Книга 8. «Я» и «Я-2». Их соотношение. Школьная программа по физике - Глава Д0. Организация раннего отбора детей, талантливых в естественных науках

Глава 5. Организация раннего отбора детей, талантливых в естественных науках

О признаках талантливых детей их родители оповещаются ежегодно (через СМИ).

Тест

В тесте следует излагать только попытки или действия, совершаемые Вами или Вашим ребенком в возрасте до 8 лет и отнявшие у Вас или у ребенка много времени – не меньше недели, и сопровождавшиеся осознаваемыми ребенком временными или постоянными неудачами.

Притом попытки и действия, совершаемые без чьей-либо подсказки и помощи, по собственной инициативе ребенка.

Признаки таланта в детях до 8 лет:

Т1) Попытка ребенка запроектировать сложное техническое устройство т.е. нарисовать его внутреннюю схему – например, настоящий пистолет, автомат, дальномер, швейную машинку и т.п. – не имея ни чертежей, ни аналогий этих устройств, которые разрешается разобрать –25 баллов;

Т2) Способность часами наблюдать за поведением простых животных вроде лягушки, паука, гусеницы, червя – при условии, что ребенку известно, что это животное не является ни едой, ни опасностью – 8 баллов;

Т3) Желание препарировать простое животное – 5 баллов;

Т4) Желание сделать простое или сложное хим. вещество, не зная технологии его изготовления – 5 баллов;

Т5) Желание запроектировать молекулу вещества с определенными свойствами – 30 баллов;

Т6) Попытка зашифровать информацию на компьютере с проектами шифратора и дешифратора – 8 баллов;

Т7) Создание письменного шифра – только не зеркального, не «все слова наоборот» и не «пляшущих человечков» Конан Дойля – 8 баллов;

Т8) Попытка написать дешифрующую компьютерную программу для неизвестных шифров или ее алгоритм – 20 баллов;

Т9) Попытка читать книги об устройстве вселенной (не религиозные, а научные) – 10 баллов.

Предлагаемый тест хорош тем, что оценивает не реализацию попыток ребенка и научно-технический успех в них, а сами попытки, т.е. оценивает не знания ребенка, а страсть к познанию и творчеству, а также упорство в творчестве.

Ведь всем известно, что Эйнштейн и Шредингер соображали медленно, но отличались огромной страстью к познанию и упорством в творчестве. Ни один из них в детстве вундеркиндом не был.

Дети, набравшие в сумме хотя бы 10 баллов, талантливы и должны обучаться в спецшколах. А в семье должны воспитываться по-особому

(см. дальнейшие статьи В. Кициса на этом сайте).

Глава 7. Программа демонстрации чудес естественных наук и математики детям и подросткам

Детям можно давать чудеса науки попроще и понагляднее, а подростки – материал сложный

Д1) Чудеса физики.

Д1.1) Чудеса физики для детей.

- Магнитное поле постоянных магнитов и постоянных токов.

Д1.1.1) Подарите ребенку магнитный компас, объяснив, как им пользоваться. Пусть поиграет им неделю – две.

Д1.1.2) Подарите ребенку 2 постоянных магнита, проследив, чтобы подаренный компас был разобран и собран. У магнитов должны быть разные концы не только по цвету: форма северного и южного концов магнитов должна чуть отличаться. Только предупредите ребенка, чтобы не оставлял магнит в огне: он от этого размагничивается. Неделю пусть побалуется с магнитами и компасом.

Д1.1.3) Насыпьте на стол из очень тонкого картона железных опилок – а под столом поместите магнит, а затем 2 магнита. Пусть ребенок ими подвигает, наблюдая рисунки, образуемые опилками на столе и отчасти над столом. Оставьте ему опилки, стол, магниты и компас на 2-3 недели.

Д1.1.4) Добавьте к компасу 2-й компас (неразборный). Заберите у ребенка магниты и опилки сроком на 1 неделю, о чем ребенка предупредите. Пусть балуется со стрелками двух компасов.

