Почему физики должны изучать историю

Матт Стенли. Почему физики должны изучать историю

(Why should physicists study history?, Phys. Today 69, 7, 38 (2016); doi: 10.1063/PT.3.3235.)
(http://physicstoday.scitation.org/doi/pdf/10.1063/PT.3.3235)

Матт Стенли, профессор истории науки, Университет Нью Йорка, Нью-Йоркская Школа Галлатена по индивидуальному обучению (New York University's Gallatin School of Individualized Study in New York City).

Некоторые стороны физики как научной деятельности недостаточно освещаются при преподавании физики. Например, такие вещи, как взаимоотношения между отдельными людьми или в коллективах, разные недоразумения между соперниками и даже союзниками, с которыми теряется взаимопонимание и т.п. Физики зачастую не связывают эти вещи с своим вкладом в науку.

Нельзя недооценивать социальные факторы в физике, так как исследования проводят люди. У людей есть симпатии и антипатии, эго и предрассудки. Физики, как и все люди, привязываются к каким-то своим любимым идеям и продолжают довольно долго верить в них даже после того, как они должны были бы от них отказаться.

Классическим примером является концепция эфира, чрезвычайно плодотворная концепция, которая доминировала в физике на протяжении бОльшей части 19-го века. Даже когда стало ясно, что теория эфира создает больше проблем, чем решает, физики продолжали использовать эфир в качестве главного инструмента для объяснения электромагнитых явлений в течение многих лет после того, как в 1905 Эйнштейн сделал его излишним, выдвинув специальную теорию относительности.

История физики изобилует красивыми теориями, которые владели умами людей. Физики, как и все люди, где-то живут и хотят так же защищать свои дома, как и все люди. Сейчас уже наверное забыто, что 100 лет назад во время Первой мировой войны британские ученые отказывались общаться со своими немецкими коллегами по другую сторону окопов. Даже после окончания боевых действий немцам и их союзникам военного времени было официально запрещено вступать в международные научные организации. Во время Второй мировой войны призрак возможной атомной бомбы в руках Адольфа Гитлера так напугал физиков союзных стран, что они открыли ящик Пандоры ядерного оружия. Многие из ученых, занимавшихся этими разработками, потом раскаивались в этом, но война и национализм сделали свое дело. И эти примеры не исключения. Физики не бесстрастные фигуры без политических взглядов, философских предпочтений и личных чувств. История науки может помочь разоблачить миф о чистом рациональном гении, живущем изолировано вне каждодневной действительности.

Это "очеловечивает" физику. Это делает её более привлекательной, особенно для студентов. Многие перспективные студенты уходят из науки, потому что материал кажется им бестелесным и не связанным с жизнью. Исследователи в области научного образования обнаружили, что эти потерянные студенты испытывали "голод по информации о том, как появились различные методы, которые они изучают, почему физики и химики понимают природу так, а не иначе, и каковы связи между тем, что они изучают, и большим мир вокруг них" [1].

Физики работают в группах. Они должны разговаривать между собой. Занятие физикой - это социальная деятельность. Происходит постоянный обмен идеями и экспериментальным оборудованием. В первые дни общей теории относительности было чрезвычайно трудно стать специалистами в этой теории без непосредственного контакта с Альбертом Эйнштейном или кругом его общения ]2]. И так как в Европе шла первая мировая война, немногим физикам это удавалось. Общая теория относительности стала широко известна только после того, как Виллем де Ситтер (Willem de Sitter) из нейтральной Голландии, который лично общался с Эйнштейном, передал свои релятивистские взгляды и знания Артуру Эддингтону в Великобритании. К счастью, Эддингтон был пацифистом и квакером и одним из немногих британских ученых, пожелавших взглянуть на "немецкую" теорию [3]. Физика работает только тогда, когда люди разговаривают друг с другом, и связи между ними далеко не всегда простое дело.

Физика не очевидна

В ретроспективе все кажется очевидным. Учебники представляют экспериментальные результаты как самоочевидные, а теории как нуждающиеся в подтверждении максимум на нескольких страницах математических формул. Но очищенные до кристальной ясности результаты скрывают огромное количество проб и ошибок на пути к их достижению. История физики может напомнить нам, как трудно было обосновать идеи, от гелиоцентризма до теории атома, которые теперь кажутся очевидными. Сложности, а не простота, правят практикой занятия наукой.

