Сайт физика это жизнь – ФИЗИКА-ЭТО ЖИЗНЬ! — Главная страница
Физика вокруг нас. Физика в быту
- Участник:Федаева Анна Владимировна
- Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
1)Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения;
2) Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя;
3) Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21 веке.
Введение
Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы. На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.
Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.
Цели и задачи моей работы:
- Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
- Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
- Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.
Центростремительная сила
Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.
Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.
Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.
Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.
Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть — рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.
Проявление и применение
Если у вас есть зонтик, та вы можете перевернуть его острым концом в пол и положите в него, например кусочек бумаги или газеты. Затем сильно раскрутите зонтик.
Вы удивитесь, но зонтик выкинет ваш бумажный снаряд, перемещая его от центра к раю обода, а затее и вовсе наружу. То же самое произойдет, если вы положите предмет потяжелее, например детский мячик.
Сила, действие которой вы наблюдали в этом опыте, называется центробежной силой. Эта сила является следствием более глобального закона инерции. Поэтому предметы участвующие, во вращательном движении стремясь согласно этому закону сохранять направление и скорость своего первоначального состояния как бы «не успевают» двигаться по окружности и поэтому начинают «вываливаться» и двигаться к краю окружности.
С центробежной силой мы встречаемся практически постоянно в нашей жизни. О чем сами и не подозреваем даже. Вы можете взять камень и привязать его к веревке и начать вращать. Вы сразу почувствуете, как веревка натягивается, и стремиться разорваться под действием центробежной силы. Эта же сила помогает велосипедисту или мотоциклисту в цирке описывать «мертвую петлю». Центробежной силой извлекают мед из сотов и сушат белье в стиральной машине. И рельсы для крутых поворотов поездов и трамваев именно из-за центробежного эффекта делают «внутренний» ниже, чем «наружный».
Рычаг
Каждому кто изучал физику, известно высказывание знаменитого греческого ученого Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Оно может показаться несколько самоуверенным, тем не менее основания к такому заявлению у него были. Ведь если верить легенде, Архимед воскликнул так, впервые описав с точки зрения математики принцип действия одного из древнейших механизмов рычага. Когда и где впервые было использовано это элементарное приспособление, основа основ всей механики и техники, установить невозможно. Очевидно, еще в глубокой древности люди заметили, что отломить с дерева ветку легче, если нажать на ее конец, а палка поможет приподнять с земли тяжелый камень, если поддеть его снизу. Причем чем длиннее палка, тем легче сдвинуть камень с места. И ветка, и палка являются простейшими примерами применения рычага принцип его действия люди интуитивно понимали еще в доисторические времена. Большинство древнейших орудий труда мотыга, весло, молоток с ручкой и другие основаны на применении этого принципа. Простейший рычаг представляет собой перекладину, имеющую точку опоры и возможность вращаться вокруг нее. Качающаяся дощечка, лежащая на круглом основании, вот самый наглядный пример. Стороны перекладины от краев до точки опоры называются плечами рычага.
Доменико Фетти. Задумавшийся Архимед. 1620 г. Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали принцип рычага для создания равновесных весов. Древние механики заметили, что, если установить точку опоры ровно под серединой качающейся дощечки, а на ее края положить грузы, вниз опустится тот край, на котором лежит более тяжелый груз. Если же грузы будут одинаковы по весу, дощечка примет горизонтальное положение. Таким образом, опытным путем было обнаружено, что рычаг придет в равновесие, если к равным его плечам приложить равные усилия. А что, если сместить точку опоры, сделав одно плечо более длинным, а другое коротким? Именно так и происходит, если длинную палку подсунуть под тяжелый камень. Точкой опоры становится земля, камень давит на короткое плечо рычага, а человек на длинное. И вот чудеса! тяжеленный камень, который невозможно оторвать от земли руками, поднимается. Значит, чтобы привести в равновесие рычаг с разными плечами, нужно приложить к его краям разные усилия: большее усилие к короткому плечу, меньшее к длинному. Этот принцип был использован древними римлянами для создания другого измерительного прибора безмена. В отличие от равновесных весов, плечи безмена были разной длины, причем одно из них могло удлиняться. Чем более тяжелый груз нужно было взвесить, тем длиннее делали раздвижное плечо, на которое подвешивалась гиря. Конечно, измерение веса было лишь частным случаем использования рычага. Куда более важными стали механизмы, облегчающие труд и дающие возможность выполнять такие действия, для которых физической силы человека явно недостаточно. Знаменитые египетские пирамиды и по сей день остаются самыми грандиозными сооружениями на Земле. До сих пор некоторые ученые выражают сомнение в том, что древним египтянам было под силу возвести их самостоятельно. Пирамиды строили из блоков весом около 2,5 т, которые требовалось не только перемещать по земле, но и поднимать наверх.