Д1.1.5) Верните ребенку магниты. Добавьте опилок, если ребенок их потерял где-нибудь. Только один из магнитов теперь должен быть неокрашенным (с концами разной формы).

Д1.1.6) Упоминайте почаще во время разговоров об опытах Д1.1.1-Д1.1.5, что, если он станет взрослым физиком, он все поймет и сможет рассчитать – и даже то, почему сталь может становиться магнитной.

​_Д1.1.7) Заберите у ребенка большие магниты, но оставьте компасы. Скажите ребенку, что теперь он сам должен изготовить очень большой и интересный магнит, а для этого нужно намотать 1000 или 2000 витков медной проволоки (с тонкой изоляцией) на пустотелую катушку из картона. Дайте ему катушку и проволоку – пусть мотает. Принесите в комнату большой автомобильный аккумулятор. Когда ребенок намотает 2000 или больше витков – пропустите по проволоке ток, и пусть ребенок сам убедится с помощью компасов и железных опилок, что есть магнитное поле у этой катушки. Дайте ребенку постоянный магнит – и пусть попробует затолкнуть его в намотанный соленоид одним и другим полюсом вперед: некоторые дети рукой ощущают разницу в усилии.

Оставьте соленоид и все прочее, включая аккумулятор, ребенку – пусть балуется, только не в ванной, и чтобы руки ребенка всегда были сухими. Все это – на 1 день.

Скажите ребенку, что когда он станет взрослым физиком – он все эффекты поймет и сможет рассчитать. Скажите ему, что расчет магнитного поля соленоида гораздо проще, чем расчеты свойств постоянных магнитов.

Уловив момент интереса, объясните ребенку, что внутри постоянных магнитов, в группах их атомов текут вечные круговые токи, сориентированные как токи витков катушки соленоида – и, пока магнит не слишком нагреваешь, направления токов остаются сориентированными одинаково, поэтому постоянный магнит и имеет магнитное поле.

Д1.1.8) Внесите в соленоид с током железный сердечник – и пусть ребенок убедится, что магнитное поле сильно с сердечником и слабо без него.

Скажите, что круговые атомные вечные токи железного сердечника ориентируются по магнитному полю соленоида, как стрелки компаса ориентируются по полю постоянного магнита – и эти круговые атомные вечные токи своими магнитными полями усиливают магнитное поле соленоида. А вот рассчитать все эти эффекты ребенок сможет, когда станет взрослым физиком и будет знать математику. Объясните, что сердечник из железа, а не из стали – и скажите, почему.

Д1.1.9) Нагрейте один из постоянных магнитов на газовой горелке с очень длинным пламенем - и окончательно размагнитьте его быстрыми движениями другого холодного магнита вдоль его корпуса.

Пусть ребенок следит за размагничиванием по компасу.

Конечно, краска на магните обгорит – но это и неважно, ведь у магнита разные концы. Можно взять неокрашенный магнит с разными концами. Охладите магнит - и дайте его ребенку вместе с железными опилками: пусть убедится, что магнит больше не магнит.

Ребенок спросит, отчего он размагнитился? Ответьте, что тепло – это быстрое хаотическое движение атомов и молекул, они либо сталкиваются друг с другом, либо хаотически толкают друг друга своими магнитными и другими полями, и атомы в магните от этого потеряли свою постоянную ориентацию круговых токов. Кстати, то, что тепло есть беспорядочное хаотическое движение атомов и молекул, можно увидеть в микроскоп.

Ребенок спросит – что, атомы и молекулы мы увидим и увидим, как они движутся?

Ответьте, что видеть можно только огромные молекулы, но у них и тепловые скорости очень малы, и пользы от этого не будет. Обычные атомы и обычные молекулы в микроскоп, даже в самый сильный, не увидишь. И дело здесь не в силе микроскопа, а в том, что свет состоит из частиц, которые одновременно являются волнами - а волны бесследно обтекают предметы, которые меньше половины длины волны. А атом и обычная молекула меньше половины длины волны обычного видимого света.

Но завтра Вы все-же покажете ребенку в микроскоп, что тепло есть быстрое хаотическое движение атомов или молекул обычной воды.

