механика.
- Атомная физика. Раздел физика, занимающийся строением атома. Благодаря этим знаниям были изобретены различные полупроводниковые приборы, в частности транзисторы, которые легли в основу всех полупроводниковых устройств, в том числе современных компьютеров.
- Ядерная физика. Этот раздел изучает строение и свойства атомных ядер, он логический вытекает из атомной физики. К сожалению, этот раздел физики принес человечеству очень много вреда (изобретение атомной бомбы), возможно, даже больше, чем пользы. И все из-за того, что есть такие нехорошие люди, всякие там генералы и прочие военные, которые все открытия стремятся использовать в первую очередь для убийств. Но нельзя сказать, что ядерная физика не принесла никакой пользы. Во первых, ядерную энергию научились использовать и в мирных целях, а во вторых, как развитие ядерной физики, появились такие физические дисциплины, как физика элементарных частиц и квантовая механика.
- Физика элементарных частиц. Как оказалось, не только атом делиться на ядро и электроны, но и само ядро состоит из протонов, нейтронов а так же других частиц. И все эти частицы (электроны, протоны, нейтроны) могу друг с другом взаимодействовать, порождая другие частицы. Да и некоторые частицы тоже оказались делимыми, и при том, они обладают различными свойствами. Все это изучает физика элементарных частиц.
- Квантовая механика. Оказалось, что элементарные частицы совсем не такие, как предметы окружающего мира. Это не кусочки чего-то твердого, как например, камень, а какая-то неведомая штуковина, описанная математическими формулами, которая может находиться в разных местах одновременно и обладает другими экзотическими свойствами. По сути, квантовая механика занимается тем, что изучает эти самые элементарные частицы и описывает их поведение математическими формулами. Какая от всего этого польза? На первый взгляд, польза не совсем очевидна, по крайней мере, для сегодняшнего дня. Если конечно, не считать того, что для создания таких сложных полупроводниковых устройств, как компьютер, уже необходимо учитывать квантовомеханические эффекты. Хотя уже сейчас созданы простейшие компьютеры, вычисления которых основаны исключительно на квантовых эффектах, так называемые квантовые компьютеры. Пройдет какое-то время, и квантовые компьютеры станут такой же обыденной вещью, как ноутбук или сотовый телефон. Только вот по мощности квантовые компьютеры во много превзойдут обычные. А уж что будет дальше, остается только гадать. Может, знания в области квантовой механики позволят людям построить звездолет и полететь на Альфа Центавру, а так же колонизировать другие планеты.
- Теория относительности. Это раздел физики, изучающий пространство, время, гравитацию и их взаимосвязь. Время в этой теории рассматривается не как простой хронометраж событий, как понимает его большинство людей, а как некую неведомую штуковину, описанную формулами, которая неразрывно связанная с пространством. А само пространство – это такая же неведомая штукенция, тоже описанная формулами. Дело в том, что внезапно оказалось, что законы механики иногда не работают. Иными словами, при помощи формул было вычислено, например, как должна двигаться какая-нибудь планета, наблюдаемая астрономами, ну, скажем Марс. А она, сволочь такая, двигается не совсем так. Погрешность не большая, но достаточная, что бы поставить под сомнение законы классической механики. Это привело к созданию теории относительности, согласно которой чем быстрее движется тело, тем больше его движение отклоняется от законов механики. Это самое отклонение так же можно вычислить по формуле. Для земных скоростей оно даже не заметно. Но совсем другое дело для звездолета, летящего на Альфа Центавру со скоростью, близкой к скорости света (скорость света примерно 300 км/с). В этом случае наблюдаться различные релятивистические эффекты. В частности, замедление времени. Может случиться так, что пока космонавты куда то летали на звездолете, на Земле прошли века, все их родственники давно умерли от старости, а для экипажа прошло всего то, допустим, пару месяцев и они вернулись такие же молодые, как и полетели. Может возникнуть вопрос, а откуда все это узнали, если таких звездолетов еще не изобрели? А все дело в том, что все эти формулы проверили при помощи очень точных приборов, которые позволяют замерить те самые мизерные отклонения, характерные для относительно медленных скоростей.
- Теория струн. А вот это еще более сложный раздел физики, чем квантовая механика и теория относительности. Она объединяет и ту и другую дисциплину. Дело в том, что внезапно оказалось, что теория относительности и квантовая механика противоречат друг другу. Что бы убрать эти противоречия, были выдвинуты новые гипотезы, которые легли в основу теории струн.
Следующий урок. Физика для чайников. Урок 2. Механика.
Анонимный вопрос · 9 августа 2018
1,7 K
Физика нужна для того, чтобы познакомиться и научиться различным способам познания природы. Потом это можно будет перенести не только на природу. Но физика показывает, как можно что-то изучить, как поставить вопросы. Постановка вопроса – вот это, наверное, самое главное, чему физика учит в школе.
Знание физических закономерностей устройства нашего мира так или иначе пригождается любому человеку. Это такая же часть общекультурного базиса, как и знание основных правил русского языка, как ориентация в географии или в истории, как умение считать деньги, как знакомство с общими принципами биологической эволюции…
И, кстати, учить физике надо людей для того, чтобы они осваивали некий новый стиль мышления – модельный. Вот математика развивает логическую сторону мышления, а физика дает возможность модельно мыслить. То есть человек должен понимать: происходит явление – что там важно, что не важно.
Я сам физику с репетитором учил https://gomel.repetit-center.by/ и совершенно не жалею затраченных сил и средств.
