Скачать: |pdf| |doc|

Мы познакомим вас с некоторыми из инструментов решения научных задач, чтобы вы сами в творческом акте смогли почувствовать свою причастность к открытию истины или пути к ней. Тогда понятая вами информация станет вашим знанием...

Современные недоросли

Реформы, проводимые ныне в России в образовании «пошли» не в ту сторону. Министр образования Фурсенко А. начал, а Ливанов Д., как оказалось, продолжит их, доводя до абсурда. Только в извращённом сознании могли возникнуть мысли о том, чтобы сделать четыре основных предмета, в т. ч. и физкультуру, а потом «сообразить», что уж слишком быстро хотят извести российский научный потенциал. Вместо того, чтобы воспитывать творцов, готовятся профессиональные потребители, т. е. своего рода элои (см. Герберта Уэльса «Машина времени»). Писатель-фантаст Герберт Уэльс описывает мир будущего (802701 год), в который отправляется Путешественник во Времени. Используя жанр антиутопию, писатель показал как научный прогресс, основанный на существующих научных представлениях, привёл к деградации человечества. В книге описаны два вида существ, в которые превратился человеческий вид – морлоки и элои. Морлоки – потомки рабочих, «бедных», всю свою жизнь обитающих в Подземном мире и обслуживающие машины и механизмы. Они намного меньше и слабее современного человека, покрыты белой шерстью и не переносят яркого света. Элои – потомки прежней элиты общества, «богатых», слабые и хрупкие существа, совершенно не приспособленные к труду. И те, и другие за долгие тысячелетия существования, не требующего умственной деятельности, практически лишились разума, превратившись в полуживотных. Морлоки узко специализировались, развивая тот орган, который необходим для выполнения своих профессиональных функций: у кузнеца – развита правая рука и часть тела. Они создавали все блага для элоев, а те жили в постоянном празднестве, деградировав до уровня профессиональных потребителей. Элоям не нужно было образование. В результате за тысячелетия все книги в библиотеках превратились в труху, т.к. их никто не читал… Со временем пища в Подземном Мире закончилась, и морлоки стали в безлунные ночи выходить на поверхность, чтобы похищать элоев и употреблять в пищу их мясо... В соответствии с планами паразитов-«реформаторов» морлоками, надо полагать, в нашем случае, должны стать мы и наши дети.

В выполнении этих планов современные «реформаторы» преуспели. Страна из читающей превратилась в смесь банановой республики со страной, что-то помнящей о былом величии, глубиной не более 60 лет. Но количество олигархов увеличилось прямо пропорционально количеству безграмотных людей и обратно пропорционально количеству творческих людей. Правда, к последним стали причислять себя образованцы и «управленцы» из «гильдии» реформаторов, а также прислуживающая им «творческая интеллигенция», называя себя «креативным классом», что равносильно именовать торгашей на рынке производителем товара, которым они торгуют.

Кого мы готовим в соответствии с новыми реформами в средней и высшей школе? Ответ прост. Готовим дебилов! Но раз готовим, значит это кому-то нужно. Дураками управлять проще, как говаривал товарищ Греф. Вот и готовят они для себя дебилов. Причём, атака идёт с разных сторон, охватывая все стороны жизни. Интеллект опасен, поэтому нужно, например, активно спаивать население, ибо алкоголь лучше любого оружия уничтожает интеллект, наРОД и его сущность.

«На алкаша не нужен нож,
Ему немножечко нальёшь
и делай с ним что хошь!»

А ещё лучше довести все представления людей до полного безразличия к себе и до страха от мысли о всемогуществе власти. За время перекройки значительная часть населения сделалась пофигистами. О чём в своё время писал А.С. Пушкин:

Паситесь, мирные народы!
Вас не разбудит чести клич.
К чему стадам дары свободы?
Их должно резать или стричь.
Наследство их из рода в роды
Ярмо с гремушками да бич.