Ребенок спросит – а как ты мне это покажешь, если атомов и молекул мы видеть не можем?

Ответьте, что некоторые атомы и молекулы даже при обычных температурах движутся с огромными скоростями по сравнению с большинством остальных атомов и молекул, движущихся со средней или близкой к средней скорости. Этих быстрых молекул очень мало – но ввиду хаотичности движения они есть. Они будут изредка (т. к. их очень мало) сильно толкать крупные частицы, которые видны в микроскоп, т. к. они больше половины длины волны света. И эти толчки крупных частиц будут видны в микроскоп.

Д1.1.10) Броуновское движение. Купите дешевый микроскоп и порошок для демонстрации броуновского движения. Насыпьте порошок в кипяченую воду, разболтайте - и покажите ребенку в окуляр микроскопа.

Д1.1.11) Объясните ребенку, что когда Вы нагрели магнит – его атомные круговые токи из-за хаотического движения и колебаний в кристаллической решетке магнита потеряли общую направленность в одну и ту же сторону. А магнитное поле есть сумма полей, направленных в одну сторону, и разность полей, направленных в противоположные стороны.

Разговор о кристаллической решетке и ее колебаниях и причинах образования ее при достаточно небольших температурах - на Ваше усмотрение. Разговор о намагничивании и изготовлении постоянных магнитов – на Ваше усмотрение.

Ребенок спросит – но ведь воду под микроскопом мы не нагревали, откуда же в ней было тепло и хаотическое движение молекул? Объясните, что тепло начинается с температуры -273°С, что при -273°С атомы и молекулы неподвижны – и только внутри них есть движение. Объясните строение атомов. И что электрон тоже, как и частица света – фотон – есть и частица, и волна. И, как волна, бесследно обтекает предметы, которые меньше половины длины волны. Покажите этот волновой эффект на ближайшем водоеме или в ванне с водой.

Расскажите про шкалу температур Кельвина.

Талантливый ребенок может заинтересоваться – а много ли при обычных температурах быстрых молекул в обычной воде – так Вы ему подарите технический справочник, в котором есть распределение молекул по скоростям и соответствующие графики или сами по справочнику вычертите соответствующие графики. И скажите, что причину, почему распределение именно такое, он узнает, став взрослым физиком или математиком, что для этого математику надо знать очень хорошо.

Д1.2) Чудеса физики для детей и подростков.

- Сверхпроводимость.

Д1.2.1) Самый эффектный опыт физики. Возьмите тонкостенную (толщиной  3мм.) литую свинцовую чашу из чистого свинца, похожую по форме на чашу спутниковой антенны, и положите ее на стол. Позаботьтесь об ее устойчивости. Над ней отпустите рукой (с небольшой высоты, чтобы не пробил чашу) явно очень тяжелый сильный не слишком длинный, но и не короткий магнит. Он, естественно, упадет в чашу. Выньте магнит из чаши. Налейте в чашу 2-3 литра жидкого гелия и подождите, чтобы гелий перестал кипеть, охлаждая чашу. Включите вентилятор, сдувающий пары и конденсирующуюся углекислоту, образующиеся в холодном воздухе над чашей с жидким гелием. Снова внесите в пространство над чашей (с некоторым усилием) тот же магнит, подержите его точно над центром чаши, горизонтально направив полюса, и отпустите.

Первое впечатление – что магнит, дрогнув вниз, неподвижно повис над чашей. И лишь затем замечаешь, что он медленно опускается в нее.

Подросткам объясните, что опускание магнита рождает в сврхпроводнике-свинце электрическое поле (из-за усиления вектора магнитного поля), а т.к. свинец – сверхпроводник, то это электрополе рождает гигантский ток с магнитным полем, направленным против магнитного поля магнита, и это отталкивает магнит от чаши.

Для старшеклассников и подростков говоришь, что за полный расчет этого эффекта (включая объяснение сверхпроводимости свинца при сверхнизких температурах) выдашь премию 100 000$, а за расчет, показывающий, почему магнит повисает над сверхпроводящей чашей – премию в 1000$.