Статическое электричество
Со статическим электричеством сталкивается каждый из нас. Например, вы, наверное, замечали, что после продолжительного расчёсывания ваши волосы начинают «торчать» в разные стороны. Либо же во время снятия одежды в темноте наблюдаются небольшие многочисленные разряды.
Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.
Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт
Применение статического электричества в быту
Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.
Покраска
Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.
Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.
Электрокопчение
Копчение представляет собой пропитку продукта с помощью «древесного дыма». Благодаря его частичкам, продукт получается очень вкусным. Это помогает предотвратить и его быструю порчу. Электрокопчение основывается на следующем: частички «коптильного дыма» заряжают положительными зарядами. В качестве отрицательного электрода выступает, как вариант, туша рыбы. Эти частицы дыма опускаются на неё, где происходит их частичное поглощение. Данный процесс длится всего лишь считанные минуты. А обычное копчение – это очень длительный процесс. Так что выгода очевидна.
Создание ворса
Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.
Сбор пыли
В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.
Смешивание
Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.
Заключение
При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам. Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!
Физика наука точная и сложная. Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?
Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.
rosuchebnik.ru
ФИЗИКА с нуля – современный учебник
В настоящее время нет ни одной естественнонаучной или технической области, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. А потому, единственная возможность узнать, как связаны между собой различные области науки и техники, это изучение основ физики. В то же время это и уникальная возможность познакомиться с новыми достижениями физики и их влиянием на другие области науки и техники. Предлагаемый вашему вниманию курс «Физика для чайников» на образовательном ресурсе FIZI4KA.RU удачно преподносит основы физики с нуля, неизменно востребованные все новыми поколениями.
Курс «Физика для чайников» — это не просто учебник, а интерактивный самоучитель по физике для начинающих, который доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту. От большинства учебников по физике FIZI4KA выделяется по пяти аспектам:
- Полное и последовательное изложение всего курса физики с нуля.
- Легкий и свободный стиль изложения физики для начинающих.
- Нет сложной математики.
- Продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, способствующих лучшему пониманию основ физики.
- Использование большого числа примеров и решения задач по физике, имеющих реальное практическое значение в повседневной жизни.
Все эти неоспоримые достоинства делают курс «физика для чайников» незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.
Во всех случаях, когда это возможно, законы физики выводятся из основных принципов; таким образом, всюду подчеркивается различие между основными принципами и следствиями из них. В курсе прослеживаются взаимосвязи различных областей физики (а также науки и техники). Независимые на первый взгляд разделы воссоединяются друг с другом и образуют единую картину. При введении каждого нового «закона», например закона магнитном силы, действующей на движущийся заряд, или закона равнораспределения энергии, мы стремимся разъяснить, действительно ли это новый закон, или же его можно вывести, используя уже известным материал. В большинстве случаев, проделав простые действия, удается проследить логическую структуру и замечательное единство всего того, что в противном случае выглядело бы просто как энциклопедическое собрание разнообразных явлений и законов.
Некоторых читателей может смутить рассмотрение в этом курсе таких актуальных вопросов современной физики, как нейтронные звезды, черные дыры, энергия Ферми, сохранение четности, кварки, голография, замедление времени, которые слишком сложны для начинающих студентов. Но мы сочли нужным включить их курс «Физика для чайников«, поскольку все эти вопросы захватывают воображение студентов, узнающих о них из средств массовой информации; это означает, что читатели хотели бы ближе познакомиться с этими проблемами в курсе физики, тем более многие из вопросов современном физики легче усваиваются студентами, чем то, что кроется за третьим законом Ньютона.
Стоит также отметить, что в «физике для начинающих» предпринята попытка связать изучение физики с изучением других областей науки, а также обратить внимание на взаимосвязь науки и общества. Например, центральной темой, пронизывающей весь курс, является проблема сокращения мировых ресурсов энергии. Обсуждаются и другие общественные, политические, экономические и философские предпосылки научного знания. Предлагаемый курс основ физики предназначен не только для того, чтобы заложить теоретические основы будущей профессии студентов: он призван также способствовать общему культурному росту человека, который будет занят в сфере науки и техники!
Физика для чайников с нуля, основы химии
4.3 (86.27%) 67 votesfizi4ka.ru
Класс!ная физика — Класс!ная физика
Класс!ная физика
«Класс!ная физика» переехала с «народа»!
«Класс!ная физика» — это сайт для тех, кто любит физику, учится сам и учит других.
«Класс!ная физика» — всегда рядом!
Интересные материалы по физике для школьников, учителей и всех любознательных.
Исходный сайт «Класс!ная физика» (class-fizika.narod.ru) с 2006 года входит в выпуски каталога «Образовательные ресурсы сети-интернет для основного общего и среднего (полного) общего образования», одобрено Министерством образования и науки РФ, Москва.
Читай, познавай, исследуй!
Мир физики интересен и увлекателен, он приглашает всех любознательных
в путешествие по страницам сайта «Класс!ная физика».
