Думаете, что физика — это только сложные термины и непонятные формулы? А что, если это еще и место для юмора? Вместе с экспертом-ученым мы разобрали несколько мемов и выяснили, что они действительно могут помочь в изучении физики. Благодаря этой статье ты поймешь, что эту науку можно познавать с интересом, а не со страхом, главное — найти подходящий мем.
От чего зависит усвоение информации?
Вспомните свои уроки в начальных классах. Игры и квизы проводились, чтобы сложная информация воспринималась легче. Благодаря положительным эмоциям во время игры мозг начинает работать лучше, потому что положительный опыт остается в памяти дольше, чем негативный. То же самое работает с юмором и нашими любимыми мемами. Информация, преподнесенная интересно, активнее запоминается и стимулирует выброс дофамина. Это гормон, который вырабатывается в нервных клетках мозга и отвечает за чувство счастья. Важно, что дофамин вырабатывается не в момент приятного действия, а перед ним, поэтому его еще называют гормоном предвкушения. Он как раз мотивирует к совершению определенных действий, так как «вспоминает», что они вызывают положительные эмоции. Именно поэтому так важно учиться с интересом.
У всех людей мозг использует разные каналы для восприятия информации. Нас можно разделить на четыре группы:
- аудиалы (запоминают информацию через слух);
- кинестетики (через слух, обоняние, движения);
- дискреты (через логические операции, цифры, знаки);
- визуалы (через зрение).
На последней категории остановимся. Именно этой группе людей интереснее и удобнее всего учиться благодаря визуальной культуре. Информация откладывается в память этих людей картинками, которые они увидели.
Как понять, что ты визуал? Загибайте пальцы: визуалы чаще всего обращают внимание на внешний вид людей, запоминают их одежду, лица. Таким людям очень важен порядок вокруг, иначе они теряются. Визуалы любят заниматься деятельностью, которая нацелена на создание целостного образа через детальки: собирать пазлы, рисовать картины.
Будь осторожен, во всем кроется подвох… или ошибка выжившего
Вернемся к физике. Благодаря визуальной культуре, эта сложная наука может восприниматься проще и веселее, однако в этом методе также может крыться подвох. Все дело в «когнитивных эффектах». Не пугайтесь, сейчас все объясним.
Мозг достаточно ленив, он старается беречь энергию и поэтому использует прошлый опыт для принятия решений и восприятия новой информации. К тому же все новое вызывает в нашей психике чувство страха перед неопределенным. Картинка, которую ты когда-то увидел, или информация, полученная когда-то, отложилась в твоей памяти, и мозг воспринял ее как своеобразный «ориентир».
Когда мы изучаем новую информацию или попадаем в непривычную ситуацию, мозг опирается на уже полученные когда-то знания, не важно, ложные они или правдивые. В этом и кроется опасность этих когнитивных искажений.
Ярким примером такого эффекта может служить ошибка выжившего. Например, многие слышали о том, что троечники добиваются в жизни большего успеха, чем отличники. Однако это утверждение основано на единичных, хоть и ярких примерах. В реальности большинство людей с низкой академической успеваемостью не демонстрируют выдающихся достижений либо же их успех не связан с оценками. Несмотря на это, наш мозг охотно принимает такую установку за правду, поскольку она опирается на якобы чужой опыт и легко превращается в шаблон, который влияет на наше восприятие.
Но не всегда визуальная культура учит, иногда она только приводит к заблуждениям. Отличить правдивые и ложные мемы нам поможет эксперт Никита Ашурко — студент второго курса магистратуры физического факультета Томского государственного университета (кафедра квантовой теории поля). А еще Никита преподает математику и математическую физику в Томском политехническом университете.
Мем 1. Закон всемирного тяготения Ньютона
Интересный факт
Закон всемирного тяготения помогает описывать не только то, как падают тела на Земле, но и процесс движения звезд, планет и даже отливов и приливов.