И говоришь, что расчеты, разгадывающие этот фокус полностью (включая сверхпроводимость свинца) могут провести только лучшие физики и некоторые лучшие математики Земли. Говоришь, что эффект сверхпроводимости при нормальных температурах открыт только у арсенида галлия, и хотя сопротивление току у него заметное, но он обладает другими свойствами сверхпроводника, а какие у них свойства – поинтересуйтесь в таких-то книгах, и что за открытие других сверхпроводников при нормальных tС назначены очень высокие премии, т.к. эти сверхпроводники позволяют усиливать токи сверхвысоких частот от радаров (расскажите, что токи эти текут не по проводникам, а по пустотелым трубкам – и объясните, почему). Расскажите, почему для современной войны важно модулировать радарное излучение и усиливать его.

Соскребите твердый воздух с чаши и говорите, что поскольку в основном затвердели именно вода и углекислота – этот воздух малопригоден для дыхания, бросьте соскребы в запасной сосуд Дьюара, чтобы потом школьники убедились в этом. Остатки жидкого гелия аккуратно слейте в сосуд Дьюара, в котором был гелий.

Д1.3) Чудеса физики для подростков и юношей.

- Сверхпроводимость.

Д1.3.1) Возьмите толстостенный сосуд из неразрушающегося при сверхнизких температурах изолятора с толстым каналом в дне (для соленоида) и намотайте туда в дно длинный соленоид из сверхтонкой свинцовой проволочки (лучше, если это сделают сами подростки). Проволочка ломкая – поэтому имейте под рукой нагретый паяльник с зачищенным (до нагрева) острием без следов припоя. По мере намотки соленоида отмечайте длину ушедшей на намотку проволочки. Когда намотаете  100м, можете намотку прекратить. Впрочем, можно намотать и 1000м.

Достаньте понижающий трансформатор (для сети) на большие токи и добейтесь, чтобы напряжение на выходе было 5v или меньше (чем меньше – тем лучше). Установите на выходе вольтметр, амперметр и предохранитель на очень большие токи, который их не пропускает (он стоит дорого и называется «ограничитель тока»).

Установите возле соленоида термометр для сверхнизких температур и сделайте так, чтобы шкалу от этого термометра видели все.

Налейте в сосуд жидкий гелий, включите ток – пусть все убедятся, что ток почти не идет из-за огромного сопротивления проволочки.

Когда tC достигнет порогового для свинца значения – ток возрастет до максимального для предохранителя значения (почти или точно). Пусть подростки это хорошо заметят, запишут ток с амперметра и tК, при которой это произошло.

Скажите, что тому, кто объяснит и вычислит сверхпроводимость свинца при низких tК, будет премия в 100 000$. Скажите, что это делают только лучшие физики и математики Земли. И еще – некоторые выпускники физтехов и физматов. Объясните, что это связано с квантовой механикой и даже обычную проводимость металлов (идеальных кристаллов) без квантовой механики не объяснишь. Объясните, как устойчивые орбиты электронов связаны с укладкой целого числа волн в круге (электрон ведь и частица, и волна) – и скажите, что на самом деле волна трехмерная и распределена в шаровом слое (между двумя сферами) и что ее распределение и вид этой волны-электрона в атоме умеют приблизительно (а для атома водорода – точно) вычислять. Но умеют это лишь те, кто окончил физтехи и физматы.

- Теория относительности Эйнштейна.

Д1.3.2) Раздайте всем ученикам книжку Данина по теории относительности (она тоненькая и небольшого формата).

Пусть читают. Там очень простые вычисления, доступные подростку 15-ти лет (а иногда и 12-ти лет).

Д1.3.3) Расскажите, как можно за 70 лет слетать к ближайшим звездам, если у звездолета очень эффективное горючее и масса его не ограничена, но ускорение звездолета ограничено земным ускорением g или удвоенным 2g.

Д1.3.4) Пусть поразмыслят над парадоксом замедления времени и объяснят его не с точки зрения книжки Данина – если сумеют. (Имеется ввиду тот парадокс, что первая система отсчета движется относительно второй, поэтому время в первой системе идет медленнее – но и вторая система движется относительно первой, поэтому идет медленнее время второй системы.)

