Воображение
Умение представлять у себя в голове всякие фантастические и схематические картинки – одно из важнейших качеств любого исследователя природы. Так было всегда – от времен Архимеда до наших дней.
Но и просто изучать уже открытые законы мироздания по учебникам гораздо удобнее, если школьник умеет представлять образные сюжеты по каждой конкретной теме.
А уж когда мы рассказываем маленьким детям о физике – обязательно надо максимально включать воображение!
Ведь что такое физика? Наука, изучающая окружающий мир.
Часть этого мира мы видим непосредственно вокруг нас. А часть мы должны представлять: космические просторы, круговой полет электрона в атоме, структуру кристаллической решетки, цепную реакцию в ядерном реакторе, объемное строение химической молекулы, тепловое движение атомов, погружение в глубину океана, полет воздушного шара…
Воображение является одним из ключевых профессиональных навыков ученого-физика.
Нет никакого смысла пытаться просто разъяснить ребенку что-то логически про электрический ток. А надо сказать: “Представь: вот бегут крошечные электрончики внутри провода…”
Ключевое слово здесь – “представь”. Необходимо реально представить себе толпу крошечных электрончиков, бегущих по проводу. Они бегут все вместе в одну сторону…
Классическое обучение физике (в старших классах школы и в вузах) традиционно слишком мало проявляет внимания и уважения к воображению (и к возникающим при этом эмоциям). Многим кажется, что главное – это строгая, стройная и сухая логика науки… Но это явный недоучет психологии восприятия. И особенно – недоучет специфики детского восприятия.
Еще раз обратите внимание: хорошие физики – почти всегда фантазеры!
Вы можете представить, что стали очень маленького размера? Попробуйте в таком виде “прогуляться” внутри кристалла, “попрыгать” с атома на атом, “увидеть” случайные нарушения в кристаллической решетке…
А вы можете вообразить, как мчитесь вместе со световым лучом – от звезды к звезде, на расстояния в миллионы световых лет?
Кстати, а как насчет глубокого космического вакуума? Как его представить себе? Что это такое? Говорят, что в межгалактическом пространстве летает всего один атом на кубический метр… Только подумайте, как ему одиноко!
Но у нас в Солнечной системе вакуум в космосе не такой жуткий. В нем можно найти много всяких летающих атомов, простых молекул и даже небольших кусочков космической пыли. А уж когда движется комета (особенно поближе к Солнцу, где теплее), тогда от ее хвоста во все стороны просто куча всего разлетается микроскопического!
Все это можно (и нужно!) представлять в голове. Так же, как и несущиеся по своим орбитам планеты и их спутники, астероиды и метеоритные потоки… Так же, как и кольца вокруг Сатурна, гигантские вихри в атмосфере Юпитера, вспышки на Солнце, вращающиеся галактики…
Ой! Где-то далеко-далеко столкнулись две черные дыры. Они соединились в одну общую черную дыру – и выплеснули вокруг мощные гравитационные волны. Эти волны бежали до нас десятки лет (со скоростью света). А потом на Земле их зарегистрировали особые сверхчувствительные детекторы.
Давайте найдем в Интернете картинку такого детектора и рассмотрим ее. Давайте представим, как колышутся на своих местах зеркала, как бегает между ними лазерный луч, как меняется интерференционная картинка на экране…
Лазер – это вообще сильная вещь! Как он устроен? Без воображения не разберешься! Много-много совершенно одинаковых фотончиков бегут строго параллельно друг другу в одну сторону – вот и получается лазерный луч!
Мы можем взять любую тему в физике и дать волю своему воображению. Любая сухая строчка, любая строгая формула, любая схематическая картинка из обычного школьного учебника… – все это нуждается в свободном полете нашей фантазии. Только так мы и сможем по-настоящему почувствовать физику!
Вы помните про приключения электрона между пластин воздушного конденсатора, на который подано напряжение? Лучше, конечно, если воздух убрать вообще и заменить его вакуумом – чтобы электрону ничего не мешало летать, как ему хочется. Да еще и магнитное поле добавить можно – чисто для интереса…
Траектории электрона в такой ситуации вполне могут восприниматься как кадры из научно-фантастического фильма! А ведь это лишь стандартная школьная тема, одна из простейших. Но буйная фантазия изменит все!
Или такой чудесный образ: если атом увеличить до размеров футбольного поля, то его ядро будет по размеру примерно с лежащий в центре этого поля футбольный мяч. А электроны будут по размеру подобны мухам, летающим по периметру футбольного поля. А остальное – пустота.
Вы видите этих мух, летающих вокруг футбольного поля, в центре которого лежит футбольный мяч? Вы хорошо ощутили эту картинку?
Хотя, если честно и более строго, то про электроны лучше говорить, что они как бы “размазаны по пространству”… Вот и представим разные такие картинки: сферические орбиты электронов и орбиты в виде гантелей…
Еще интереснее, по-моему, пытаться представлять себе магнитные и электрические поля. Они заполняют огромные пространства космоса. Они заполняют крошечное пространство внутри каждого атома или молекулы. Они используются в куче специальных технических приборов…
Но как их представить? В виде чего? В виде стрелочек, которыми их традиционно изображают в книжках по физике? Или как-нибудь иначе?
Прекрасная творческая задачка для каждого ребенка! И для взрослого!
В свое время, слушая лекции по различным разделам физики в вузе, я очень любил создавать в уме такие картинки. Равномерные и изгибающиеся, усиливающиеся и ослабляющиеся, завихряющиеся и бегущие куда-то… – электрические и магнитные поля. И масштабы – от атома до космоса…
Но и такая более ясная и наглядная субстанция, как текущая вода, тоже дает немало простора для образного мышления. В физике существует особый способ описания движения воды: ее представляют в виде отдельных параллельных струй (или “трубочек”, или “ниточек”) – и надо всю эту картинку представить себе хорошенько, чтобы понять законы природы в данной области.
Однако далеко не всегда вода течет ровно и спокойно. Есть масса ситуаций, когда она начинает завихряться, неупорядоченно бурлить, непредсказуемо крутиться… Как интересно! И какие картинки!
Еще на воде бывают волны. Как они получаются? Мы можем понаблюдать за этим: в блюдце, в ванной, в пруду, в озере, в море…
А дальше можно поговорить о том, как получается бегущая по поверхности воды волна, какие физические механизмы ее формируют. А еще можно представить безграничные просторы, где волны бегут по воде без ограничений – до горизонта и дальше…
Воображение – это реальная сила при изучении физики. Используйте его так широко, как только сможете. Просто подскажите детишкам, что здесь уместно пофантазировать – и дело сразу же пойдет веселее! Дайте себе волю!