Каждое открытие возникло из мешанины людей, идей, случайных совпадений и споров. Как правило, требуется очень много усилий, чтобы понять, что означает то или иное наблюдение или теория. Например, эксперимент Милликена с падением масляных капель в электрическом поле описывается в учебниках как пример ясного планирования эксперимента и последующей его убедительной теоретической интерпретации. Между тем даже беглый взгляд на лабораторные записи Роберта Милликена показывает, насколько трудным для него было проделать весь этот эксперимент. (На Рис.1 показана копия страницы из лабораторной тетради Милликена).

0x01 graphic

Рис 1. Страница из лабораторной тетради Роберта Милликена, отмеченная датой 27 февраля 1912 года. Все лабораторные тетради Милликена состоят из таких страниц, заполненных данными, расчетами, исправлениями и попутными комментариями. Несмотря на впечатление, которое может возникнуть после чтения учебников, совершенствование знаменитого эксперимента падения капель масла и измерения заряда электрона было долгой изнурительной работой. (Предоставлено Архивами Калифорнийского технологического института).

Природа редко дает прямой ответ. Поэтому исследователи иногда движутся полувслепую, методом проб, ошибок и повторых догадок. После того, как надежный результат достигнут, ученые, как правило, преуменьшают сложности работы, которая потребовалась для его достижения. Простота кажется более убедительной, чем сложность. Но осознание сложности на самом деле может только обнадеживать. Студентов и молодых исследователей зачастую ободряет знание, что занятие физикой это тяжелая работа, и что если их собственная работа не выглядит так, как выглядит физика в учебниках, то это не значит, что они делают что-то не так [4]. Просчеты и ошибки - нормальное явление. Большие успехи в науках выглядят гораздо более замечательными, если они связаны с пониманием того, что они результат преодоления, а не вспышек озарения.

Результаты в физике совсем не самоочевидны. Каждый раз, когда физики расходятся во мнениях, как интерпретировать полученные экспериментальные данные, это доказывает, что физика не самоочевидна. Некоторые данные имеют достойное вниманию значение только с определенной точки зрения. Лауреаты Нобелевской премии за открытие космического микроволнового излучения Арно Пензиас и Роберт Уилсон заметили просто повышенный уровень низкочастотного шума в сигнале, полученном от их радиотелескопа (Рис. 2), а не космическое микроволновое фоновое излучение. Только когда они посмотрели на этот шум в свете космологии Большого Взрыва, он показался им важным.

0x01 graphic

Рис. 2. Роберт Уилсон (слева) и Арно Пензиас осматривают свои радиоантенны. Они разделили половину Нобелевской премии 1978 по физике "за открытие космического микроволнового фонового излучения." То, что они на самом деле наблюдали, был низкочастотный шум на выходе приемника их радиотелескопа. Только при надлежащей интерпретации это наблюдение стало достойным Нобелевской премии. (С разрешения из Фотоархива Эмилио Сегре, АИФ, Коллекция журнала "Физика сегодня")

История физики показывает, что есть, как правило, несколько способов подойти к решению проблемы. Квантовая электродинамика выросла из предшествующих теорий не потому, что она была явно более совершенной, а потому, что Фримен Дайсон показал эквивалентность ренормировок, предложенных независимо Ричардом Фейнманом, Джулианом Швингером и Син-Итиго Томонагой. Все эти нормировки были верны, просто им нужно было придать единую форму. Даже диаграммы Фейнмана, в настоящее время незаменимый инструмент теоретической физики, не представлялись с очевидностью полезными, когда они впервые появились (Прим. пер.: Диаграммы Фейнмана являются графическим предствавлением математических уравнений, описывающих поведение субатомных частиц). Они выглядели запутанными, и не было ясно, как их использовать. Важную роль в принятии новой идеи сыграл тот же Дайсон. Он научил всех, для чего диаграммы Фейнмана хороши, и канонизировал их. Вещи, которые теперь кажутся существенными и очевидными, никогда не казались такими сначала [5].

Физика требует множества разных людей.