Д1.3.5) Расскажите подросткам о самораспадающихся частицах. Скажите, что вероятность их распада в каждый малый момент времени приблизительно равна kt, где t – длительность момента, и что на самом деле это (1+)kt, где   0 при t  0 (Можно дать и более точное математическое определение). Расскажите о частоте и вероятности события. Дайте законы вероятности Р для событий А и В:

P(A&B) = P(A) P(B) если А и В независимы

P(A) = 1-P(A) и выведите из них закон

P(AB) = P(A) + P(B) – P(A)  P(B)

Выведите из всего этого формулу для вероятности распада частицы за время t + t

P(t + t)  P(t)  (1- kt) 

P (t +t) – P(t)  - kt (1)

P(t)

и докажите, что гауссово распределение вероятности нераспада частицы за время Т

Р(Т) = e–kT удовлетворяет этой формуле. Укажите, что вероятность распада частицы за время Т

P (ØT) =1-e–kT

(пусть докажут это сами)

Затем скажите, что это понадобится им, чтобы самим (с Вашей помощью) провести опыты по замедлению времени при очень больших скоростях частиц на большом ускорителе.

Затем скажите, что на мехмате, физмате, физфаке или физтехе они полностью убедятся, что никакое распределение, кроме гауссового
P(ØT) = 1- e–kT формуле (1) не удовлетворяет: их научат доказывать это строго математически.

Д1.3.6) Убедитесь, что подростки уже дочитали книжку Данина до закона увеличения массы движущейся частицы

и знают этот закон.

Объясните, что быстродвижущиеся частицы больших масс часто проникают в вещество без контакта с ним гораздо дальше, чем медленно движущиеся частицы малых масс. Разумеется, добавьте про время, когда эти подростки будут знать физику элементарных частиц.

Д1.3.7) Отведите подростков на ближайший мощный синхроциклотрон, у которого задняя труба с мишенями достаточно длинна и позволяет передвигать заднюю толстую и длинную жидкую мишень, которая снимается на фото- или кинопленку, очень далеко.

Промежуточную мишень для получения быстрораспадающихся быстрых или медленных частиц проверьте, чтобы она была нерадиоактивной, свежей. Первую толстую парообразную или тонкую жидкую (снимаемую на фото- или кинопленку) мишень можно не проверять.

Проведите опыт на ускорителе – и засадите подростков считать, сколько искомых (быстрых или медленных) частиц получено – и сколько из них долетело до задней мишени, когда она была на разных расстояниях от точки получения быстрораспадающихся частиц.

Особенно эффектно будет, если задняя мишень устанавливается на расстоянии, пропорциональном скорости быстрораспадающихся частиц в трубе. При больших скоростях очень много частиц долетает до задней мишени, не успев распасться по дороге, из-за того, что время для таких частиац течет медленно. Но для этого скорости должны быть хотя бы

(при этой скорости достигается замедление t вдвое), а для этого задняя труба должна быть у ускорителя очень длинной – если мы отодвигаем заднюю мишень на расстояние, пропорциональное скорости частиц, либо нужен синхроциклотрон большой мощности и скорости частиц  0.875с  0.98с.

Чем больше подростки будут работать над обработкой снимков мишеней – тем лучше.

может хватить и небольших длин задней трубы ускорителя, а увеличение количества частиц, долетевших до задней мишени, может быть уже значительно.

Но лучше пользоваться длинной задней трубой и гораздо большими максимальными скоростями быстрораспадающихся частиц, если их позволяет достичь ускоритель. Обработка данных работы на ускорителе – согласно следующим ф-лам...

Считается, что в задней мишени (толстой) обнаруживаются все следы долетевших частиц, а в промежуточной мишени в начале трубы (тонкой мишени) есть все следы полученных быстрораспадающихся частиц.

Все перечисленные формулы подростки, если они знают натуральные логарифмы, пусть получат сами.

