Русский изменить

Ошибка: нет перевода

×

Полюбить науку-2. Вне времени.

Main page / Дети — это люди / Полюбить науку-2. Вне времени.

Содержание

    Я уже приводил пример того, как можно было бы заинтересовать ребенка математикой. Точно так же можно было бы пытаться пробудить его интерес и к любой другой науке. Например, я придумал вот такой ход рассуждений, который изложил ниже, который мог бы пробудить устойчивый и глубокий интерес к физике.
    Физика преподается в школе так же дебильно, так же жутко, как и математика. Для детей (да и для взрослых) физика представляется как умение делать расчеты по формулам. В школе детей заставляют выучивать формулы и манипулировать ими. В лучшем случае на уроке могут вывести нужную формулу или провести эксперимент с заранее известным результатом, но этого мало. Задавать неожиданные вопросы, смотреть на мир под необычным углом, изумляться, открывать там не учат.

    Концепция времени, которое идет от прошлого через настоящее в будущее настолько фундаментальна, настолько неотъемлема в картине мира любого человека, что потребуется немало усилий, чтобы понять даже самые элементарные вещи относительно этой концепции, после чего двигаться дальше. Поэтому я буду рассматривать один аспект за другим, постепенно, никуда не торопясь, чтобы ты могла шаг за шагом, усилие за усилием выбраться за пределы этой концептуальной ловушки, при этом само изложение будет вестись на языке этой же самой привычной концепции времени, потому что у нас попросту нет языка, который был бы свободен от нее. Это никак не помешает нам достичь ясности, хотя и будет незримо создавать затруднения.

    1. Я смотрю на часы. Они показывают полночь. Спустя некоторое время я смотрю на часы снова, и они показывают пять минут первого. Я говорю, что прошло пять минут.
    На самом деле, ничто никуда не прошло – нет у нас такого восприятия «прохождения времени» — ни непосредственного, ни опосредованного. На самом деле прямо сейчас у меня есть восприятие стрелок часов, показывающих пять минут первого, и прямо сейчас у меня есть восприятие воспоминания о том, что стрелки показывают полночь. Важно понять, что сейчас у меня нет какого-то восприятия прошлого, но есть восприятие мысли о прошлом, и эта мысль существует сейчас, а не в прошлом. Думая о том, что стрелки будут двигаться дальше, я не воспринимаю какого-то будущего – у меня есть восприятие мысли об этом, восприятие образа часов, показывающих десять минут первого, но и эти восприятия существуют именно сейчас. Я могу думать о прошлом, могу думать о будущем, но в каждый момент времени, всегда есть только сейчас.
    Я могу думать о розовом летающем бегемоте, но это же не означает, что он есть на самом деле – это понятно именно потому, что концепция розового летающего бегемота никаким образом не облегчает нашу жизнь, не дает нам какого-то понимания, не вносит свой вклад в нашу картину мира. Между тем концепция времени оказывается не только очень полезной, но и совершенно необходимой, поэтому мы очень быстро начинаем верить в то, что время в самом деле существует, что оно течет, и забываем о том, что это лишь удобная концепция, но если мы начнем анализировать наши восприятия, то мы поймем, что существует только сейчас, только настоящий момент, и больше никакого другого.
    Поэтому на самом деле время никуда не идет, оно также и не стоит – о времени вообще невозможно думать в таких терминах, если мы пытаемся понять – что это такое, и мы так постоянно думаем в своей повседневной деятельности именно потому, что эта модель оказывается чрезвычайно удобной. Так может это и означает, что прошлое и будущее все-таки есть? Нет, не означает, и удобной иллюстрацией будет рассмотрение гравитационной силы.

    2. Когда сила гравитации была открыта, когда были сформулированы закономерности, связанные с гравитационным притяжением, то оказалось, что эта теория обладает исключительной мощью. Она прекрасно объясняла все, что происходит на Земле или в далеком космосе. И тем не менее, спустя сотни лет оказалось, что гораздо более глубокой теорией оказалась та, в которой силы гравитации не существует, а то, что мы называем «силой гравитации», на самом деле является искривлением пространства, которое возникает вокруг любой массы.
    Аналогично – со временем. Мы пользуемся концепцией «идущего времени» и десятком связанных с ней концепций, это чрезвычайно удобно, но это не отменяет того, что это всего лишь удобная теория, нечто вроде созданной нашим мозгом виртуальной реальности, а на самом деле природа устроена совершенно иначе.

