Владимир Келлер - Возвращение чародея

• Название: Возвращение чародея
• Автор: Владимир Келлер
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Физика
• Год: 1970

Эта книга — увлекательный рассказ о научном познании окружающего мира. Она знакомит школьников 8–10-х классов с широким кругом вопросов классической и современной физики. Много интересного узнают ребята о законах механического движения, об энергии и ее источниках, о различных состояниях вещества, о законах движения в микромире и не решенных еще научных проблемах.

---

В борьбе за существование в сознании его сложились первые, не выраженные словами, младенческие представления о силах и движении:

одни тела движутся помимо моей воли — Солнце, звезды, животные, окружающие люди; другие тела движутся так, как я хочу, — мое оружие, я сам;

вмешавшись, я могу повлиять на движение некоторых, обычно неподвластных мне тел; для этого я должен приложить усилие — толкнуть или остановить их, метнуть копье или ударить палкой;

направление усилия важнее самого усилия; правильно его выбрав, я могу породить силу посильнее моей собственной: скатить, например, с горы камень, который напугает моих врагов; могу, если захочу, уничтожить силу, превышающую мою: убить палкой тигра или сделать что-нибудь другое. Зная нужное направление усилия, я сильнее всех стихий.

Когда интенсивно «заработали» слова и мысль, представления о силах и движениях стали несколько конкретнее:

чтобы вывести тело из состояния покоя, к нему надо приложить силу;

тело, если его все время не толкать, рано или поздно остановится;

чем больше приложенная к движущемуся телу сила, тем больше его скорость;

легкие тела всегда и весьма заметно падают медленнее тяжелых…

Тысячелетиями эти представления владели сознанием людей, и никто не сомневался в их истине. Их принимали как нечто очевидное, в проверке и подтверждении не нуждающееся.

А потом? Потом нашли, что они ошибочны. Почему же мы говорим о них сейчас? Стоит ли вспоминать о них, начинать с них современную книгу о физике, когда большинству известно, что законы классической механики формулируются иначе?

Убежден, что не только стоит, но и совершенно необходимо.

Во-первых, вопреки распространенному мнению, высказанных истин никто не отвергал по той простой причине, что по-своему они верны, что любой эксперимент подтверждает их для тех условий, для которых они выводились. Катящийся по футбольному полю мяч остановится, если его не подталкивать; перышко, брошенное вместе с пулей, упадет позже ее, и т. д.

Конечно, не будь трения, мяч не остановился бы, а будь на Земле вакуум, перо и пуля упали бы одновременно. Но люди ведь не живут без трения, и окружает их воздух, а не космическая «пустота». А те, кто первыми рассуждали о движении, думали не об отвлеченном, родившемся потом в сознании, а о реальном мире.

Человеку свойственно правильно видеть природу, и он побеждал стихии потому, что видел именно ту природу, в которой жил. В такой реально окружающей его природе человек боролся, в ней открывал и изобретал.

Сейчас мы живем в колоссальном мире, в котором наряду с непосредственно воспринимаемой нами областью есть области, повседневно нами не ощутимые. Мы их не чувствуем или потому, что в своем естественном состоянии они постоянно чем-то наполнены (например, «пустота», а точнее, окружающий нас вакуум — молекулами воздуха, благодаря чему мы чувствуем атмосферу, а вакуума не чувствуем), или потому, что наши органы чувств слишком грубы для них, их не воспринимают — таковы микромир (мир атомов и их осколков) и мир сверхвысоких скоростей.

Неощутимость таких областей природы не мешает нам проникать в них. Мы все равно собираем с них дань, извлекаем из их недр энергию или пищу для утоления любознательности. Но первобытный человек знал только ощутимый мир; все остальное, вплоть до самой простой примитивной абстракции — мира без воздуха и без трения — было чуждой для него природой. Он ничего там не увидел бы, даже если бы ему сказали, что есть и такие миры.

Мир первобытного человека, как и мир детей, порой называют «миром предметных представлений». Что ж, название совершенно точное: идеи в подобном мире приходят не от отвлеченных образов, а непосредственно от предметов, преимущественно от предметов повседневной практики.

Мир предметных представлений имеет свои достоинства. Первое из них — умение показывать главные черты реальности.