Для чего проводили реформы? В умы молодых и не опытных втемяшивают представления паразитической экономики, которая никогда не выведет страну из кризиса. Мы почему все время кого-то догоняем, хотя талантливых людей у нас гораздо больше, чем в тех странах, которые мы догоняем. Ростовщик-банкир сделался героем дня. За время перекройки наклепали огромное количество специалистов-экономистов с учёными степенями – кандидатов и докторов наук. А воз и поныне там. Значит, неправильное образование даёт наша высшая школа и неправильной экономике учат наши специалисты. А вот А.С. Пушкин («Евгений Онегин», глава 1, часть 7.), хотя и в другом ракурсе, но писал о тех же самых экономических проблемах, связанных с непониманием грабительской функции мировых денег.

«Зато читал Адама Смита
И был глубокий эконом,
То есть умел судить о том,
Как государство богатеет,
И чем живёт, и почему
Не нужно золота ему,
Когда простой продукт имеет».
Отец понять его не мог
И земли отдавал в залог.

Паразиты изменили приоритеты. В науку сейчас не хотят «идти». Очень сложно привлечь студента к научной работе. Если и удаётся привлечь, то студент хочет видеть в итоге денежное вознаграждение. Вот типичный пример. Мамаша, узнав, что её сын участвовал в научной конференции, спросила меня: а что моему ребёнку даст ваша наука, он заработает на этом? Естественно, неощущаемое в денежном выражении просвещение отрока и его просветление для мамаши ничего не значат.

Чего не хватает? Понятно, изменились условия, идёт всеобщая компьютеризация не только производства, но и мозгов, школьник, студент выдёргивает из интернета то, что ему нужно сейчас, и не более. А вот методы обучения не учитывают этих реалий. Нет системного подхода в образовании, не хватает, в силу специфики умственного труда за компьютером, усидчивости и воли у школьников и студентов. Они не приучены читать книги. К сожалению, этим болеют и наши соратники.

С внедрением ЕГЭ, по сути дела, стала не нужной педагогика, как наука. Ведь чтобы выработать у школьника рефлекс Павлова на ответы ЕГЭ, Сухомлинский В.А., Толстой Л.Н., Ушинский К.Д., Шаталов В.Ф. и другие педагоги-новаторы отечественной школы педагогики со своими методиками не нужны, т. к. они заставляют ДУМАТЬ. А для сдачи ЕГЭ достаточно натаскивания, как в цирке животных. Результаты не заставляют себя ждать.

Вот несколько ответов студентов на экзаменах по физике, химии и концепции современного естествознания:

Тела притягиваются и оттягиваются… При взаимодействии между молекулами возникает промежность... У тела есть выпуклость и впуклость. И т. д.

Студенты-заочники, которым уже по 30 лет, на вопрос «кто такой Исаак Ньютон», ответили так: Исаак Ньютон – форвард шотландской футбольной команды... Задаю встречный вопрос: А Владимир Ильич Ленин тогда кто?

– Кажется писатель или философ. Да нет! – подсказал другой: он – председатель колхоза им. В.И. Ленина.

А при изложении отрывка из «Тихого Дона» М. Шолохова, абитуриентка – «хорошистка» написала следующее: «Когда немецко-фашистские войска зашли на Тихий Дон, они казаков расстреливали на месте, а русских солдат брали в плен…». Спрашиваю у аудитории, когда была Гражданская война? – Отвечают – в 1941 году... А когда началась Великая Отечественная война? – Ответ: в 1945 году…

Печально всё это. Но за этим стоят наши дети, наше будущее… Здесь есть над чем подумать.

От фактологии к методологии

Мы учимся 11 лет в школе, 5 лет – в вузе, 3 года – в аспирантуре, 5 лет – в докторантуре, чтобы претендовать на соответствующий уровень образования «овладел всем тем, что накопило человечество…». Увы, накопительство будет иметь качественный скачок в случае понимания того, что накоплено. Теперь, по новым правилам игры, мы будем готовить бакалавров и магистров. Кто это такие, каков их статус и что они могут? Скопировали с западной системы образования без учёта социально-культурных ценностей Русской цивилизации. Идёт обесценивание квалификации наших настоящих учёных. Наши кандидаты будут приравниваться к их докторам, а к кому приравняют наших докторов? Сплошные вопросы. Приступили к реформам, не зная для чего они и чем закончатся. Понятно, что систему образования нужно было реформировать с учётом новых реалий и целей, которые стоят перед Россией. Чем была хуже отечественная система образования? Она была лучшей в мире. Следовательно, её нужно было разрушить, ибо государство без интеллектуального потенциала в наше время становится телегой на конной тяге. Эффект достигнут – система разрушена по принципу «до основания, а затем…». Паразиты довольны.