Превращение сложности в хорошую физику требует творческого подхода. Никогда нельзя заранее догадаться, какая судьбоносная идея поможет прояснить путаницу в наблюдаемых данных или дать ключ к интерпретации уравнения. История раскрывает, какие порой странные сочетания понятий были необходимы для развития физики. Рассмотрим второй закон термодинамики. Его формулировке и интерпретации мы в значительной степени обязаны лорду Кельвину (Рис. 3).

0x01 graphic

Рис. 3. Лорд Кельвин (1824 -1907) подошел к термодинамике с позиций своих религиозных убеждений и инженерного образования. Этот портрет был написан Губертом фон Геркомером (Hubert von Herkomer).

Но Кельвин не пришел к термодинамике с чистого листа. Он пришел к ней, обладая обширными инженерными познаниями а также как глубоко верующий в религиозные писания человек викторианской эпохи. Он изучал тепловую смерть вселенной потому, что он верил, что это о ней говорится в 102-м Псалме: "небо и земля, все изнашивается как изнашивается одежда" [6]. Именно этот его личный "бэкграунд" дал ему инструменты, нужные для поиска разгадки явлений, с которыми мы сейчас связываем второй закон термодинамики. Важность той специфической точки зрения, которой придерживался Кельвин, можно понять, если сравнить его работу с работами по термодинамике, скажем, немецких физиков. Они привнесли очень разные идеи и высказали концепции, отличные от идей Кельвина. И именно взаимопроникновение различных подходов привело к современным представлениям, которых бы не было, если бы не странные на сегодняшний взгляд идеи Кельвина.

Как ни странно, но полезные для решения проблем идеи в конечном счете часто исходят из дисциплин, далеких от этих проблем. Например, Джеймс Клерк Максвелл узнал о статистической вариации от историков. Специалист в физике элементарных частиц Луис Альварес привнёс свои знания в области изотопов в работу своего сына геолога Вальтера, что помогло тому разгадать тайну исчезновения динозавров. История науки показывает, насколько важно для ученых из различных областей общаться друг с другом. Проблемы, кажущиеся изолированными, часто тесно переплетены друг с другом, и никогда нельзя знать, откуда придет судьбоносная решающая идея.

Лучший способ поощрения появления новых идей - это культивирование разнообразия в научных сообществах. Часто источниками свежих идей и новых методов являются представители меньшинств, носители способов мышления, отличных от большинства. Имеется много ярких примеров вклада в науку представителей меньшинств. Одним из них является разработанный Мариеттой Блау метод ядерных эмульсий, оказавшийся решающим для возникновения и развития физики элементарных частиц (Прим. пер.: Метод записи следов ядерных частиц на фотопластинках с толстым фотоэмульсионным слоем). Будучи в женщиной и к тому же еврейского происхождения в межвоенной Австрии, Мариетта Блау (Рис. 4), была дискриминирована по этим двум пунктам. Женщин обычно не принимали на работу в физических лабораториях на том, например, "основании", что их волосы слишком легко воспламеняются. К тому же еще до появления нацистов евреям не разрешалось в Австрии занимать высокие посты. Столкнувшись с такими ограничениями, Мариетта Блау, которая хотела изучать элементарные частицы, вынуждена была разработать дешевые, портативные детекторы, которые можно было сделать из широко доступных материалов. Так она создала метод наблюдения элементарных частиц, который стал откровением для сообщества физиков того времени [7].

0x01 graphic

Рис. 4. Мариетта Блау (1894-1970), будучи в межвоенной Австрии женщиной и к тому же еврейского происхождения, не была допущена в физические исследовательские центры. И вот находясь на "обочине столбовой дороги", она создала технологию ядерных эмульсий. Фотография 1937 года, с разрешения фотоархивов Эмилио Сегре Американского Института Физики, дар Евы Коннорс.

Меньшинства обычно маргинализируют из-за культурной инерции или призвольных ограничений, наследованных от прошлого. По этой причине, многие из тех, кто призывает к увеличению представительства меньшинств в физике, рассматривают свою деятельность как борьбу с социальной несправедливостью. Ричард Фейнман не мог поступить в Колумбийский университет, потому что кто-то там решил, что там и так слишком много студентов-евреев (Прим. пер.: Это было в середине 1930-х. В то время в Колумбийском уриверситете официально существовала процентная норма для евреев. И это было не в нацистской Германии, а в Соединенных Штатах Америки.). Сейчас это кажется абсолютно абсурдным. Конечно, его альма-матер, Массачузеттский Технологический Институт, только выиграл от своего решения принять этого "маргинала".