А для начала — наглядная карта физики, которая показывает, откуда берут начало и как связаны между собой различные области физики, что они изучают, и для чего они нужны.
Карта Физики создана по видеоролику The Map of Physics от Доминика Вилиммана канала Domain of Science.
Физика и секреты художников
Тайны мумий фараонов и изобретения Ребрандта, подделки шедевров и секреты папирусов Древнего Египта — искусство скрывает в себе много тайн, но современные физики с помощью новых методов и приборов находят объяснения все большему числу удивительных секретов прошлого ……… читать
Азбука физики
Всемогущее трение
Оно — всюду, да куда без него и денешься?
А вот три помощника-богатыря: графит, молебденит и тефлон. Эти удивительные вещества, обладающие очень высокой подвижностью частиц, применяются в настоящее время в качестве великолепной твердой смазки ……… читать
Воздухоплавание
«Так поднимаются к звездам!» — начертано на гербе основателей воздухоплавания братьев Монгольфье.
Известный писатель Жюль Верн летал на воздушном шаре всего лишь 24 минуты, но это помогло ему создать увлекательнейшие художественные произведения ……… читать
Паровые двигатели
«Этот могучий исполин был трёхметрового роста: гигант с лёгкостью тянул фургон с пятерыми пассажирами. На голове у Парового Человека была труба дымохода, откуда валил густой чёрный дым … всё, даже лицо, было сделано из железа, и все это непрерывно скрежетало и грохотало…» О ком это? Кому эти дифирамбы? ……… читать
Тайны магнита
Фалес Милетский наделял его душой, Платон сравнивал его с поэтом, Орфей находил его подобным жениху… В эпоху Возрождения магнит считали отображением неба и приписывали ему способность искривлять пространство. Японцы считали, что магнит — это сила, которая поможет повернуть к вам фортуну ……… читать
По ту сторону зеркала
Знаете ли Вы, сколько интересных открытий может подарить «зазеркалье»? У изображения Вашего лица в зеркале правая и левая половины переставлены местами. А ведь лица редко бывают полностью симметричными, поэтому окружающие видят Вас совершенно иным. Задумывались ли Вы над этим? ……… читать
Секреты обыкновенного волчка
«Сознание того, что чудесное было рядом с нами, приходит слишком поздно.» — А.Блок.
Знаете ли Вы, что малайцы могут часами завороженно наблюдать за вращением волчка. Однако, требуется немалое умение, чтобы правильно раскрутить его, ведь вес малайского волчка может достигать нескольких килограммов ……… читать
Изобретения Леонардо да Винчи
» Я хочу создавать чудеса!»-говорил он и спрашивал себя: «Но скажи мне, сделано ли тобою хоть что-нибудь?» Леонардо да Винчи писал свои трактаты тайнописью с помощью обыкновенного зеркала, поэтому его зашифрованные рукописи впервые смогли прочитать лишь три столетия спустя ……… читать
Все о Ваньке-встаньке
Читаем о знакомых нам с детства, но до сих пор удивляющих нас неваляшках, определяем центр тяжести и учимся сохранять равновесие. У Ваньки, у Встаньки несчастные няньки: начнут они Ваньку укладывать спать, а Ванька не хочет, приляжет и вскочит, уляжется снова и вскочит опять ……… читать
Наш закон бутерброда
Кто же не знаком с философией знаменитого кота Матроскина: «Неправильно ты, дядя Федор, бутерброд намазываешь …» А мы бутерброды не только правильно намазывали, мы их еще и с последнего этажа вниз бросали, и просто так, и с прокруткой, а потом ……… читать
class-fizika.ru
|
Социальные сети Статистика Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
ФИЗИКА — ЭТО ПРОСТО, Приветствую Вас, посетитель! Вы зашли на сайт учителя физики Чаадаева Алексея Петровича, который разработан для учеников, учителей, родителей и всех пользователей, связанных с изучением вопросов физики. Буду рад, если Вы сможете найти полезную информацию для себя.
|
Календарь
Электронный журнал Олимпиады и конкурсы Полезные сайты |
||||
fizikchap2013.ucoz.ru
Физика жизни | ОСЬМИНОГ. Блог-книга на PEREMENY.RU
Жизнь – сказка в пересказе
Глупца. Она полна трескучих слов
И ничего не значит.
В. Шекспир
…необходимо отказаться от сознаваемой свободы и признать не ощущаемую нами зависимость
Л. Толстой
1. А есть ли такая наука?
Ее нет.
По множеству причин. И не в последнюю очередь вследствие консервативности (не терпимости к новациям) уже сложившихся наук, даже таких, в которых присутствует слово физика: физиология, биофизика и т.д.