Другим существенным недостатком современной системы образования является представление о том, что основой воспитания нового поколения специалистов является овладения всем количеством фактологических знаний, накопленных человечеством в конкретных областях (вспомните фразу В.И. Ленина). Такой подход к образованию требует от учащихся в основном запоминания этих знаний, но не сотворчества, а тем более выявления неких общих принципов и закономерностей, позволяющих свести всё многообразие окружающего мира к единой системе. Результат очевиден: учащиеся неспособны установить и использовать в своём познании не только скрытые междисциплинарные связи, но и связи между отдельными явлениями и закономерностями в пределах одной дисциплины. В их головах формируется «калейдоскоп» из отдельных фактов, не позволяющий синтезировать целостную картину мира. Их не учат видеть общее в разрозненных фактах. Поэтому сумма фактов превращается в кучу разрозненных фактов, подобно стёклышкам в калейдоскопе. Повернул калейдоскоп на один угол – получишь одну картинку, повернешь на другой – другая картинка, хотя стёклышки те же самые. Вот так и в науке: факты одни, а ими «крутят» учёные, как хотят, каждый раз получая новую концепцию. Тогда как истина одна и представляет она мозаику из «стёклышек» – фактов ( см. урок № 4).

Рис. 1. Принципиальная схема эффекта

Представим себе, что преподаватель физики должен рассказать студентам обо всей группе гальванотермомагнитных эффектов на одном занятии, а не растягивать лекцию на несколько занятий, тем более что современная тенденция направлена на сокращение аудиторных часов. Кроме того, у студента должен сложиться образ данного явления и представление о том, что объединяет эти явления, что между ними общего и в чём особенность каждого.

Воспользуемся одним простым методом эвристики морфологическим анализом или ящиком. В качестве изменяемых параметров выберем действующие на объект В_a (с заданной собственной мерностью) поля П_i, агрегатное и химическое состояние объекта В_a, его количество или сочетание с другими объектами В_b, имеющих иную собственную мерность.

Современная научно-техническая революция, требует сокращения сроков между постановкой задачи и её решением. При этом меняется информационное состояние общества, появляются новые технологии. Поэтому, период между сменой технологий и овладением ими требует также коренного пересмотра существующих парадигм педагогики и перехода от педагогики фактологической к методологической.

Методологию в широком смысле понимают как систему принципов и способов построения теоретической и практической деятельности. Также методология понимается как учение о методе научного познания и преобразования мира.

Методология педагогической науки трактуется как учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности в области педагогической теории и практики.

Продемонстрируем это на примере системного подхода к изучению группы физических эффектов, обобщению их для получения новых знаний.

Существует обширная группа термо-, гальвано-, акусто- и оптикомагнитных физических эффектов, имеющих единую физическую природу, но внешне проявляющихся по разному [1, 2]. Не пугайтесь! Это только названия сложные. Но суть достаточно проста.

Представим себе обычный детский кубик, выполненный из любого материала (В): проводника (металла, полупроводника, электролита, ионизированного газа), (рис. 1). Нанесём на каждую грань кубика её номер – от 1 до 6 (показаны разными цветами). При этом, как нам известно, из физики, по кубику «гуляют» свободные носители заряда – электроны, хотя это не совсем так. И далее представим, что в направлении 1-3, 2-4 и 5-6 (указано стрелками) существует перепад мерности ΔL_ik , который создают, например, магнитное или электрическое, тепловое, акустическое или оптическое поля и т. п. (А_i) и (А_k). Перпендикулярно граням 2 и 4 через кубик проходит магнитное поле (МП) – регулировщик движения носителей заряда, а от грани 1 к грани 3 под действием электрического поля идёт поток «синих» (см. рис. 1) носителей заряда (от грани с большей мерностью к грани с меньшей мерностью), которые должны «дойти» до розовой 3 или до жёлтой 1 граней, согласно перепада мерности или «пинка», который они получили от (А_i). Под действием внешнего магнитного поля (в направлении граней 2-4) носители заряда, находящиеся во внешних оболочках атомов вещества В, становятся неустойчивыми, распадаются на первичные материи у одних атомов и синтезируются из них у других, создавая эффект движения вдоль продольного перепада мерности (от грани 1 к грани 3), который создает внешнее электрическое поле или градиент температуры (А_i). Пока электроны проходят этот путь, согласно концепции Н.В. Левашова, они много раз, то «рождаются», то «умирают», создавая эффект мерцания до тех пор, пока этот перепад будет существовать. Но их прямолинейному движению от грани 1 к грани 3 мешает магнитное поле, направленное от грани 2 к грани 4. Оно создает поперечный перепад мерности вдоль магнитного поля и перпендикулярно ему перепад мерности в направлении граней 5-6 в виде электрического поля (разности потенциалов), заставляющего «двигаться» носители заряда по направлению от грани 5 к грани 6 (электроны к грани 5, а дырки – к грани 6).