В 2015 году Джон Робертс, главный судья Верховного суда США, засомневался, что человеческое многообразие может быть полезным в физике. (См. Physics Today, март 2016, стр 10 (Прим. пер.: Имеется в виду высказанный Джоном Робертсом вопрос: "Какие уникальные перспективы приносят студенты из меньшинств в физические аудитории?" и дискуссия в этом выпуске журнала в ответ на этот вопрос). Замечания Робертса обескураживают, хотя такое мнение и не редкость. Идеализированное представление о науке как о мире чистой рациональности фактически скрывает важность различных точек зрения и взглядов. Однако эта важность четко задокументирована в истории науки, которая может помочь прояснить и почему физика в основном делается белыми мужчинами, и почему это часто может быть ограничивающим фактором для дальнейшего прогресса. История физики является фантастическим примером важности интеллектуального и институционального разнообразия. К решению проблем могут быть привлечены много различных способов мышления, и это следует поощрять.

Физика не закончена.

Разнообразие идей и их интерпретаций служит напоминанием о том, что физика находится в постоянном развитии. Любое знание всегда является неполным. Всегда есть новые пути решения проблемы, и всегда остаётся ещё больше, что нужно узнать. История физики показывет, что вряд ли кто-нибудь может себе позволить утверждать, что современные теории это истина в последней инстанции.

Некоторые опасаются, что допущения такой незаконченности в науке делают науку менее привлекательной. На самом деле все в точности наоборот. Если физика почти закончена, зачем ею заниматься? Укладка нескольких последних кирпичей в почти законченную стену - почти никому не интересное занятие. Зато расширение не имеющего границ здания науки является захватывающим вызовом [8]. Отрадно знать, что ещё не всё открыто. Осознание этой незаконченности потребует изменений в медодах обучения физике и науке вообще. Физика, как правило, представляется в виде списков утверждений, которые физики считают верными. Мы называем эти списки "учебниками." Они успешно показывают, что сделали физики и другие ученые. Но вместо того, чтобы говорить о вещах, о которых физики уже знают, учебники могли бы подчеркивать и то, что до сих пор не известно о предмете, говорить о том, что ещё нужно проделать, какие тайны еще не раскрыты, какие проблемы не разрешены? Любопытство должны быть вознаграждаемо, и нужно поощрять вопросы "А что еще?"

Одним из следствий такого педагогического сдвига будет ослабление акцента на доказательства. Фактически мало что может быть строго доказано. На практике, ученые накапливают доказательства конкретных утверждений, чтобы обеспечить некоторый уровень уверенности в их правоте. Настаивать, чтобы каждая научная концепция соответствовала строгому стандарту доказательства, опасно. Это открывает знание открытым атакам, ибо практически каждое утверждение можно подвергнуть сомнению. Если ученые откровенно и честно не говорят о своих сомнениях, возникает кризис доверия, когда неопределенность, связанная с ними, раскрывается. Это с большим успехом используется, например, теми, кто выступает против преподавания эволюции в школах. Разговор о различных уровнях доказательств и о сомнениях, а не просто о доказательстве или его отсутствии, сделает на самом деле науку более влиятельной в общественной сфере.

Физика не всегда была такой, как она есть сейчас

Признание, что физика будет иной в будущем предполагает, что она была иной и в прошлом. Каждый человек имеет склонность предполагать, что положение вещей в настоящее время является нормой. Но история ясно показывает, что все было не всегда так. Понимание того, почему люди обычно думают по-разному является мощным инструментом для понимания людей сегодня. Обращая внимание на предположения, не высказанные в прошлом, история показывает нам, как начать анализировать наши собственные предположения в настоящем.