Но и сама физика самые бурные свои 300 лет была увлечена не проблемами жизни, а тем, что легче наблюдать и измерять и что можно многократно проверить в опытах. Поэтому к настоящему времени и сложились такие ее разделы как механика, электродинамика, квантовая физика, а не физика жизни (социальной или экономической).
Жизнь много сложнее. Она многомерна и неповторима, особенно в своих наиболее интересных проявлениях, таких как человек и общество. И что еще обиднее для ученых, она требует для своего изучения порой даже не десятилетий, а нескольких жизней. Поскольку изменяется настолько длинными волнами (на которые впервые обратил внимание 90 лет назад Кондратьев), что они не вмещаются в творческий период ни одного исследователя.
Помимо очевидных причин есть еще одно препятствие для сколько-нибудь полного научного описания жизни. Как говорит Есенин: «Лицом к лицу лица не увидать. Большое видится на расстоянье». А как же в этом случае человеку увидеть и измерить себя, такого многоликого, изменчивого, да к тому же неожиданно появляющегося на свет и также неожиданно исчезающего?
Как известно, измерить себя отважился только один литературный герой, барон Мюнхаузен, который мог поднять себя за волосы.
Все это говорит о том, что такой науки как физика жизни нет и быть не может.
Тем не менее, свято место пусто не бывает. И история знает неоднократные потуги физикализма в форме механицизма, махизма или синергизма. Принято, однако, полагать (за что мы обязаны философам), что эти попытки научного описания жизни были неудачными. Трудно с этим поспорить, поскольку заметных успехов в проектировании, или хотя бы прогнозировании жизненных процессов на этих основаниях достигнуто не было. А наука, как известно, является таковой лишь постольку, поскольку способна прогнозировать.
2. Физика жизни – это не знание жизни
Физика, в отличие традиционных наук, таких как история, биология, психология может дать всего лишь знания о пространственно-временных закономерностях живой и неживой природы (в последней из которых она, собственно, и преуспела за 300 лет своего существования). При этом физике не важно, какое движение изучать. Полет ли это ядра из пушки, космической ракеты, или рост человека и территории государства.
Конечно, таких узких (лишь траекторных) знаний о движении жизни, совершенно недостаточно не только для ее описания (а, значит, прогнозирования и конструирования), но даже и для сколько-нибудь глубокого понимания.
Однако, если не знать пространственно- временные закономерности жизни, то представления о ней окажутся не полными. Т.о. физика жизни является одним из неотъемлемых элементов наук о жизни. И, добавим от себя, наименее изученных элементов!
Трудности в понимании того, что же такое физика жизни добавляет еще и то обстоятельство (помимо абстрактности многих понятий и принципов самой этой науки), что большинство под физикой подразумевает лишь закономерности механики, термодинамики и электродинамики. И когда речь заходит о развитии общества или человека возникает ощущение, что это не физика. Что речь идет о метафизике.
Однако это не совсем так, поскольку активно развивающаяся в последние десятилетия физика несколько раздвинула свои границы в сторону метафизики, породив новые представления о развитии природы. Пока лишь, правда, гипотетические (дискуссионные), поскольку они оказались проверены далеко не во всех случаях жизни. Одна из таких новых моделей состоит в том, что жизнь рассматривается турбулентным процессом.
3. Жизнь – это турбулентность
Рассмотрим кратко, что же нового стало известно физикам о пространственно- временных закономерностях социальных, экономических, исторических и биологических процессов и явлений, по сравнению с предшественниками?
Первое, однако, на что следует обратить внимание так это то, что узок круг предшественников. Среди них, по нашему мнению, можно отметить лишь немногих, да и то с натяжкой, поскольку широкой научной общественностью такими они не воспринимаются. Это работы Чижевского по солнечной модуляции социальной активности масс, Кондратьева и Гумилева по волновым процессам экономики и общества, Хакена и Пригожина о подобии математических моделей самоорганизации в живой и неживой природе.
И какое же продвижение сделала наука с тех пор?
Это можно проиллюстрировать рисунками 1-4, показывающими качество современного физического описания различных проявлений жизни.
Рис. 1. Сравнение относительных размеров человека с начала эмбрионального развития и до физически зрелого состоянии с турбулентной моделью (автор)
Рис. 2. Площадь территории России в млн. кв. км.. Сравнение исторических данных с турбулентной моделью (автор)
Рис. 3. Зависимость размеров эмбрионов, ядерных реакторов и космических аппаратов от времени, затраченного на их создание, сопоставление эмпирических данных (точки) с турбулентной моделью (прямые, А. Серебров, О. Доброчеев)
Рис. 4. Длинная волна деловой активности Кондратьева в сопоставлении с турбулентной волной (штриховая линия, А. Клепач, О. Доброчеев)
О чем же говорит сопоставление опытных данных с теорией?