В результате чего «синие» электроны, попадая на грань 5, а дырки – на грань 6, накапливают здесь заряд, принося с собой тепло, и создавая между гранями 5 и 6 разность потенциала или, как говорят, электродвижущую силу (ЭДС), а также градиент температуры – тепло, которое приносят носители заряда. Иначе говоря, на гранях 5-6 возникает новое поле С (электрическое, тепловое и. др.).

Перепад мерности в направлении граней 5-6 возникает и при отсутствии внешнего магнитного поля (аномальный эффект Холла). Аналогичный эффект автор наблюдал ещё в 1965 году на раскалённой плите и нагретом стержне паяльника, в теле которых всегда существует перепад мерности из-за флуктуаций теплового поля: между любыми точками на поверхности нагретых тел возникает разность потенциалов или термоэдс, что может проверить любой желающий. К сожалению, позже о наблюдаемом эффекте было рассказано физикам из АН, но они ничего, кроме того, что «это какой-то сложный термоэффект, возникающий из-за флуктуаций теплового поля», сказать не могли.

Таким образом, полученные новые свойства у рассмотренного кубика, в зависимости от материала, из которого он выполнен, внешних воздействующих факторов (А_i) на него, проявляются в виде разных физических эффектов (ФЭ), которые названы именами их открывателей:

1. Эффе́кт Хо́лла: возникновение поперечной разности потенциаловна гранях 5 и 6, параллельных магнитному полю, когда через проводник (кубик) протекает постоянный электрический ток (рис. 2);

Рис. 2. Эффект Холла

2. Эффект Нернста (поперечный эффект): — появление электрического поля (ЭДС) в направлении, перпендикулярном магнитному полюи градиенту температуры gradT, возникающему по направлению граней 1-3 (рис. 3);

Рис. 3. Эффект Нернса

3. Эффект Эттингсхаузена (продольный): эффект возникновения градиента температур в находящемся в магнитном поле проводнике, через который течёт ток. Если ток течёт вдоль оси – от грани 1 до грани 3, а магнитное поле направлено вдоль – от грани 2 к грани 4, то градиент температур будет возникать вдоль – от грани 5 – к грани 6.

4. Эффект Риги — Ледюка: термомагнитный эффект, состоящий в том, что при помещении проводника с градиентом температур (грани 1-3) в постоянное магнитное поле, перпендикулярное тепловому потоку, в гранях 5-6 возникает вторичная разность температур, перпендикулярная магнитному полю и тепловому потоку.

   И другие (см. таблицу 1 физических эффектов).

А теперь соединим вместе два кубика А и В из разных материалов и создадим тем самым перепад мерности в продольном направлении (грани 1-3). Кубики можно заменить любой другой геометрической формой, например, выполнив их в виде круглых стержней. Аналогично показано на рис. 5. Уберём регулировщика движения электронов – МП и нагреем место соединения кубиков или пропустим электрический ток через кубики, получим новые физические эффекты:

5. Эффект Зеебека: явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.

Рис. 4. Эффект Зеебека

Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой (рис. 4.).

6. Пельтье эффект: он заключается в выделении или поглощении теплоты при прохождении электрического тока через контакт (спай) двух разных проводников или полупроводников (рис. 5).