Не кто иной, как Эйнштейн защищал этот метод историзма. Будучи молодым человеком, он читал труды Эрнста Маха по истории науки, и он ссылался на Маха, который научил его относиться критически к научным принципам: "Знание исторического и философского фона," - писал Эйнштейн, "дает определённую независимость от предрассудков своего поколения, от которых страдает большинство ученых "(см. статью Дона Ховарда, "Альберт Эйнштейн как филисоф науки", (Albert Einstein as a Philosopher of Science, Physics Today, декабрь 2005, стр 34.). Он критиковал склонность физиков считать современные им общепринятые идеи, как неизменные данности и предложил вместо этого изучать историю этих идей и понять те обстоятельства, при которых они были оправданы и оказались полезным. Таким образом, молодой физик, который в 1905 г. был простым служащим патентного бюро, взял на себя смелость пробиться в новые области и предложить новые созидательные идеи.

История учит критически осмысливать полученные идеи. История свидетельствует о направлениях, которые не были приняты. Есть много способов думать о загадках квантовой физики. Повсеместное распространение копенгагенской интерпретации не делает её лучшей, и это, конечно, не единственная полезная интерпретация. Эйнштейн хотел бы, чтобы физики приняли критический подход к основаниям квантовой механики.

Историк и философ Гасок Чанг (Hasok Chang) утверждает, что множество интерпретаций науки может сделать историю науки источником современных научных исследований. Он называет свой подход "дополнительной наукой", которая восстанавливает забытые идеи и неразгаданные загадки из прошлого. Некоторые ранние идеи и наблюдения, такие как, например, "отражение холода" (the reflection of cold), были просто забыты и не были тщательно расследованы и только затем уже обоснованно сданы в архив [9]. (Прим. пер.: В конце 18 века Марк Огюст Пиктет из Женевы открыл, что излучение холода от снежинок можно отражать и фокусиро-вать зеркалами точно так же, как и излучение тепла нагретыми объектами. См. http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.14305 ). Привлечение "дополнтельной" науки к практической научной деятельности требует трудной самопроверки, глубокого и критического анализа предположений и общепринятых установок, что, возможно, является непростой задачей в контексте обычной профессиональной научной деятельности, но в рамках истории это поощряется.

Книга Дэвида Кайзера "Как хиппи спасли физику" посвящена замечательному примеру того, как такого рода критический анализ может случиться [10]. Некоторые физики в 1960-е и 1970-е годы (четыре из них показаны на Рис. 5) были недовольны системой "заткнись и вычисляй", господствовавшей в культуре научных исследований. Они были заинтересованы в более глубоком философский осмыслении уравнений, с которыми им приходилось иметь дело для этого самого "вычисляй". Чтобы найти этот смысл, они занялись как мистической контркультурой этой эпохи, так и историей квантовой физики. На этом пути они помогли возбудить более широкий интерес к теореме Белла и явлению квантовой запутанности. Простое осознание того, что люди обычно думают по-разному может оказаться весьма плодотворным.

0x01 graphic

Рис. 5. Группа фундаментальной физики, основанная в Беркли, штат Калифорния, в 1975 году, исследовала как мистицизм, так и фундаментальные законы квантовой физики. Здесь показаны четыре члена группы: стоя, слева направо, Джек Сарфатти (Jack Sarfatti), Сол-Поль Сираг (Saul-Paul Sirag), и Ник Герберт (Nick Herbert); сидит Фред Алан Вольф (Fred Alan Wolf). (Фотография Фреда Алана Вольфа.)

У физики нет жестких правил

Людей, сталкивающих с историей науки впервые, часто окирует, что реальная практика науки так мало похожа на поступательное движение "шаг за шагом", которому они научились в школе. Ученые совсем не придерживаются при решении проблем какой-нибудь жесткой прямолинейной системы. Иногда они начинают с гипотезы, иногда с кажущегося странным наблюдения, иногда с таинственной аномалии в результатах рутинного эксперимента. Эйнштейн писал в конце жизни, что ученый должен быть "беспринципным оппортунистом", принимающим и адаптирующим различные подходы по мере возникновения новых проблем [11].