Потому-что Физика – это истинная религия мира, дающая ответы на все вопросы о строения мира и принципа его действия. Многие люди учат свещенные писания, которые им не объясняют абсолютно ничего об окружающем мире, но игнорируют физику, которая может сказать абсолютно всё, а когда знаешь, то можешь применить эти знания на практике. Благодаря физике мы имеем все блага… Читать далее
С огромным удовольствием узнаю новое сама, с еще большим – хочу делиться…
Физика – одна из основопологающих наук, которая объясняет множество явлений, происходящих в нашей жизни, позволяет просчитывать последствия происходящих процессов, что используется в производстве и повседневной реальности. Знание физики дает множество инструментов в руки человечества. Плюс ко всему – это просто интересно (разбираться и понимать суть происходящего).
Что такое физика?
Сусанна Казарян, США, Физик
Физика это язык на котором общаются физики. Грамматикой этот язык не отличается от обычного языка общения людей, но у нормального человека (не-физика), даже пол-часа проведенные на семинаре по теоретической физике, вызывает непроизвольную зевоту и последующий сон. В случаях же головной боли или головокружения, обычно советуют обратиться к парапсихологу.
Прочитать ещё 1 ответ
Что нужно, чтобы полюбить физику?
Программирование, физика, математика, Сербия
Я п-настоящему полюбил физику только после университета, когда искал что-то интересное прочитать для себя. Мне попались сборники лекций выдающегося американского ученого Ричарда Фейнмана. Это позволило мне совершенно с другой стороны взглянуть на науку.
С тех пор читаю научную литературу, решаю задачи на досуге и пробую проводить домашние опыты. Это стало моим хобби.
Я бы порекомендовал прочитать сначала что-то научно-популярное, чтобы не отпугивать заинтересованный ум сложными понятиями и длинными математическими выкладками.
– Физика Невозможного. Мичио Каку
– Идеальная теория. Педро Ферейра
– Наша математическая вселенная. Макс Тегмарк
– Космический ландшафт. Леонард Сасскинд
Ну и без практики тоже не сидите, важно пощупать как это работает на практике. Поищите в YouTube видео по словам “Занимательные опыты по физике”, пробуйте их повторить, показать и что самое главное, объяснить их друзьям, детям, родителям, знакомым.
Больше всего мы учимся сами, когда мы сами пытаемся рассказать те или иные новые вещи другим людям.
Таким слушателем для своих мини-лекций я сделал супругу, за что ей большая благодарность за терпение.
Прочитать ещё 2 ответа
Какие интересные ресурсы/авторы вы могли бы посоветовать для изучения и погружения в физику?
- Короткое видео по физике из серии “Ковчег идей” на ютуб-канале SciOne
- Видео Нила Деграсса Тайсона. “Астрофизика для тех, кому некогда” (на на этом можно не останавливаться, Тайсон сам по себе рекомендация)
- У Леонарда Саскинда есть две книги по теоретическому минимуму. Одна по современной физике и другая по квантовой механике. Также “Абсолютный минимум” от Майкла Файера
- Имена Стивена Хокинга, Карла Сагана, Митио Каку, Лоуренса Краусса и Ричарда Фейнмана сами по себе рекомендации. Это и книги, и научно-популярные фильмы. Не забудьте Берклеевский курс
- Книга Джона Арчибальд Уилера “Физика пространства-времени”
- Научно-популярные книги Брайана Грина, а также его сериал по струнам
- Курс видео-лекций Catharsis “Начала квантовой физики”
- “Великая физика” Пиковера
- Курс общей физики Савельева
- Курс видео-лекций Родимина “Физика на кончиках пальцев”
- Курс edX от МИФИ “От атомов до звёзд”
- Джон Гриббин
- Физические понятия Верма
- Физика Пандея
- Основы физики Резника, Хэллидея и Уокера
- Проблемы общей физики Иродова
- Сериал “Сквозь червоточину” с Морганом Фрименом
- Астробиология. Очень краткое введение. Кетлинг
- Комикс Исикава “Занимательная физика. Квантовая механика.
- Элементарный учебник по физике Ландсберга
- Энциклопедия Трефила “200 законов мироздания”
- Л. Сасскинд, – Космический ландшафт
Не мешало бы проверить советские, финские и корейские школьные курсы, но пока это мечта. Много интересностей по космологии и космогонии есть у древних цивилизаций, но такое можно передавать только от учителя к ученику.
Прочитать ещё 1 ответ
Что такое жизнь с точки зрения физики?
С точки зрения физики, жизнь – это процесс постоянного накопления и рассеивания энергии с целью увеличения или уменьшения энтропии системы.
Например, если рассматривать вселенную как замкнутую систему (а мы на самом деле не знаем, замкнута она или нет), то всё идёт к тому, что в ходе использования ресурсов вселенной, человечество, или какие-либо другие разумные организмы, будут использовать энергию синтеза из лёгких элементов (термоядерный синтез) и энергию распада тяжёлых элементов (деление ядра) для поддержания своей жизни, что рано или поздно приведёт к истощению невообразимо огромных на данный момент запасов лёгких и тяжёлых элементов во вселенной. В итоге, это должно привести к ситуации, когда останутся лишь холодная материя и чёрные дыры. Забавно, что это произойдёт вне зависимости от того, будут ли в этом процессе участвовать разумные существа или нет. Рано или поздно, звёзды сами выжгут весь доступный водород, тяжёлые элементы сами распадутся, и вся материя рано или поздно попадёт в чёрные дыры.
Таким образом, с точки зрения физики, жизнь движется к такому состоянию окружающей среды, когда жизнь станет невозможной. Это можно было бы сравнить с процессом брожения, когда бактерии живя в замкнутой системе и потребляя ресурсы, доступные им в этой системе, постепенно загрязняют окружающую среду отходами своей жизнедеятельности до тех пор, пока жизнь для них в этой среде перестаёт быть возможной.
Прочитать ещё 5 ответов