Рис. 5. Эффект Томсона

7. Эффект Томсона заключается в том, что в однородном неравномерно нагретом проводнике (т.е. с разной мерностью по длине проводника) с постоянным током, дополнительно к теплоте, выделяемой в соответствии с законом Джоуля — Ленца, в объёме проводника будет выделяться или поглощаться дополнительная теплота Томсона в зависимости от направления тока (рис. 6). Количество теплоты Томсона пропорционально силе тока, времени и перепаду температур, зависит от направления тока. Эффект открыт В. Томсоном в 1856.

Рис. 6. Эффект Томсона

Мы рассмотрели только твёрдое тело – кубик-проводник. Изменим агрегатное состояние «кубиков», например, возьмём жидкость, газ, плазму и проделаем те же действия, что и раньше, воздействуя на вещество кубиков оптическим излучением, звуком и другими полями. Получим новые эффекты. А если использовать кубики из неоднородного вещества и воздействовать на них переменными полями, получим новую гамму эффектов. Далее можно менять формы кубиков, как на макро-, так и на микроуровне, например, рассматривать эффекты на уровне кристаллов (додекаэдры, тетраэдры и др.), кластеров, наноструктур, а также используя законы «золотого сечения», можно получить новую гамму физических эффектов и вещества с уникальными свойствами. Эти открытия ещё предстоит сделать.

Всё это может быть дано цельно в течение одной лекции. Главное – студенты овладеют ещё одним приёмом познания и добывания новых знаний. А исследователям не нужно будет вслепую делать открытия, искать и исследовать новые свойства материалов.

Для особо любознательных

Известно, что при движении свободных носителей тока – электронов (е) под действием фактора А_i (например, магнитного поля, электрического тока, теплового поля, и др.) через вещество В(е) (оно м. б. из одного вещества или из двух – В₁ + В₂) , находящегося в магнитном поле П_маг. = А_k, перпендикулярном направлению фактора А_i. Под действием силы Лоренца на боковых гранях элемента В_i возникает новое поле С, например, электрическое, тепловое и т. д.

При этом, внутреннее поперечное электрическое поле препятствует отклонению электронов в магнитном поле, создавая эффект самоуправления ими. Эти эффекты можно представить физической структурой (1) [3, 4]:

Структуры, представленные формулой (1), называются физическими структурами, а при взаимодействии с другими объектами (* = О) они проявляются как физические эффекты (1а).

В целом эти физические эффекты можно записать и в такой форме:

Читается очень легко: на вещество В_i, имеющее носители тока е, воздействуют перпендикулярные друг другу факторы А_i и А_k (например, эл. ток и МП), под действием которых возникает сила Лоренца, направленная перпендикулярно обоим факторам, и концентрирующая носители тока е на гранях, перпендикулярных направлению действия силы Лоренца, создавая на них разность потенциалов и градиент температуры в виде физического эффекта.

Рис. 7. Обощённая схема физического эффекта

Введём условные обозначения: П_маг. – магнитное поле; П_е(Т) – термо-э.д.с; П_ак – акустическое поле; П_т(0) – тепловое поле; grad(П_т) – тепловое поле с градиентом температуры Т; П_о – оптическое поле; П_эл. – электрическое поле; П_эл(е) – собственное электрическое поле материала проводника, создающего потенциальный барьер на границе раздела вещество-вакуум; В_а и В_б - разнородные металлы; I - электрический ток; ΔL_ik – поле С на выходе из системы (указывается над стрелкой); (*) – указывают на возможность взаимодействия с другими объектами, отзывчивыми своими физическими свойствами на поле С.

Рассмотрим структуру (1). Здесь возможны разные комбинации взаимодействия факторов А_i и А_k с В, но мы рассмотрим два случая.

1. Вещества В_i – однородные, т. е. пусть В₁ = В₂ = В, и на него воздействуют разные поля А₁ и А₂, где А₂ = П_маг., тогда мы имеем следующую физическую структуру:

Взаимодействие полей А_i и П_маг. преобразуется веществом В в поле С, на выходе, которое указывается над стрелкой, идущей от В. Это две формы записи одного и того же эффекта. Достаточно в данную физическую структуру (2) ввести вместо (*) вещество, отзывчивое на воздействие поля на выходе – С, чтобы получить новый физический эффект.