Для начала давайте вспомним про каналы восприятия и усвоения информации. Люди, которые создают картинки, знают об этих каналах и пользуются некоторыми уловками, чтобы захватить внимание зрителя. Рассмотрим два примера.
Скорее всего, прочитав текст на картинке, вы вспомните ту самую надоедливую песню из 2016 года, которая звучала из каждого утюга. Человек, придумавший этот мем, связал знакомую многим песню и закон Ньютона. Этот прикол подходит скорее для аудиалов, ведь согласись, легко вспомнить «сложный» закон, если память связала его со смешным звуком. А теперь подробнее о содержании мема..
«На этой картинке очень остроумная и наглядная иллюстрация закона всемирного тяготения Ньютона.
I have my head (у меня есть голова) — вводит первый объект.
I have an apple (у меня есть яблоко) — вводит второй объект.
Ugghh!!! (звуки мощного соприкосновения) — происходит мыслительный процесс, который оказывается не метафорическим, а вполне реальным физическим взаимодействием.
Формула F = G * (m_1 * m_2) / r^2 — дает физическое объяснение тому, что произошло.
Перейдем к физическому объяснению (закон всемирного тяготения): уравнение в конце картинки — это и есть знаменитый закон, открытый Исааком Ньютоном, по легенде, навеянный падением яблока.
В формуле F = G * (m_1 * m_2) / r^2 :
F — это сила гравитационного притяжения между двумя телами;
G — гравитационная постоянная, фундаментальная константа природы;
m_1 и m_2 — массы двух тел. В нашем случае — это масса головы (m_head) и масса яблока (m_apple). Они обозначены на картинке как m_1 и m_2;
r — расстояние между центрами масс двух тел.
Сама шутка отсылает к легенде о Ньютоне и яблоке, которое помогло ему открыть этот самый закон, упав на голову Ньютона.
Картинка идеально показывает, что гравитация действует между любыми двумя телами, имеющими массу. Это не только сила, которая притягивает нас к Земле, но и сила, с которой яблоко давит на голову и голова притягивает яблоко», — рассказывает Никита Ашурко.
А теперь объясним для самых маленьких: представь, что все-все предметы во Вселенной — ты, твои друзья, твои вещи, Земля, Луна, звезды — это большие или маленькие магниты, которые притягивают друг друга. Как они это делают? С помощью особой силы, она называется гравитация. Мы ходим по Земле и не улетаем, потому что Земля очень сильно нас к себе притягивает. Эта сила держит нас на поверхности. Когда ты прыгаешь, ты не остаешься в воздухе, а возвращаешься вниз — это все та же сила притяжения Земли тянет тебя обратно к своему центру. У гравитации есть два основных правила.
- Чем тяжелее объект, тем больше он к себе притягивает. Именно поэтому наша планета может притягивать к себе людей, деревья и даже огромные здания.
- Чем меньше расстояние между объектами, тем больше они притягиваются друг к другу. Сила притяжения между тобой и кружкой, которую ты держишь, больше, чем сила притяжения между тобой и, например, твоим другом, который находится у себя дома.
В меме также упоминается легенда про яблоко. Согласно ей, Исаак Ньютон — ученый, изображенный на картинке, — открыл закон всемирного тяготения. Он увидел, как падает яблоко с дерева, и понял, что его тянет вниз не просто так, а под влиянием какой-то силы.
Пример 2. Кот Шредингера
Интересный факт
Сейчас идеи этого популярнейшего эксперимента используют в квантовых компьютерах. Это новый и мощный тип компьютера, который работает по правилам микромира (квантового). Его главное отличие от обычного компьютера в том, что в нем используются кубиты, а не биты. Представь, что бит — лампочка, которая либо горит и показывает 1, либо не горит и показывает 0. Так вот кубит может быть одновременно в двух состояниях: и горящим и негорящим.