Ученые не следуют жесткому протоколу, а работают с любыми доказательствами, которые у них есть, чтобы найти возможно лучшее объяснение наблюдениям. Рассмотрим утверждение, что теории опровергаются противоречащими им наблюдениями. В начале 19-го века, обнаружили, что орбита Урана несовместима с ньютоновской теорией гравитации. Возможной реакцией было бы заявить, что этот факт опровергает эту теорию. Но, конечно, только очень немногие выступали за это. Ньютоновская теория гравитации оказалась столь плодотворной, что нужно было гораздо больше, чем одно аномальное наблюдение, чтобы отказаться от неё. Гораздо легче было предположить, что аномалия в орбите Урана вызнана новой, не замеченной прежде планетой, планетой Нептун. После этого представлялось очевидным объяснять таким же образом расхождение с ньютоновской теорией орбиты Меркурия. Чтобы устранить это расхождение, астрономы пытались найти некую планету Вулкан, которая могла быть невидима на фоне Солнца. В конце концов, однако, Эйнштейн предположил, что орбитальная аномалия Меркурия является хорошим доводом для отказа от классической теории гравитации в пользу его собственной теории [12].

Истории о научных открытиях стоют того, чтобы их рассказывать. Можно легко найти совершенно разные версии происхождения специальной теории относительности. Было ли это просто выводом из результатов эксперимента Майкельсона-Морли? Или же эта теория - результат философских размышлений Эйнштейна о природе пространства и времени? Или, игнорируя историческое происхождение, её нужно выводить абстрактно из уравнений Максвелла? Мы концептуализируем физику по-разному в зависимости от того, какую историю мы слышим. Те же, кто рассказывают эти истории, должны быть уверены, что их рассказ лучше всего соответствует имеющимся историческим свидетельствам.

Не следует слишком беспокоиться о работах, которые, как может показаться, ставят под угрозу научный метод. Есть множество способов заниматься физикой, и было бы, вероятно, нечестно нападать на теорию струн за нарушение каких-то методологических руководящих принципов, хотя ее последователи могли бы прислушаться к предупреждениям на ранних этапах её развития о том, что они слишком привержены принципу "теория должна быть красивой". Физиков в настоящее время, как правило, не учат философии науки, хотя и Эйнштейн, и Нильс Бор изучали её, и философские принципы, которыми физики пользуются, зачастую сильно устарели. Замечание Карла Поппера о том, что признаком науки является её фальсифицируемость, то есть возможность её опровергнуть, больше не работает. Например, астрология прекрасно фальсифицируема, но она не считается наукой. То же можно пока сказать даже популярном в настоящее время "Байессианизме"² (Bayesianism). (Прим. пер.: Bayesianism представляет собой систему взглядов в эпистемиологии, статистике, философии науки, психологии и в других областях, которые имеет дело с понятиями правдоподобия. Основная идея заключается в том, что вместо того, чтобы рассмат-ривать явления как бинарные (есть или нет), предлагается мера их правдоподобия, которая может принимать значения между 0 или 1, и эта мера подчиняется некоторым формальным ограничениям, связанным с аксиомами теории вероятностей. (http://www.oxfordbibliographies.com/view/document/obo-9780195396577/obo-9780195396577-0204.xml ). История науки показывает, что определения и стандарты науки меняются с течением времени и, можно надеяться, она дает определенные стимулы для привлечения важной работы, проделываемой сегодня философами науки.

Понимать идеи на их собственных основаниях

История учит, что любое знание не является окончательным. Историческое мышление предполагает дотошные вопросы: а почему люди в прошлом полагали, что данное знание истинно, а противоположное ложно?

Привлечение истории науки научит нас понимать идеи на их собственных основаниях. Нельзя упрекать Аристотеля за то, что он не был знаком с ньютоновской физикой. Он просто видел все в иной перспективе. Людей в прошлом беспокоили другие вещи, чем нас, и они пытались решить свои проблемы по-своему. Гоблином историков является так называемая Виг-история (Whig history), которая оценивает прошлое по тому, насколько оно выглядит как то, что есть в настоящем. (Прим. пер.: "Виг история" представляет собой подход к историографии, который трактует прошлое как неизбежный прогресс к еще большей свободе и просвещению, вплоть до своей кульминации в виде современных форм либеральной демократии и конституционной монархии. См.: https://en.wikipedia.org/wiki/Whig_history). Отказ от такого рода суждений позволяет несравненно лучше осмысливать мир и людей, живущих в нем. Если вы сможете понять, почему люди считали, что тепло это вид материи, вам будет легче понять тупое упрямство вашего коллеги на семинаре.

Историческое мышление делает его предмет динамичным. Оно помогает думать о науке как о ряде вопросов, а не о ряде утверждений. Эти вопросы будут продолжаться и в будущем, и всегда полезно знать, какие вопросы были до сих пор.