Формула (2) отражает то общее в физической природе эффектов, что объединяет их в одну группу и может быть описано одной физической структурой (1).

Наличие свободных носителей заряда (е), управляющего воздействия внешнего магнитного поля (П_маг.), и фактора, создающего направленное движение носителей заряда – электрический ток (I) или градиент температуры grad(П_т) по направлению, перпендикулярному магнитному полю. П_маг., является необходимым условием для проявления этой группы эффектов. Следовательно, сам механизм проявления эффекта, отражённый в формуле (1), может быть использован для прогнозирования открытия новых эффектов (см. таблицу 1). Морфологическая таблица была построена автором в 1976 г. [3], когда было известно только о девяти эффектах (открытиях).

Аналогичную физическую структуру имеют эффекты, связанные с термоэлектронной эмиссией: при нагреве (П_т) проводника В_i происходит испускание электронов (е), а при введении управляющего воздействия электрического поля (П_эл) возникает термоэлектродный ток, что используется во многих электронных лампах.

В уроках № 1-11 каждый раз подчёркивалась необходимость использовать системные свойства исследуемых объектов.

Используя некоторые закономерности развития систем, например, переход от однородной системы (В_i) к неоднородной (В_i'= В₁ + В₂ + ... + В_n), а затем – к антисистеме (-В_i) или объединению их, можно получить новые физические эффекты. К таким комплексным системам типа (В₁ (-В₁)) можно отнести, например, холодильник с элементами из полупроводников, который холодит при нагревании за счёт использования эффектов Пельтье и Зеебека одновременно [1]. Здесь значок  обозначает соединение элементов В₁ и В₂ в систему.

Неоднородным или с некоторым градиентом своего параметра может быть и само поле А_i. Например, при переменном термотоке через вещество В возможно явление Томсона [2].

С учётом вышеизложенного, рассмотрим второй случай:

2. Вещество В_i состоит из двух разных веществ В₁ и В₂ и на них воздействует только поле А, т.е. А₁ = А₂ = А, физическая структура будет иметь вид:

Над стрелкой указано поле П на выходе комплексной физической структуры: поле А преобразуется веществами В₁ и В₂ в поле П. Эта физическая структура дает группу физических эффектов, основанная на том, что при соединении двух (и более) проводников из различных металлов В₁ и В₂, между ними возникает контактная разность потенциалов Δφ_1,2   (П_эл.(Δφ_1,2)), которая зависит только от их химического состава и температуры (gradТ), т. е. от создаваемого разными металлами и градиентом температур перепада мерности (рис. 8, формула 1);

– при одинаковой температуре (Т_о) проводников контактная разность потенциалов не зависит от химического состава промежуточных проводников и равна контактной разности потенциалов, возникающей при непосредственном соединении крайних проводников, которая и создаёт перепад мерности (рис. 9, формула 5).

Это явление носит название законов Вольты.

Рис. 8. Законы Вольты. Рис. 9. Эффекты Зеебека, Пельтье

Схематично законы Вольты можно изобразить так:

где μ₁, μ₂ – химические потенциалы В₁ и В₂; φ₁ , φ₂ – электрические потенциалы В₁ и В₂; (*) – указывает на возможность взаимодействия с другими объектами, отзывчивыми по своим физическим свойствам на поле П_эл. (Δφ_1,2).

Воздействуя на пару проводников или полупроводников, находящихся в контакте и образующих замкнутую цепь, с помощью какого-либо управляющего фактора А_i=А₂ (электрическим током, тепловым полем и т. д.), получим новую обобщённую схему (6) физической структуры явления:

Процессы переноса заряда (электрический ток) и энергии в металлах и полупроводниках взаимосвязаны, т. к. осуществляются посредством «перемещения»¹ подвижных носителей тока – электронов проводимости и дырок. Эта взаимосвязь обусловливает ряд термоэлектрических явлений (Зеебека, Пельтье, Томсона). Для их проявления необходимо во взаимодействующих проводниках В₁ и В₂ наличие подвижных носителей тока (е) и разная их концентрация в проводниках, наличие некоторого фактора А_i, воздействующего на носители с возможностью управления ими, чтобы на выходе получить соответствующее поле С (термо-э.д.с. – П_е(Т).; выделение или, поглощение тепла – П^±_т), рис. 9.