Следующий пример — это уже не мем, а образец визуальной культуры, и подходит он, соответственно, больше визуалам. Вы наверняка натыкались на картинку с котом, который наполовину нормальный, а наполовину будто поражен молнией. Это знаменитый кот Шредингера, и такая картинка идеально описывает физический эксперимент. Его суть нам изложил эксперт.
«Рассмотрим суть эксперимента.
В закрытый ящик помещаются:
- 1) кот;
- 2) радиоактивный атом с вероятностью распада 50% за 1 час;
- 3) гейгеровский счетчик, регистрирующий распад;
- 4) механизм, который при срабатывании счетчика разбивает колбу с кислотой.
Мы закрываем ящик и ждем 1 час. Жив или мертв кот в этот момент? Вопрос весьма философский. Давайте дадим физическую интерпретацию.
Квантовая система в суперпозиции. Радиоактивный распад — это чисто квантовый процесс. Пока мы не произвели измерение, атом находится в суперпозиции двух состояний: распавшийся и нераспавшийся. Это не значит, что мы просто не знаем, какое состояние реализовалось. Согласно математическому формализму (волновой функции), он реально находится в обоих состояниях одновременно».
Не переживайте, сейчас все разберем простыми словами. И да, никакие коты и кошки при этом не пострадали, потому что эксперимент был мысленным. Его придумал в 1935 году ученый Эрвин Шредингер, чтобы наглядно объяснить принцип суперпозиции в квантовой механике.
Еще раз совсем просто: представь, что ты подкинул монету и накрыл ее рукой. Ты не знаешь, что там изображено, орел или решка. В обычном нашем мире монетка может находиться лишь в одном состоянии: либо орел, либо решка. Но в другом мире — квантовом — монетка может находиться одновременно в двух состояниях, пока мы не посмотрим, что же все-таки изображено. Как это работает? Квант — мельчайшая частичка какой-то величины. Но мы не можем их увидеть из-за маленькой величины. Квантовый мир похож на наш, только вместо людей там атомы, электроны, фотоны — частички, из которых состоит все на Земле. По мнению ученых, именно в этом мире решается исход событий, которые произойдут в нашем мире, они — основа Вселенной, основа нас с тобой. То есть разобьется колба с ядом в коробке с котом (кошкой) или нет, решается в квантовом мире. Эксперимент Эрвина Шредингера указывает на главный принцип суперпозиции: в квантовом мире объект может находиться сразу в двух состояниях, то есть кот и жив, и одновременно мертв. А решить исход событий может даже один мельчайший квант.
Давайте еще немного поразбираемся в квантах. Это сложная тема, но у нас есть мемы, которые могут упростить задачу понимания.
Мем 3. Квантовая неопределенность
Интересный факт
Знал ли ты, что подобие телепортации реально? Оно называется «квантовые прыжки». Электрон — мельчайшая частица всего на планете, то, из чего состоим мы с вами, деревья, дома, — во время вращения вокруг ядра атома может мгновенно исчезнуть из одного места и появиться в другом.
«Шутка основана на подмене понятий.
- По народным поверьям, если у вас пропадают носки, то это проделки домового (мистическое, ненаучное объяснение).
- Но по версии мема, если вы не верите в домового, то приходится объяснять пропажу носков с помощью науки, одного из основных понятий в квантовом мире — квантовой неопределенности (научное объяснение).
То есть, мем говорит: либо вы верите в магию, либо вам придется иметь дело с квантовой физикой.
Принцип неопределенности Гейзенберга — это фундаментальный закон квантовой механики. Этот принцип гласит, что невозможно одновременно точно измерить две взаимосвязанные характеристики квантовой частицы (например, электрона). Чем точнее вы измеряете одну величину, тем менее точно можете измерить другую.
