Цивилизация
Естественные науки — математизированные дисциплины, в которых даже знакомые явления природы часто облекаются в достаточно сложные и непонятные, особенно для детей, формулы. Теряясь в них, дети перестают осознавать связь физических законов, которые им преподаются, с обычной жизнью — вместе с этим падает и общий интерес к предмету. Поэтому демонстрационные эксперименты и опыты — важнейшая часть преподавания физики и химии: именно они дают ученикам «потрогать» законы природы. Необходимость использования примеров из повседневной жизни признает не только отечественная, но и зарубежная школа преподавания: журнал Science отметил специальной премией профессора университета Ратгерса Евгению Эткину именно за создание прекрасных наглядных материалов для преподавания.<1>
Однако появившиеся на прилавках книжных магазинов и, соответственно, на книжных полках школьников книги серии «Лавка чудес» (издательства АСТ и «Астрель», тираж 4000) лишь замаскированы под научно-популярные руководства по несложным физическим опытам.
Судя по их содержанию, они скорее постулируют мифологическую природу физических явлений, а учителя превращают в факира и мага.
Внимание отдела науки «Газеты.Ru» к этой серии книг привлек Андрей Панфилов, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физико-технического института им. Иоффе РАН. Он привел примеры откровенных фактических ошибок в книге «Увлекательные опыты с магнитом», которую его ребенок получил в подарок в школе.
Магнитная сила действует только на некотором расстоянии от предмета,
утверждают авторы книги на основании того, что иголка начинает двигаться только в непосредственной близости от магнита. Магнитное поле, как и электрическое, действует на любом расстоянии. Наблюдаемая в опыте картина вовсе не говорит об ограниченности дальнодействия: положите иголку на скользкий лед, и сила притяжения победит силу трения на большем расстоянии.
Магнит притягивается к металлическим поверхностям, потому что поверхность больше и тяжелее, чем магнит. Когда магнит превосходит по размеру магнитный предмет, то этот предмет притягивается к магниту.
Во-первых, «магнит» и «предмет» притягиваются друг к другу с одинаковой силой — это очевидно из закона Ньютона. Какое из двух тел при этом движется, зависит от силы сопротивления движению (в частности, от трения).
Во-вторых, поверхность двумерна и невесома — она не может быть ни больше, ни меньше, ни тяжелее трехмерного объекта, они несоизмеримы, и это уже понятия самой элементарной геометрии.
Сила магнита пропорциональна его форме.
Пропорциональность — это связь типа «чем больше одно, тем больше другое». А как понять, какая форма больше — шар или куб? Наука не дает ответа на этот вопрос, однако авторы «Лавки чудес» знают: «Круглый магнит не такой сильный, как прямоугольный». Значит, по их мнению, куб всегда больше!
Полюса магнита несут разные заряды: положительный и отрицательный. Одинаковые заряды отталкиваются.
Это уже претензия на Нобелевскую премию за обнаружение монополей Дирака — гипотетических частиц, обладающих положительным или отрицательным магнитным зарядом. Пока науке неизвестны методы разделения магнита на монополи.
Силовые линии — это область, где магнитные свойства наиболее сильны. Она называется магнитным полем. Железная стружка выстраивается вдоль силовых линий. Вне силовых линий магнитного поля сила притяжения равна нулю, поэтому стружки там нет.
Силовые линии — линии условные, воображаемые(!), они лишь модель, которая позволяет «визуализировать» магнитное поле. Их плотность лишь условно характеризует силу поля. Добавьте и измельчите стружку, сделайте скользкой поверхность под стружкой, и линии станут чаще, протянутся дальше.
«Газета.Ru» познакомилась и с другими книгами серии. Предлагаем несколько наиболее запомнившихся нам антинаучных цитат.
Книга «Увлекательные опыты с воздухом» повествует нам о том, что «воздух является средой для распространения звука, который передается в нем быстрее, чем через жидкости и твердые тела».
Хорошо известно, что скорость звука в газах ниже, чем в жидкостях, а в жидкостях ниже, чем в твердых телах.
Например, наши предки прикладывали ухо к земле, чтобы услышать стук копыт всадников, а когда мы плаваем в реке, под водой слышен звук лодочного мотора, который нельзя услышать над ее поверхностью.
В книге «Увлекательные опыты со светом» с самого начала сообщается, что «Свет — это форма энергии», тогда как свет — это электромагнитное излучение, которые можно описать либо как волну, либо как поток частиц. Он «невидим, потому что не имеет цвета». Тогда как же мы видим цвета, как же быть с цветом как основной характеристикой света, определяющейся длиной волны? Дневной свет действительно белый, но не потому, что не имеет цвета, а потому, что в нем все цвета (то есть длины волн) смешаны.
Авторы книги «Увлекательные опыты с электричеством» вообще определяют наших детей в дорезерфордовские времена, забывая даже об элементарной планетарной модели атома.
«Ядра атомов состоят из электронов, которые несут отрицательный заряд, и протонов, несущих положительный заряд», пишут они, не смущаясь того факта, что ядро состоит из протонов и нейтронов, а электроны в него не входят. Более того, именно подвижность электронов обеспечивает возможность химических реакций и существование всего многообразия химических соединений. Изменить состав ядра как раз очень сложно, поэтому ядерные реакции являются таким энергоемкими. «Объект становится электризованным, когда число электронов в его атоме либо увеличивается, либо уменьшается. В первом случае он становится отрицательно заряженным, а во втором случае — положительно заряженным», — пишут авторы книги. Во-первых, «объект» не состоит из одного атома, любое макроскопическое тело может содержать не только разные типы атомов, но и разные типы молекул, химических веществ. Явление электризации основывается на перераспределении электронов внутри тела с образованием электрических слоев на поверхности. Число электронов в атоме как таковом не меняется.
Книги изобилуют фактическими ошибками и неточностями, «подкрепленными» экспериментальным иллюстративным материалом.
Несомненно, корпускулярно-волновой дуализм света или теория электромагнитного поля представляют определенную сложность для понимания не только детьми, но и взрослыми. Однако авторы детских книг в своих попытках упростить материал не должны скатываться до уровня безграмотности. «Лжефакты», усвоенные ребенком из книг «для общего развития», при соединении с научными знаниями, преподаваемыми в школе, неизбежно создадут в голове ученика иррациональную кашу. А от внушенной иррациональности бытия недалеко и до первобытных страхов перед «таинственными» явлениями природы.