Открытие на кончике пера

Используя известный метод Цвикки, построим морфологическую таблицу для обобщённой формулы приведённого явления. Здесь возможно несколько частных случаев, дающих целую гирлянду известных, а также ещё не открытых физических эффектов. Речь идёт о синтезе эффектов из физических структур [4].

Например, если поле А будет полем акустических колебаний (П_а), то на выходе – на гранях кристалла возникнет электродвижущая сила (ЭДС), т. е. мы получим акустомагнитный эффект.

Таблица 1

Для вычерпывания ресурсов приведённой таблицы, можно использовать ещё один приём, например, изменение агрегатного состояния, а также – параметров поля А. Это позволит изменять поле на выходе С и получить обширную группу новых физических эффектов. Например, если в качестве В_i взять газ, а – поля А инфракрасное излучение, то получим оптикоакустический эффект: при воздействии на газ инфракрасным излучением, в нем возникают акустические колебания.

Аналогичную таблицу можно построить для других физических эффектов. Кроме того, по физической структуре эффекта можно будет установить общность закономерностей их проявления. Например, комплексные эффекты.

Приведённый подход показывает, что на одном занятии по физике можно будет рассказать о группе эффектов, имеющих одну физическую структуру, а, следовательно, и системные закономерности их проявления, обращая тем самым внимание учащихся на единство природы. Это будет ещё одним шагом в сторону внедрения методологической педагогики взамен фактологической. Учащиеся сами должны уметь, имея представления о методе получения новых знаний, добывать эти знания в процессе обучения, являющегося разновидностью познавательного процесса.

От калейдоскопа фактов к единой науке

Наука – большая иерархическая система, состоящая из многих, часто внешне независимых элементов – частных наук. Это как дом, у которого есть фундамент, стены, крыша, окна, двери и т. д. Но вместе они составляют единый дом.

Процесс развития науки неоднозначен, это очень сложное явление, поэтому в науке позже, чем в технике появилась еретическая мысль о возможности построения теории решения открывательских задач или хотя бы выявлении некоторых закономерностей развития научных систем [4-6].

Например, В.И. Кузнецов, исследуя закономерности развития химии, обнаружил, что можно выделить четыре этапа её развития [7] (см. Урок №3), вернее представлений об изучаемых ею объектах. На первом этапе – это изучение состава вещества, как определяющего его свойства. Затем обнаружилось, что при одном и том же составе, например, органические вещества, имеют разные структуры. Дальнейшее развитие химии показало, что для того, чтобы объяснить некоторые свойства, нужно учитывать поведение, динамику молекул вещества. Наконец, оказалось, что молекулы вещества эволюционируют, саморазвиваются, например, молекулы ДНК и др.

Четыре этапа развития наших представлений об исследуемом объекте характерны для всех наук, поэтому могут быть представлены в качестве методологического принципа.

Другой исследователь истории науки А.Б. Кедров также выделяет в её развитии несколько этапов. В частности, по Кедрову переход от одного этапа к другому происходит благодаря научным революциям. Причём эти переходы осуществляются теми же механизмами развития представлений, что и у В.И. Кузнецова.

История науки показывает, что открытия в одной области науки со временем становятся достоянием другой – происходит взаимная «диффузия» знаний. Но можно обнаружить и другие процессы – помимо объединения смежных наук по линии «две – несколько – сочетание разных наук», идут процессы вычерпывания ресурсов развития вначале на макроуровне (на уровне макромира), затем на микроуровне (в микромире).

Каждый такой процесс вычерпывания заканчивается научной революцией. Например, исчерпывание возможностей электродинамики по объяснению ряда явлений привело вначале к синтезу нового представления о дискретности энергии, а затем – самого понятия квант. Итогом этой революции была квантовая теория. То же самое можно сказать и о классической механике: её невозможность объяснить такие явления как допплер-эффект, красное смещение, отклонение луча света звезды в поле тяготения Солнца и т. д. В результате произошла научная революция в этой области – появились специальная теория относительности, теория тяготения А. Эйнштейна и теория тяготения отечественного учёного А. Логунова, и ряд других. Однако и они не дали ответы на многие вопросы, снять которые удалось только в концепции русского учёного Н.В. Левашова «Неоднородная Вселенная».