    3. Мы знаем, что время «идет» только в одном направлении – от прошлого через настоящее в будущее. И мы знаем, что вернуться в прошлое вроде как нельзя. При этом мы также знаем, что если в уравнения, описывающие физику микромира или механику, вместо «t» поставить «-t», то эти уравнения по-прежнему будут справедливы. Это довольно странно и вызывает некие сомнения, которые, впрочем, как правило быстро выкидываются из головы.
    Но что значит «нельзя вернуться в прошлое»? Я представляю себе вчерашнее утро, и понимаю – не может такого случиться, что вдруг я открываю глаза, и я нахожусь снова во вчерашнем утре. Все в природе, все внутри и вокруг меня находится абсолютно в том же состоянии, что было вчерашним утром. Невозможно.
    Но давай рассмотрим, к примеру, изолированный от других массивных частиц атом водорода. Протон, и вокруг него каким-то странным образом «размазан в пространстве» на своей «s-орбите» электрон. Может ли сегодняшний атом водорода вернуться в точности в то же состояние, в котором он был вчера утром? Отвечая на этот вопрос, мы попадаем в странное положение. Дело в том, что изолированный атом водорода всегда находится в одном и том же состоянии. То есть если бы мы вчера исследовали любыми возможными способами этот атом, и сделали бы это сегодня, мы не смогли бы найти никакой разницы. Получается, что для атома водорода времени вообще нет. И это можно сказать про любую другую элементарную частицу.
    Теперь представим себе, что в атом водорода попадает фотон, который поглотился электроном, так что электрон на краткое время перескочил на более высокую орбиту, и мы говорим, что атом находится в возбужденном состоянии. Теперь атом водорода очень сильно отличается от того, каким он был до попадания фотона. Но здесь вот что интересно: электрон, «переходя» на более высокую «орбиту», не перемещается шаг за шагом – он сразу оказывается там. Это чисто квантовый эффект, раздумывая над которым целые поколения физиков сломали себе мозг. Таким образом, несмотря на то, что состояния возбужденного атома заметно отличается от состояния невозбужденного, здесь нет никакого «хода времени», и все же мы можем сказать, что наступило некое будущее, ведь у нас есть воспоминание о том, что «в прошлом» атом был невозбужденным, а теперь он возбужденный. Но это состояние атома неустойчивое, и электрон почти сразу переизлучает поглощенный им фотон и возвращается обратно в прежнее состояние, в котором он снова неотличим от атома, каким он был до поглощения фотона. Получается, что согласно нашему определению «путешествия назад во времени» атом водорода вернулся в прошлое. Точно так же мы можем сказать, что невозбужденный атом все время находится и в настоящем, и в прошлом, и в будущем. И возбужденный атом – тоже, ведь в своем возбужденном состоянии он неотличим от атомов, которые вчера были возбуждены или завтра буду возбуждены. Получается снова, что никакого времени для атома водорода нет, и нет никакого будущего и прошлого. Строго говоря, нет и «настоящего», потому что само слово «настоящее» имеет какой-то смысл только в противопоставлении прошлому или будущему.
    Протон иногда спонтанно может распасться. И снова он станет непохож на вчерашнее свое состояние, но при этом он может спустя какое-то время вновь стать «вчерашним протоном».
    Если же мы теперь рассмотрим огромные совокупности атомов и молекул, то мы точно знаем, что ничто не будет в точности таким, каким оно «было», т.е. каким мы помним его. Кошка никогда не будет в точности вчерашней – у нее никогда не будут совершенно идентично расположены шерстинки, у нее изменится химический состав, клеточный состав, сами клетки даже не будут похожи на вчерашние. Ни одна живая клетка не будет никогда в точности такой, какой она была вчера – всегда будет немного другим состав, взаиморасположение органелл, составляющих их молекул. Таким образом, когда мы от элементарных частиц и атомов переходим к очень сложным системам, насчитывающим миллиарды, триллионы атомов, то понятие «хода времени» и вообще модель «текущего времени» становится очень удобной. Но значит ли это, что время появляется? У триллиона изолированных атомов времени нет. А если их сопоставить вместе, время появляется? Такое не исключено. Если разложить человека на атомы, то мы не обнаружим эффекта «памяти», «метаболизма», «эмоций» — все эти эффекты возникают, когда атомы организованы в невероятно сложную систему. Такие эффекты называются «эмерджентными», т.е. возникающими, когда система достигает некоторого уровня сложности.
    И все же, возвращаясь к мысли о том, что когда мы говорим о «прошлом», мы имеем в виду существование именно в настоящее время воспоминаний, мы снова приходим к выводу о том, что времени все-таки нет. Определенно что-то вот такое вместо него есть, да? Что-то такое, о чем мы не знаем даже как сказать, потому что сам язык построен на допущении существования времени и его хода, но во всяком случае есть ясность, что наша картинка времени, текущего из прошлое в будущее, является не более чем моделью, удобной для нашей жизнедеятельности, для развития наших знаний о мире.
    И так же ясно, что эта модель бесконечно внутренне противоречива, а значит – она с необходимостью будет рано или поздно заменена более совершенной моделью.