Было бы непростительным не упомянуть и о том, что история науки может доставлять и удовольствие. Она полна увлекательных и захватывающих сюжетов. Кому не захочется узнать ещё больше, узнав, что в своих опытах, которые привели к закону сохранения энергии, Джеймс Джоуль (Рис. 6) опирался на свой опыт в пивоварении, или что Ньютон занялся изучением цвета, после того как покопался в глазу иголкой (Newton stuck a dagger into his eye)? (Прим. пер.: Вот как рассказывается это история на сайте http://io9.gizmodo.com/5769654/10-scientists-who-experimented-on-themselves. Ньютон принял всерьёз старую кричалку на школьных дворах "воткни иголку в глаз"! Он занимался оптикой, и столкнулся с явлением, что некоторые люди видели странные цветные пятна перед глазами.? Ньютон решил выяснить, влияли ли глаза на эти цвета. Он воткнул иглу себе в глаз между веком и глазным яблоком, и стал копаться в заднейстенке глазного яблока, "как свинья, которая ищет трюфеля". Он заметил и задокументирова, что"светлые и темные цветные пятна" появлялись, когда он двигал иглу, но они исчезли, когда он держал её неподвижно).

0x01 graphic

Рис. 6. Исследование Джеймсом Джоулем сохранения энергии в 19-го веке проистекало из его опыта в пивоваренном деле. В истории науки есть множество таких любопытных сюжетов, которые придают изучению физики особое удовольствие. Эта гравюра Джоуля впервые появилась в выпуске "Ежемесячника популярной науки" (Popular Science Monthly) за май 1874 года.

Доводится, однако, слышать опасения, что такие рассказы только отвлекают и зря отнимают время. Чтобы не допустить этого, было бы правильным интегрировать историю в преподавание и осмысление научных предметов. Это поставит физику в число главных дисциплин в университетах, поможет сделать физиков лучшими гражданами в этом мире и привлечь одаренных студентов к научной работе. И вообще история науки является отличным способом для повышения научной грамотности и вовлеченности в мир научных идей.

В заключение можно сказать, что история науки предлагает ученым новые способы мышления и заставляет их переосмыслить то, что уже известно. Такая интеллектуальная гибкость важна для любой научной дисциплины, но она особенно важна для таких влиятельных и авторитетных областей науки, как физика и другие связанные с ней отрасли науки.

Библиография

1. S. Tobias, They're Not Dumb, They're Different: Stalking the Second Tier, Research Corp (1990), p. 81.

2. A. Warwick, Masters of Theory: Cambridge and the Rise of Mathematical Physics, U. Chicago Press (2003).

3. M. Stanley, Isis 94, 57 (2003).

4. X. Lin-Siegler et al., J. Educ. Psychol. 108, 314 (2016).

5. D. Kaiser, Am. Sci. 93, 156 (2005).

6. C. Smith, M. N. Wise, Energy and Empire: A Biographical Study of Lord Kelvin, Cambridge U. Press (1989).

7. P. Galison, Image and Logic: A Material Culture of Microphysics, U. Chicago Press (1997).

8. M. Gleiser, The Island of Knowledge: The Limits of Science and the Search for Meaning, Basic Books (2014).

9. H. Chang, Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress, Oxford U. Press (2004).

10. D. Kaiser, How the Hippies Saved Physics: Science, Counterculture, and the Quantum Revival, W. W. Norton (2011).

11. A. Einstein, in "Albert Einstein: Philosopher-Scientist", P. A. Schilpp, ed., Library of Living Philosophers (1949), p. 684.

12. См.,например, T. Levenson, The Hunt for Vulcan . . . and How Albert Einstein Destroyed a Planet, Discovered Relativity, and Deciphered the Universe, Random House (2015).

Оставить комментарий © Copyright Яровер Эл П (elyarower@gmail.com) Обновлено: 04/03/2017. 34k. Статистика. Статья: Иллюстрации: 7 штук. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Why should physicists study history?, Phys. Today 69, 7, 38 (2016); doi: 10.1063/PT.3.3235.) (http://physicstoday.scitation.org/doi/pdf/10.1063/PT.3.3235)Перевод c английского

Яровер Эл П: другие произведения.

Почему физики должны изучать историю