Рассматривая науку как сложную иерархическую систему, можно утверждать, что её развитие происходит в соответствии с волновой моделью эволюции искусственных систем и по законам, отражающим общесистемные свойства изучаемых объектов [4]. Можно выделить несколько крупных «этажей» в иерархии науки: понятия – представления (научные системы) – теории – частные науки – единая наука о природе. Каждый из перечисленных этажей охватывает ряд уровней, занимаемых разными частными науками, например: астрономией, физикой Земли, биологией, физикой, химией, физикой микромира и т. д. А каждая из частных наук охватывает ряд уровней в иерархии материи – от полей микромира до вселенной, например, астрономия – от планет – до вселенной, химия – от простых атомов – до сложных молекул. Цельно же все иерархические уровни организации материи представлены в теории неоднородной Вселенной русского учёного Н.В. Левашова, где показано как от взаимодействия пространства и первичных материй рождаются гибридная материя, вселенные, жизнь, а затем и Разум.

Развитие всех «этажей» волновой модели эволюции научных систем (см. Урок № 6) идёт в направлении увеличения их объяснительной и прогностической силы и соответствия полученных знаний реальной действительности, а также по пути вычерпывания этих ресурсов в пределах существующих научных парадигм.

Как и в технике, в науке одним из основных законов развития научных систем является закон усложнения и повышения уровня организации (системности) научных систем. С увеличением сложности организации научной системы параллельно идут процессы дифференциации – деление их на частные науки (астрофизика, физика космических лучей, физика звёзд и т. д.) и интеграции – объединения научных систем (на этапе подъёма и разворачивания), а затем свёртывания их (идеализации) путём повышения уровня организации (на этапе спада и сворачивания). Помимо общих закономерностей можно проследить ряд линий развития представлений об исследуемом объекте. Например, линия: однородная система ==> неоднородная система ==> антисистема ==>... На эти закономерности, но в развития технических, впервые обращено внимание в отечественной теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [8].

В целом развитие наук происходит неравномерно. С завершением большого эволюционного цикла развития существующей Науки должно произойти объединение частных наук в единую новую Науку о мироздании, а далее цикл развития должен повторится снова, но на более высоком объединительном уровне. Что собственно и произошло с созданием Концепции академика Н.В. Левашова. Иначе говоря, в современных условиях необходимо переходить от картины мира в виде «калейдоскопа» знаний к системе знаний, создающих «мозаичную» картину. Этому должны способствовать принципы, как методологической педагогики, так и методологии познания окружающего мира.

Библиографический список:

1. Леви В.Г. и др. Курс теоретической физики, т.2. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1971. - 936 с.
2. Физический энциклопедический словарь /Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред кол. Д.М. Алексеев и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. – 928 с.
3. Кондраков И.М. Морфология термо-, гальвано-, акусто-, и оптикомагнитных эффектов. Рукопись. Мин. Воды, 1976. - 2 с.
4. Кондраков И.М. Морфология термо-, гальвано-, акусто-, и оптикомагнитных эффектов. Сб. докл. СКФ БГТУ им. В.Г. Шухова Юбилейной научн. -практ. -конф. 12-13.апр. 2004г. «Наука, экология и педагогика в технологическом университете», Минеральные Воды, 2004., с. 47-53.
5. Кондраков И.М.. От фантазии - к изобретению. - М: Просвещение- Владос. с.
6. Kondrakov I.M. Algorytmizacja rozwiazan zadan odkrywczych /В сб. "Projektowanie systemy", t. V, Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk. Warszawa, 1983, - с. 61-75.
7. Кузнецов В.И.. Случайность научных открытий и закономерности развития химии. - ж. Всесоюз. хим. о-ва им. Дм.И.Менделеева, 1977, N б, т.22. - с.618-628..
8. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. –Петрозаводск: Скандинавия, 2003. - 240 с.

¹Н.В. Левашов «Неоднородная Вселенная»