    4. Мы не просто представляем себе ход времени. Мы всегда представляем его идущим равномерно и прямолинейно, что является уж совсем откровенным додумыванием в угоду чисто техническим удобствам функционирования этой модели. Если бы в какой-то момент времени время бы остановилось, то не существует никакого теоретического способа об этом узнать. Чтобы увидеть равномерность или неравномерность хода времени, необходимо, чтобы существовало что-то, находящееся вне времени, чтобы мы, сидя там, вне времени, или поставив там, вне времени, какой-то прибор, смогли увидеть, что время затормозилось или ускорилось, или пошло рывками.
    Эйнштейн драматически изменил наши представления о времени, и уже тогда стало ясно, что на самом деле вообще вся концепция времени рано или поздно потребует полного пересмотра, но пока к этому даже непонятно, как подступиться. Постепенно мы привыкли, что время относительно. Мы теперь знаем, что время, к примеру, может замедляться. Мы можем испытывать изумление от изучения эффекта близнецов или от рассмотрения мира фотона, в системе отсчета которого времени нет вообще. Но все равно мы по-прежнему рассматриваем прошлое, настоящее и будущее как существующее для всего, что не является фотоном, и это явно неверно, хотя и удобно.
    Точно так же произвольно мы выбираем представлять, что время течет по прямой. Я никогда еще не видел 4-хмерной системы координат (3 пространственные и 1 временная ось), в которой временная ось выглядела бы изгибающейся, или закручивающейся и т.д., хотя у нас ровно такие же основания нарисовать ось времени в виде любой кривой, как и в виде прямой – а точнее, никаких оснований вообще:) Просто нам так удобнее. И мы настолько вовлеклись в это удобство, что даже не замечаем абсолютной произвольности этой картинки, единственным обоснованием для которой является ее удобство для расчетов и для формирования удобных теорий.
    Что могло бы вообще означать, если бы ось времени мы бы изобразили, скажем, как синусоиду? Или в виде нитки, произвольно разбросанной в вакууме после того, как клубок произвольным образом расплелся? Это непонятно, потому что это лишено смысла в рамках используемой нами модели. Ошибочно было бы также придавать какой-то смысл тому, что ось времени представляет собой прямой луч.

    На этом я остановлюсь, хотя можно было бы взять любой описанный выше аспект и расширять и углублять наши размышления в этом направлении. Я хочу отметить, что если с ребенком общаться на такую или аналогичную тему – без спешки – сколько, сколько ему будет интересно, хоть день, хоть год, то в процессе этого у ребенка и будет формироваться интерес. У него могут возникать попутные интересы. Кому-то захочется яснее понять – что такое протон, а кто-то начнет расспрашивать про фотон. Кто-то задумается о парадоксе близнецов, а кто-то начнет читать о синусоиде и, затем, о рядах Фурье.
    Главное – ЛЮБОЙ ЦЕНОЙ пробудить в ребенке интерес. Хоть к математике, хоть к физике, хоть к почвоведению, хоть к геологии. Каждый зацепится за что-то свое, а дальше его интересы начнут жить своей жизнью, которую никогда и никаким образом невозможно впихнуть в прокрустово ложе учебников и уроков по расписанию со скучающими или гнобящими учителями. И первые годы в школе должны быть посвящены именно этому. Ребенок должен иметь возможность свободно перемещаться между любыми группами по интересам, он должен иметь возможность растекаться по древу – тут он послушает, что говорят о топологии, а тут – о квантовой физике, а тут – об эпигенетике. Пробуждение интереса и предоставление возможностей к их развитию в комфортном для ребенка объеме и темпе – вот истинная цель школы.
    Я не предлагаю ограничиваться только науками, конечно. Ребенок может заинтересоваться чем угодно другим – кулинарией или работой на токарном станке или вышиванием или медициной или чем угодно другим, но главная цель должна быть прежней – пробудить интерес, а дальше он уже будет развиваться сам – можно лишь помогать ему, поддерживать его, давать ему условия (книги, общение и т.д.). И такая школа была бы чертовски выгодна для государства, потому что именно человеческий капитал является главной ценностью государства.