Первое, на что следует обратить внимание, так это то, что линии жизни, очень трудно рассчитать по законам классической механики или термодинамики, не говоря уже о квантовой физике. Поскольку не известна до конца природа сил, которые вызывают такое движение, в котором, к тому же, энтропия большую часть времени не возрастает, а уменьшается. Ну, а какое влияние и как законы микро и субатомного мира оказывают на макромир? Не известно.
Во-вторых, мы видим, что физический рост живых систем не отличим от роста технических.
В-третьих, волны жизни ассиметричны и не линейны, у них есть начало и конец, которые всегда приходят как бы неожиданно (поскольку занимают лишь 1/8 часть волны).
И, в-четвертых, мы с удивлением обнаруживаем, что качественное описание волны деловой активности Кондратьева обладает такой же точностью, как и современная физическая модель, показанная на рис. 4 штриховой линией.
Все это подводит к вопросу, долгое время казавшемуся сугубо метафизическим. Какими принципами регулируются движения таких больших систем, как живые и социальные?
Первым в практическую плоскость его поставил более 100 лет назад математик, физик и философ Пуанкаре, обратив внимание на непредсказуемость, с точки зрения известных на то время законов физики, траекторий движения больших систем, т.е. совокупности более чем двух тел (и даже назвал возможную причину этого – резонансы).
И весь XX век ученые пытались ответить на этот вопрос.
Критическими, на наш взгляд, точками истории научного поиска стал ряд долгое время казавшихся не связанными друг с другом открытий.
Релей, например, в конце XIX века обратил внимание на кривизну движения потоков как источник их нестабильности, порождающий флуктуации.
Затем Прандтль предположил, что на границах потока энергия флуктуаций (колебаний) возрастает вместе с их размерами.
Вслед за ним Колмогоров высказал гипотезу о диссипативном механизме распада больших флуктуаций на цепочку все меньших, в котором энергия колебаний уменьшается вместе с размерами флуктуаций.
Затем, в 1980-х года, Яненко и Гапонов с одной стороны, а Мотулевич и автор с другой предложили подобные друг другу универсальные критерии турбулентного перехода, базирующиеся на гипотезе Релея.
В результате, в 1990-х годах автором была сформулирована гипотеза турбулентности, связывающая воедино механизм возрастания энергии флуктуаций вплоть до некой критической величины по модели Прандтля и последующий диссипативный распад по модели Колмогорова. Причем возникла она на основе анализа большого количества эмпирического материала физического, социального и биологического характера. [См., например, Неустойчивое развитие коллективных систем физико-химической, биологической и социальной природы // ЖВХО им. Менделеева. 1995. №2, Физические закономерности общественного развития // ОНС 1996. № 6.]
В последующей серии междисциплинарных исследований, выполненной в конце 1990-х — начале 2000-х годов Ю. Батуриным, А. Соловьяновым, П. Алексеевым, Б. Кузыком, А. Агеевым, А., Клепачем, и Ю. Осиповым появилось понимание того, что помимо механических и термодинамических макросистем, описывающихся моделями Ньютона и Больцмана, существуют еще и турбулентные системы, характеризующиеся своими законами развития. В соответствии с ними общее поведение больших (живых) систем, как единого целого, определяет их частные свойства и проявления (а не наоборот, когда сумма частных составляющих определяет целое). Турбулентная модель, кроме того, описывает рамки неопределенности течения жизни, ее высокой чувствительности к малым возмущениям и строгой периодичности.
4. Физика и лирика, что между ними общего?
Графические образы жизни, показанные на рис. 1-4, могут восприниматься по-разному.
Люди с практическим складом ума увидят в них серию оригинальных явлений. Во-первых, потому что на одном рисунке процессы измеряются днями, на другом — десятилетиями, на третьем — столетиями. Разные у них и пространственные размеры, не говоря уже о содержательном различии между собой (как это полагает современная наука). Поэтому, казалось бы, что может быть у них общего?
Люди же искусства с образным мышлением, в первую очередь заметят сходство графических изображений (аналитического описания измерительных данных), поскольку все они изображаются одними и теми же кривыми (похожими образами). Это позволит им думать о качественном (а может быть даже и содержательном) сходстве рассматриваемых явлений.
Т.о. обнаруживается большая разница (можно сказать диаметрально противоположная позиция) между двумя вполне мотивированными точками зрения, иллюстрирующая разрыв между физическим и гуманитарным взглядами на жизнь.
Многим (прежде всего в силу сложившейся научной традиции) представляется, что эта пропасть непреодолима и вопросы жизни это сфера не науки, а метафизики.
Но неужели действительно невозможно объединить эти два взгляда на единую и неделимую жизнь? Ведь нечто подобное Луи де Бройль сделал в свое время в физике, доказав, что электрон одновременно является и волной и частицей. Или много раньше него Ньютон обнаружил полную смысловую аналогию в падении яблока на Землю и вращение Луны вокруг нее в форме своих знаменитых законов динамики.