Мы восхищаемся наскальными изображениями животных и охоты, сделанными тысячи, а иногда и десятки тысяч лет назад. Многим они знакомы по репродукциям или фотографиям: изображение дикой лошади на скале близ села Шишкино на реке Лене, фрески из Тассили в Северной Африке, (изображения в гротах Магвимеви в Грузии, недавно обнаруженные крашеные фигуры животных в пещере на Урале… Высеченные на скале, иногда написанные краской (обычно охрой), они поражают выразительностью. Как замечателен в них каждый штрих! Ничего, кроме самого существенного — движение, ярость, торжество победы, — но это трепещущая жизнь.

«Ничего, кроме самого существенного», — так можно охарактеризовать древние представления об окружающем. «Земля плоская» (для неандертальца, ограниченного в передвижении, ее шарообразность несущественна). «Природа боится пустоты» (или «отвратительного Ничто», как писал Аристотель; первобытный человек никогда не поднимал воду по трубе на высоту более 10,33 метра, где этот закон неверен, если под пустотой понимать отсутствие вещества). «Чтобы летать, надо иметь крылья» (в эпоху каменного топора ни реактивного самолета, ни хотя бы поршневого «кукурузника», ни даже самого обыкновенного воздушного шара построить было невозможно).

Человек видел свою природу и правильно говорил о том, что видел.

…Было время, когда меня смущали римские акведуки. Руины этих древних водоводов казались нарушением принципа правильного человеческого видения природы: каменный водовод шел не почти параллельно уровню моря, слегка понижаясь к Риму, а горбами изгибаясь над холмами. Потом я догадался, в чем причина ошибки. О том, что Земля круглая, римляне еще не знали. Но они знали, что существует горизонт. Почему он существует, им было неизвестно, но объяснение напрашивалось само собой: это возвышенность, за которой идет спуск. Река свободно протекала через эту «возвышенность», изгибаясь вертикально, — значит, и в каменной трубе она должна совершать путь по кривой, подчиняясь профилю местности, — таков, вероятно, был у римлян естественный вывод.

Как видим, и эта редчайшая ошибка древних инженеров была, так сказать, «из лучших побуждений»: правильно увиденное они лишь неправильно объяснили.

Вторая важная причина, по которой нам следует говорить о мире предметных представлений в современной книге о физике, заключается в том, что этот мир не только взлетная, но и посадочная площадка для научного и технического прогресса.

Мы далеко ушли вперед в умственном развитии от наших предков, но физически изменились мало. Весим мы примерно столько же, сколько весили неандертальцы, жившие полмиллиона лет назад; не больше их едим и пьем, бегаем нисколько не быстрее. Не дальше предков мы видим без приборов, а с точки зрения оптики видим внешне то же самое, что увидели бы и они. Технический, научный и философский прогресс не превратил человека в сверхчеловека.

Космонавт Алексей Леонов сделал первую в истории человечества «разминку» в мировом пространстве, но в этот «чистый» космос он не просочился сквозь стенки корабля, как электрон сквозь «потенциальный барьер» (есть такая на первый взгляд непроницаемая перегородка в мире простейших частиц материи, через которую они, однако, иногда просачиваются), а вышел через люк, как это сделал бы и Аристотель.

Наука движется вперед, а плодами ее пользуется все то же существо, для которого «солнце всходит и заходит». На языке предметных представлений человек учился познавать природу, на этом же родном для него языке наука рассказывает ему о своих успехах.

Похоже на возвращение из-за границы. Зная иностранные языки, можно, путешествуя, увидеть многое, многое понять. Но у родного очага надо рассказывать о виденном на языке, понятном окружающим. Иначе не поймут, скажут, что даром съездил.

Аристотель и Галилей

— Может ли сплошной кусок металла свободно парить в воздухе? Опыт производится в обыкновенной комнате (можно и на улице), никакие магнитные, центробежные и иные силы на него не действуют.

Я не слышал положительного ответа на этот вопрос, хотя задавал его ребятам нередко. Между тем ответ должен быть именно таким. Сейчас делаются проволочки толщиной в несколько микронов (тысячных долей миллиметра), и они парят в воздухе, как пушинки.

— Если бы вы сказали не «кусок» металла, а «кусочек» или «крохотуля», я бы догадался, в чем дело, — заметил один школьник после разъяснения.

То, что тело более легкое должно лететь к земле с меньшей скоростью (в пределе — с нулевой, то есть совсем не падать), для мальчика факт само собой разумеющийся. Так же, как инстинктивно верят в этот факт и те туркмены, которые (я слышал это в детстве у себя на родине), обучая малышей езде на лошадях, подбадривают их: «Не бойся, ты же маленький: упадешь — не так ушибешься, как большой». Стоит ли удивляться после этого поразительной живучести в тысячелетиях древнейших представлений о движении тел.