Расскажите детям всю схему опыта: как разгоняются в ускорителе постоянные частицы, какую мишень они бомбардируют для получения быстрораспадающихся частиц, как эти частицы проходят вместе с остатком исходных частиц фильтр (если он есть), как частицы затем фильтруются по скоростям и попадают (вместе с остатком исходных частиц) на первую, тонкую жидкую мишень, где оставляют исходные следы, потом летят в трубе, где часть их распадается и затем оставляют конечные следы в толстой жидкой мишени. Научите их различать следы быстрораспадающихся и остаточных исходных частиц – и пусть считают по снимкам 1-й и 2-й жидких мишеней процент нераспавшихся в трубе быстрораспадающихся частиц для малой и для большой скорости (это должно быть 2 разных опыта).

Время полураспада частиц и время их пролета по трубе Вы им, конечно, сообщите (в 1-м и 2-м опыте времена одинаковы, ибо мы двигали заднюю мишень).

Следы частиц в случае 2-го опыта (с большой скоростью) будут тоньше и длиннее – напомните подросткам про пункт Д1.3.6. Насчет длины следов – имеется ввиду 2-я толстая жидкая мишень (первую, тонкую, частицы пролетают насквозь, почти не тормозясь).

Время пролета (в системе координат трубы) частиц по трубе в 1-м и 2-м опыте (с разными скоростями) должно быть одинаково. Поэтому длина трубы разная!

В трубе должен быть вакуум, о чем детям надо сообщить!

Д1.3.8) Через месяца 2-3 убедитесь, что подростки целиком прочли книжку Данина о теории относительности – и даже попытались читать данный мелким шрифтом расчет шаровой невращающейся черной дыры – для чего нужно знать интегральное исчисление, о чем Вы им и сообщите. Сообщите, что, окончив мех-мат или физфак, они рассчитают и черные дыры разных форм, и вообще конфигурации пространства для разных гравитационных полей, обусловленных разными распределениями массы вещества в пространстве и разными движениями этого вещества. Но для этого нужно знать: тензоры и дифференциальные формы на многообразиях и методы приближенного решения уравнений в частных производных, а для простых случаев интегральное исчисление.

- Распределение Бозе – Эйнштейна и лазеры. (Этот пункт целиком на Ваше усмотрение. Начать нужно с общей формулы для вероятности зависимых событий А и В P(A&B) = P(A)P(A/B), а вот дальше не знаю. Рассчитать сравнительно высокий к.п.д. лазеров красиво у меня не вышло. И я не умею дать подросткам геометрическую оптику так, чтобы доказать, что при неточечном источнике света невозможно сфокусировать луч в точку или параллельно на .)

-Вакуумные приборы.

Д1.3.9) Вакуумный диод, триод, тетрод. Рассказать, что четвертый электрод (2-я сетка} нужна для защиты первой сетки от выбитых катодными электронами из анода электронов: они шумят. Рассказать про соотношение «сигнал –шум». Увязать это с гауссовым распределением шума.

Д1.3.10) Нарисовать простой усилитель на диоде и триоде (вакуумных)и полностью объяснить, как он работает. Объяснить, что электроны с нити накала – это всегда шум. Объяснить, почему это так, рассказав о распределении скоростей этих электронов. Дать детям послушать старый ламповый радиоприемник и старый ламповый усилитель с микрофоном: пусть услышат, как шумит вся эта техника.

Д1.3.11) Рассказать о суперпозиции электрических полей и о диполе и о его электрическом поле. Дальше пусть дети рассчитают сами движение теплового электрона от катода к аноду при катоде в виде нити и аноде в виде цилиндра, затем пусть поместят между ними (поближе к катоду) цилиндрическую сетку и рассчитают коэффициент усиления на малых частотах и на больших (последнее трудно). Пусть постараются запроектировать самую бесшумную электронную лампу с экранирующими сетками (с тепловым катодом). Затем дайте им катод, материал для анода и для сеток – пусть желающие изготовят свой проект. Поместите его под колпак, откачайте воздух, дайте на сетки необходимые с точки зрения детей напряжения – попробуйте – затем используйте эту электронную лампу как усилитель токов голоса микрофона. Пусть дети убедятся, что их лампа тоже шумит. За самую бесшумную лампу дайте премию в 10-20 $. Если, конечно, коэффициент усиления у лампы достаточен.