Этот опыт говорит, что создание двумерной версии точной физической и образной художественной картин мира – это не безнадежное занятие.
Сразу, правда, возникает вопрос о базовых принципах этого единства.
Что необходимо положить в основу, число или образ? И, если образ, то какой?
Как это ни удивительно, но один из ответов уже известен.
Он называется образной математикой, которая представляет собой некую (еще только формирующуюся) систему количественного анализа явлений живой и неживой природы, оперирующую не числами, а образами [Доброчеев О.В. Образная математика для экономистов // Философии хозяйства. 2015. №1].
5. Образная математика или инструментальная метафизика
В этой связи необходимо заметить, что физика всегда оперировала образами. Достаточно только вспомнить материальную точку, сплошную среду и элементарные частицы. Но эти образы были одномерными. Нам же нужен многомерный образ, отражающий отличительные свойства жизни, связанные с апериодическим характером ее возникновения, диссипативным характером течения а, также, разномасштабностью в пространстве и времени.
Такими свойствами и обладает модель турбулентной волны, описывающая большой класс явлений самоорганизации в живой и неживой природе (показанных, в частности на рис. 1-4). Эта волна четырехмерна в том смысле, что ее графический образ описывается уравнением ассиметричной кривой с тремя свободными параметрами. Кроме того, она имеет два зеркальных отображения. К этому необходимо добавить, что жизненное пространство атомарно, а биологическое и социальное время хронометрично. Т.е. изменяется в пространстве и времени квантами, но не физическими, а социальными и биологическими. В целом турбулентная модель строим научным языком описывает верховенство принципов целостности жизни, ограниченной определенности ее течения, высокой чувствительности к малым параметрам и строгой периодичности.
Т.е. представляет такое же понимание жизни, к которому подошло и современное искусство. Первые принципы кино Михалкова, например, предполагают, что театральное действие подвержено самоорганизации, что восприятие спектакля определяются не только режиссурой и игрой актеров, но и всей творческой атмосферой театра в целом, включающей в себя зрителей и технический персонал, и что смысл произведения искусства передается не только следованием тексту, но и непредсказуемостью мизансцен.
Эта модель больших систем (которую, пожалуй, можно называть и инструментальной метафизикой) подводит к интересным выводам. Понимание, например, тождества «волны жизни» в графическом и математическом выражении позволяет с одной стороны, не вычислять, а «рисовать» решение практических задач. А, с другой стороны, точно рассчитывать все важнейшие детали произведения искусства. Как, например, это делали в свое время Ван Гог в картине «Звездная ночь» (см. рис. 5), а Эйзенштейн в фильме «Броненосец Потемкин».
Мексиканские физики, например, измерив распределение яркости изображения на картине Ван Гога и сравнив его с распределением плотности в турбулентных потоках, пришли к выводу об идентичности их спектров. И это поразительно, потому что так точно рассчитать турбулентный поток, как его нарисовал без всякой математики Ван Гог, наука сегодня не может! Наука в общепринятом понимании, которая представляет собой сборник устоявшихся канонов. Но есть, правда, и другая наука, к пониманию которой мы постепенно приближаемся, которая, как это показано выше, приоткрывает завесу тайны над процессами самоорганизации в различных средах от физических до социальных. В ней, говоря словами Ландау, чтобы решить задачу, надо знать (чувствовать, понимать природу) ее решение. Или, другим языком, это наука, в которой ученый представляет собой одновременно и художника и математика. (Возможно, ее первым представителем был академик Раушенбах, с одинаковым интересом изучавший физику и живопись, или академик Фоменко, которого одни знают как математика, другие, как художника, а третьи, как историка.)
Рис. 5. Ван Гог, «Звездная ночь»
Эйзенштейн же, в отличие от Гогена, создавая сценарий своего фильма, воспользовался знанием физики жизни. Он разбил течение картины на пять частей, распределение активности в которых подчинялось золотому сечению (упрощенный математический образ турбулентной волны). Кульминация действия картины приходилась на 3/5 части ее длины. В такой же пропорции происходила кульминация в каждой из 5 частей картины. Вот как, оказываются, создаются творческие шедевры!
Но не только благодаря знанию физики, а еще и острому чувству времени. Поскольку, как говорил почти 200 лет до этого Люк де Клапье Воверанг: «Кто не знает цену времени тот не рожден для славы». Эйзенштейн, похоже, эту цену знал, поскольку выпустил свою легендарную картину в 1925 году.
Удивительном году, в том смысле, что в нем и близком к нему 1926 году была создана серия литературных, научных и прогностических шедевров. В России, например, «Гиперболоид инженера Гарина» А. Толстого, «Голова профессора Доуэля» А. Беляева, появилась гипотеза длинных волн Кондратьева, а в Германии был осуществлен первый в мире запуск прототипа космической ракеты и т.д.
А можно ли заранее рассчитать (установить) такие особо творческие моменты истины?