Рассмотрим на примере: классическая пара — это координата (положение) и импульс (скорость). Если вы очень точно знаете, где находится частица (например, носок лежит в ящике), то вы принципиально не можете точно знать, с какой скоростью и в каком направлении она движется. И наоборот, если вы точно измерили скорость носка, вы не можете точно сказать, где он находится в данный момент.
А почему это именно мем? Потому что квантовые эффекты проявляются заметно только для очень маленьких объектов (вроде электронов, атомов и в редких случаях молекул). Для такого макроскопического объекта, как носок, состоящего из огромного числа атомов, вероятность того, что все они одновременно совершат такое квантовое “чудо”, не просто мала, а практически неотличима от нуля.
Если бы такое происходило с носками, мы бы наблюдали, как у нас на глазах самопроизвольно исчезают дома, горы и целые планеты.
Данный мем — это блестящий пример научного юмора. Он противопоставляет простое объяснение (домовой) весьма сложному (квантовая физика), доводя последнее до абсурда. Смысл в том, что иногда проще поверить в сказку, чем вникать в квантовые дебри», — объясняетНикита Ашурко.
Получается, что этот мем как бы и неправдивый и правдивый одновременно. Прям суперпозиция какая-то! С одной стороны, он забавно, через многим знакомый образ мифического домового объясняет принцип квантовой неопределенности, однако, с другой стороны, он выбирает для этого не лучший пример — носок, так как он слишком велик. Но в этом и смысл мема — довести что-то до абсурда, чтобы получилось смешно.
Однако некоторые мемы могут действительно запутать неподготовленного человека. Давайте разберем такие примеры.
Мем 4. Дисперсия
Интересный факт
Радуга, которую ты часто видишь после дождя, — тоже сложный физический процесс, который связан с дисперсией. Множество капелек дождя отражают солнечный свет, как стеклышки, и возникает красивый эффект преломления света на небе.
На этой картинке показан интереснейший процесс — дисперсия. Да, создатель мема намеренно исказил название, чтобы добавить юмора. Однако некоторых, особенно неподготовленных людей, может обмануть такая шутка. Давайте попробуем разобраться, что же такое дисперсия.
«На данном графике представлена призма. Белый свет, который, кстати, на самом деле является смесью всех цветов, попадает в призму. Внутри стекла разные цвета начинают двигаться с разной скоростью. Из-за этого на выходе из призмы лучи преломляются под разными углами. В результате вы видите не белый луч, а радужную полоску — спектр, где есть все цвета: от красного до фиолетового, где красный свет преломляется меньше всех (он самый быстрый в этой среде), а фиолетовый свет преломляется больше всех (он самый медленный)», — объясняет эксперт.
Немного поясним: когда белый свет, например солнечный, проходит через прозрачное вещество, например каплю воды или призму — прозрачный предмет из стекла или пластика, он рассеивается и разделяется на разные цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый.
Разные цвета света движутся с разной скоростью внутри воды или стекла. Из-за этой разницы в скорости они преломляются (меняют направление) под разными углами.
Почему же цвета движутся по-разному? Свет — это волны. Как на море, так и в оптике, они все разной длины. Наши глаза воспринимают разные длины волн как разные цвета. Например, длинные — красный и оранжевый, средние — зеленый и желтый, короткие — синий и фиолетовый. Белый сочетает в себе все эти волны и цвета. Прозрачный предмет имеет свойство замедлять эти волны и взаимодействовать с каждой по-своему. Например, длинные волны замедляются меньше всего, а короткие — наоборот. Получаются своеобразные гонки света. Из-за этой разницы в скорости каждый цвет преломляется под своим собственным углом, когда входит в призму и выходит из нее. В результате вместо одного пучка белого света мы видим целый спектр разделенных цветов — радугу.
Юные исследователи, эта статья показывает, что не все сложное обязательно скучное и не всему можно доверять. Не бойтесь изучать науки, ведь везде есть место юмору, но не дайте себя обмануть. Учитесь, учите и главное — делайте все с легкостью и юмором.