Дайте детям точное представление об уравнениях Максвелла для токов и магнитных полей, а также для переменного магнитного поля и рождаемого им тока (в проводнике).

Затем пусть вспомнят ур-ния из книжки Данина для преобразования от «неподвижной» системы к «движущейся» скоростей масс, ускорений и силы взаимодействия.

Затем скажите, что заряд при переходе от системы к системе не преобразуется - и объясните, почему: ведь заряд – это количество электронов, которое тело должно поглотить (возможно, поглотить со знаком «-»), остановив их, для того, чтобы стать нейтральным и воздействовать на другие тела, в т.ч. и заряженные, только гравитацией (или атомными полями – но их мы учитывать не будем, не столь уж малы расстояния между телами).

[Расскажите, что заряд электрона в нашей огромной, когда-то взорвавшейся вселенной на сверхдалеких расстояниях (намного больших диаметра Галактики) может ощутимо меняться – т.е. меняется сила Кулоновского отталкивания между двумя электронами (или притягивания между электроном и протоном в атоме водорода) на одинаковом расстоянии r. Но возможно, меняется просто образец 1мм и 1 сек, или масса покоя электрона? А может быть, меняется скорость света с?

Объясните, что нужна целая наука о том, что мы считаем константами и что на самом деле может меняться на сверхдалеких пространственно-временных расстояниях.

Действительно, как это все мерить «там» «отсюда»? Ведь чтобы замерить отталкивание «здешнего» огромного заряда от «тамошних» облаков заряженных газов, должны пройти миллионы или миллиарды лет. Нет этого нам не замерить! Что вообще мы знаем об удаленных частях вселенной? Наука об этом есть, это – раздел астрофизики. Он развивается, но с ошибками.

Последний результат этой науки: либо е, либо скорость света с во вселенной меняется, возможно и е, и с. Но возможно, меняется образец 1мм и 1сек: . А ведь образцы 1 м и 1 сек к нам «оттуда» не прилетали; из замеряемых величин по вычислимым кривым «сюда» «оттуда» прилетает только свет разных частот – со своим распределением яркости по частотам. Но сами частоты меняются из-за эффекта Доплера. А радиальная скорость испускающего свет объекта нам неизвестна.

Другие излучения – не фотоны – имеют малые скорости и большой заряд, так что сказать, откуда они прилетели, мы не можем. Они летят к нам из другой точки пространства-времени.

Пусть подростки сами объяснят, почему при испускании радиоволн из движущегося на нас поезда со скоростью v мы примем сигнал с периодом колебания (см. ф-лу 1). (В следующих нескольких формулах символ v в подкоренном выражении и в выражении v / c означает скорость движения поезда, а в остальных местах v означает частоту.)

Т.е. весь ряд частот долетающего до нас электромагнитного излучения преобразуется пропорционально k доплеровского смещения.

Поэтому выражение вида

сохраняются (и функции от них сохраняются). Здесь все символы v означают частоты спектральных линий.

Так по спектру излучений и был получен результат об изменении e или c во вселенной. Ибо одна из таких формул для частот спектральных линий излучающего или поглощающего свет вешества зависит только от е и с.

Но, пофилософствовав, мы приходим к выводу: ни одного атома или электрона, чтобы мы получили образец 1м и 1сек «там», к нам «оттуда» не прилетало – так не естественно ли считать, что «там» время и расстояния другие, а скорость света

все же константа?

Правда, в принципе образец тамошней частицы сюда мог прилететь. Но ведь нет его, образца!