Моменты истины
Оказывается, что в рамках турбулентной гипотезы жизни, можно! Поскольку в ее принципах заложено существование квантов времени или хрононов, как их называли древние греки. И, в частности, исторического хронона, описывающего ритмы развития всего человечества в целом, равного 140 годам. Поэтому можно ожидать, что в самых различных по качеству рядах мировой истории ключевые события должны повторяться с одинаковой периодичностью этой волны или ее гармоник, таких как 70, 35, 17.5 (17 или 18) лет.
Попробуем найти, таким образом, исторические аналогии творческих всплесков 1925 года. И вот, к примеру, какой ряд качественно схожих событий мы обнаруживаем.
• 1838 – «Герой нашего времени» Лермонтова.
• 1856 –Л. Толстой начал «Войну и мир», Дарвин «Происхождение видов», Жюль Верн «Из пушки на Луну», вышла книга стихов Некрасова, родился Б. Шоу.
• 1890 – Звездная ночь Ван Гога, 1889 г.
• 1925 — «Броненосец Потемкин» Эйзенштейна и т.д.
• 1960 – первый космонавт Гагарин (1961 г.)
• 1977 – присуждение И. Пригожину Нобелевской премии за работы в области синергетики (публикация Хакеном книги «Синергетика» в 1980 г. (этот термин он ввел в 1969 г.))
Последующие особые точки творческих успехов 1995 и 2013 годов мы не комментируем, поскольку прошло слишком мало времени для выделения главного содержания этих лет. Ну, а что произойдет в 2030 году, мы еще не знаем.
Удивительное дело, но приоритет открытия, даже не длинных волн истории, которые связаны с именем экономиста Кондратьева (приблизительно 45-60-летних), а именно точных хрононов социального времени, принадлежит, как показали исследователи творчества Пушкина И. М. Рыбкин и Г.Н. Качура, не великому ученому экономисту, а великому русскому поэту. В архивах Пушкина они обнаружили сведения о 78,5 летнем цикле, как они его назвали, революций в России, который задолго до известных исторических событий предвосхитил период советской истории нашей страны. Творческое воображение, как показывает этот пример, способно рождать более точные количественные знания, чем научная мысль.
Верно и обратное мнение о том, что знание точных ритмов жизни открывает путь к творческому успеху.
Приведенные примеры показывают, что принципы «физики жизни» или «инструментальной метафизики» давно работают, опережая, как всегда это и бывает, их теоретическое осмысление.
И что же можно будет сделать теперь, после появления образной математики или искусства, точного как наука, или метафизики?
Понимание физики жизни позволит, по нашему мнению, уже в ближайшее время совершить скачок в социальных технологиях, сопоставимый с промышленной или индустриальной революцией.
В результате у человека появятся уникальные возможности, которые раньше назвали бы чудесными. Он сможет искусственно (т.е. с помощью средств и приемов образной математики и вычислительной техники) «синтезировать» продукты, до самого последнего времени представлявшимися сугубо творческими проявлениями. Например, создавать фильмы, практически не привлекая к этому режиссеров и актеров, а используя всего лишь свое воображение и банк кинематографических данных.
Отомрет потребность в части рутинных вычислительных работ в проектировании и прогнозировании, которые можно будет перепоручить «рисующим машинам» и т. д.
Сделать этот переворот будет много проще и быстрее по времени, чем потребовалось для создания единых принципов научного и художественного творчества. Теперь для претворения многих наших устремлений в жизнь понадобятся не столько материальные ценности, сколько оригинальные идеи, правда, достаточно безумные, как их называл в свое время Нильс Бор. И больше ничего.
Заключение
Статья не преследует цель обучить кого-то физике жизни и, тем более, метафизике. Поскольку за последние десятилетия создана обширная литература по этому вопросу.
Задача в другом – показать, что мир сегодня подошел к особой точке развития, кода превращение сказки в быль может занять не столетия, а всего лишь небольшой период человеческой жизни. Подошел к точке, когда грани между наукой и искусством начали стираться, ученый начал превращаться в художника, а художник в волшебника.
www.peremeny.ru
Для чего законы физики нужны в обычной жизни
Хелен Черски (Helen Czerski)
Физик, океанограф, ведущая научно-популярных программ на BBC.
Когда речь заходит о физике, мы представляем какие-то формулы, нечто странное и непонятное, ненужное обычному человеку. Возможно, мы слышали что-то о квантовой механике и космологии. Но между этими двумя полюсами как раз и находится всё, что составляет нашу повседневную жизнь: планеты и бутерброды, облака и вулканы, пузыри и музыкальные инструменты. И всеми ими управляет относительно небольшое число физических законов.
Мы постоянно можем наблюдать эти законы в действии. Возьмите, например, два яйца — сырое и варёное — и раскрутите их, а затем остановите. Варёное яйцо останется неподвижным, сырое снова начнёт вращаться. Всё потому, что вы остановили только скорлупу, а жидкость внутри продолжает вращение.