Такое предполагаемое путешествие невозможно только если оно пересекает границу черной дыры. Это ясно из напечатанного о черной дыре мелким шрифтом в книжке Данина; правда, метрику пространства-времени вне и внутри черной дыры надо преобразовать:

сбегающаяся к центру черной дыры масса внутри нее преобразуется в новую взорвавшуюся в пустоте вселенную; граница черной дыры при этом превращается в центр этой вселенной. Сверхсветовые скорости превращаются в досветовые. Посчитать, как при этом преобразуется масса, очень сложно. Но, может быть, так из вселенной-праматери образовалась когда-то давно и наша вселенная?

Ну, а теперь оставим философию и меняющуюся константу с и перейдем в мир, где с - действительно константа.]

Итак, мы выяснили, что заряд тела в «неподвижной» и «движущейся» системе координат одинаков по философским соображениям.

А как обстоит дело с величиной электротока в электронейтральном проводнике?

(В следующих формулах I – ток, Q – заряд, v – относительная скорость неподвижной и движущейся системы отсчета.)

Дальше логика ясна: хоть и с Вашей помощью – но дети постепенно выведут магнитное притяжение или отталкивание токов в электронейтральных проводниках из закона Кулона и теории относительности. Для них это будет чудо, сотворенное собственными руками.

Большего в средней школе не требуется. В университете им небрежно объяснят, как из закона Кулона для неподвижных зарядов и формул преобразований квадратичных дифференциальных форм в теории относительности следуют уравнения электромагнитных полей Максвелла.

Д2) Чудеса биологии (для детей, подростков и юношей)

Д2.1) Чудо глазного нерва саламандры.

Во-первых, глазной нерв саламандры имеет свойство срастаться после его поперечного разрезания. Этого не наблюдалось ни у одного другого животного.

Во-вторых, если его повернуть в плоскости разреза не более чем на 90 градусов от правильного относительного положения, то нейроны нерва при срастании найдут каждый свое продолжение – и срастание будет абсолютно верным: саламандра после выздоровления абсолютно точно атакует мух и врагов. Т.е. каждый нейрон имеет свою химическую метку, заданную либо особым строением белков, либо особым строением рибонуклеотидов, либо особым строением рибосом, присущим только этому нейрону – и нейрону, доносящему об изображении, повернутом на 180 градусов. Последнее выясняется, если разрезанный нерв повернуть в плоскости разреза более чем на 90 градусов. Тогда выздоровевшая саламандра атакует цели ошибочно: бросается вниз, когда цель расположена вверху, и бросается вправо, когда цель расположена слева.

Индивидуальные для каждого нейрона химические метки – разве это не чудо? Нейронов-то в глазном нерве миллионы!

Д2.2) Чудо живучести нейронов, ведущих от мозга к мышцам, у низших животных.

Препарируйте лягушку и выделите из задней ноги мышцу и вудущий к ней от мозга нерв (он довольно толстый). На следующие сутки подайте слабый электросигнал на нерв, присоединив два полюса батарейки к основанию мышцы и к нерву возле остатка мозга. Мышца сократится – т.е. нерв жив! 

Я знаю хорошо только эти два чуда биологии. Пусть учителя биологии подумают, какие еще есть чудеса и как их демонстрировать.

В таком же духе следует преподавать и химию высоких и низких температур и высоких давлений, и основы теории информации (напр., тот факт, что объективной сложности алгоритмов не существует), и многое другое.

Совет учителям... Желательно знакомить детей с массовыми дезинформациями о биополях, о фантомах ДНК и памяти воды - и с тому подобными сказками и мифами (см. мою статью про дезинформацию о торсионных полях). Ученики должны понимать, что чудеса столь психологически привлекательны, что люди, не знакомые с истинными чудесами науки или же не понимающие их, всегда будут придумывать чудеса. Например, академики, не понимающие теорию относительности, будут придумывать поля, двигающиеся со сверхсветовой скоростью. И всегда будут существовать мошенники, зарабатывающие деньги на чудесах. Например, придумавшие т.н. фантомы ДНК доказывают с их помощью вредность генетически модифицированных продуктов питания и стараются т.о. получить деньги от фирм, производящих генетически не модифицированную продукцию (выращиваемую на очень вредных для здоровья химикатах). Дети не должны расти легковерными дурачками, поклоняющимися Великим Всемирным Авторитетам.