Это наглядная демонстрация закона сохранения момента импульса. Упрощённо его можно сформулировать так: начав вращаться вокруг постоянной оси, система продолжит вращение, пока её что-то не остановит. Это один из фундаментальных законов Вселенной.
Он пригождается не только, когда нужно отличить варёное яйцо от сырого. С его помощью также можно объяснить, как космический телескоп «Хаббл», находясь без какой-либо опоры в пространстве, наводит объектив на определённый участок неба. Просто внутри у него вращающиеся гироскопы, которые, по сути, ведут себя так же, как и сырое яйцо. Сам телескоп вращается вокруг них и таким образом меняет своё положение. Получается, закон, который мы можем протестировать у себя на кухне, объясняет и устройство одной из самых выдающихся технологий человечества.
Зная основные законы, регулирующие нашу повседневную жизнь, мы перестаём чувствовать себя беспомощными.
Чтобы понимать, как устроен окружающий нас мир, мы должны сначала разобраться с его основами — физическими законами. Мы должны понять, что физика — это не только чудаковатые учёные в лабораториях или сложные формулы. Она прямо перед нами, доступная каждому.
С чего же начать, подумаете вы. Наверняка вы замечали что-нибудь странное или непонятное, но вместо того, чтобы задуматься об этом, говорили себе, что вы взрослый человек и у вас нет на это времени. Черски советует не отмахиваться от подобных вещей, а начинать как раз с них.
Если не хотите ждать, пока встретится что-то любопытное, положите изюм в газировку и посмотрите, что произойдёт. Понаблюдайте, как высыхает пролитый кофе. Постучите ложкой по краю чашки и прислушайтесь к звуку. В конце концов, попробуйте уронить бутерброд так, чтобы он не падал маслом вниз.
lifehacker.ru
Простая физика — EASY-PHYSIC.RU
Приветствую Вас у себя на сайте EASY-PHYSIC.RU!
Меня зовут Денисова Анна Валерьевна.
Закончив кафедру Электротехники и Прецизионных Электро-Механических Систем (ЭТиПЭМС) Университета ИТМО в 1998, я поступила в аспирантуру, защитила диссертацию, став кандидатом наук, и осталась преподавать на кафедре.
Мой сайт называется “Простая физика” – да, физика может быть простой! И математика, и электротехника, и даже электроника!
Этот сайт как раз и был создан мной для того, чтобы студенты не боялись электротехники, а школьники – ЕГЭ.
Уважаемые школьники! Поверьте, ЕГЭ по физике и математике не так уж и страшны! Можно освоить любые задачи, было бы желание и время. Я объясняю доступно и понятно, стараюсь, чтобы на занятиях было интересно. Но от вас самих зависит 80 процентов успеха: большая работа откликается хорошими баллами на экзамене. Когда к экзаменам готовишься заранее, обязательно наступает момент, когда появляется уверенность в себе – а это тоже немаловажный фактор в достижении успеха. Для вас на сайте еженедельно выходят варианты ЕГЭ по физике для подготовки.
Уважаемые студенты! Если вы учитесь в техническом ВУЗе, то электротехника – неотъемлемая часть вашего учебного плана. Опыт показывает, что часов, отведенных нам учебным планом, хватает не всем студентам, чтобы освоить электротехнику. Поэтому не все успешно сдают этот не самый простой предмет. Сайт, я надеюсь, поможет восстановить эти пробелы, какой-то материал повторить, какой-то – освоить самостоятельно (как говорится, раньше студенты учились и подрабатывали, а теперь – работают и подучиваются). Студенты ИТМО найдут здесь полезные видео, статьи, которые помогут им сдать тесты, статьи, помогающие справиться с домашними заданиями, оформить лабораторные работы и т.п. Надеюсь, заглянут и студенты прочих технических вузов, которые также обязательно изучают электротехнику. Я стараюсь наполнить сайт простыми и понятными статьями и видео, чтобы этот нелегкий предмет перестал вызывать у вас сложности. Также вы найдете здесь лекции по электронике и микропроцессорной технике.
Хочется, чтобы на этом сайте вам было удобно, понятно и нескучно! Пишите, если у вас возникнут пожелания: если вам интересна какая-либо тема, а на сайте она еще не раскрыта, я могу сделать статью по вашей просьбе! Также буду благодарна за сообщения об опечатках.
Круг интересов любого человека не может ограничиваться только работой, пусть даже и любимой. Я воспитываю троих детей, увлекаюсь переводами песен с разных языков, сама являюсь автором песен (их пока всего две), играю на гитаре и барабанной установке, пишу картины, очень хорошо знаю и очень люблю собирать грибы, обожаю рыбалку, люблю и умею готовить…
easy-physic.ru