В книге «Как все работает» профессор Виргинского университета Луис Блумфилд объясняет законы физики почти без формул и при этом отвечает на животрепещущие вопросы: как, например, стиральный порошок делает вещи чистыми или почему люди не падают с американских горок во время «мертвой петли». Блумфилд получил множество наград за исследования в области атомной энергетики и оптики, но стал известен скорее как популяризатор науки. T&P обсудили с профессором, почему и в России, и в Америке физика на особом счету у государства, стоит ли продолжать вкладывать в нее столько денег и как получается, что люди чему-то учатся, даже не замечая этого.

«Как все работает. Законы физики в на...

«Как все работает. Законы физики в нашей жизни», Луис Блумфилд. Перевод с английского: Юлия Плискина и Елена Валкина. Издательство Corpus

— Вы читаете лекции по физике обыденных вещей экономистам, юристам, филологам. Зачем физика студентам, которые не собираются заниматься этой наукой?

— Я думаю, если ты не понимаешь физику, не понимаешь, по каким принципам живет мир вокруг, тебе приходится постоянно уповать на милость других людей, которые решают за тебя твои проблемы. Ты не можешь ничего починить, не можешь ничего изобрести. Если у тебя ломается машина, ты не понимаешь, что с ней делать дальше. Не можешь починить водопровод, потому что не знаешь, куда денется вода, если ее перекрыть. Она все еще где-то в трубах или вернулась обратно в водоснабжающую компанию? Или вот отличный пример — микроволновка. Многие люди до сих пор ее побаиваются: им кажется, что она может испортить пищу или что если стоять перед ней, то можно облучиться. В их голове множество вопросов: «Микроволновки радиоактивны? Их хотя бы безопасно дома иметь?» И ответы довольно просты с точки зрения физики. Разогретая в микроволновке еда не опасна, так же как нет никакой беды в том, что вы находитесь рядом.

— Как понимание основ физики отразилось на жизни ваших студентов?

— Я временами получаю письма от своих учеников. Они часто пишут, что мои лекции помогли им справиться с какими-то бытовыми проблемами — например, с перегревом двигателя. Я помню, как-то раз мне написала моя студентка, у которой сломался автомобиль и она сама его починила на глазах удивленного отца. Или вот еще: мне писала моя ученица, которая самостоятельно починила ксерокс! На мои лекции ходят и ребята с факультета бизнеса. Им это помогает узнать кое-что о тех вещах, с которыми они собираются работать. Например, если вы делаете автомобили, или окна, или часы (или вкладываете в это деньги), вам будет полезно кое-что знать об их производстве. Если кто-то приходит к вам с не воплотимой в жизнь идеей, вы вряд ли захотите ее спонсировать.

— Можете вспомнить самые нелепые вещи, которые, с вашей точки зрения, люди творят исключительно от недостатка элементарных научных знаний?

— Мне в голову сразу приходят люди в шапочках из фольги! Но, пожалуй, больше меня удивляют те, кто по-прежнему боится сотовых телефонов из-за радиации. Сейчас нет никаких доказательств того, что мобильники опасны. И даже если так, то это ничтожный риск по сравнению с тем, что люди одновременно болтают по телефону и рулят. Или вот еще: меня поражает, когда водители заправляются заведомо не тем бензином. То, что это бензин с большим октановым числом, не значит, что так будет лучше для машины! Чаще всего это просто лишняя трата денег.

— Вас часто можно увидеть по телевизору: вы появлялись на экранах в ходе Олимпиад, чтобы объяснить процесс плавания, вели программу «Силы хоккея» (Forces of Hockey), где давали советы, как по-научному выбрать клюшку, в программе про самые необычные смерти рассказывали о несчастных случаях с физической точки зрения. Можно таким образом научить ничего не подозревающего зрителя каким-то азам физики?

— Да, в таком случае люди даже не задумываются, что чему-то учатся. Им просто нужны эти знания, потому что они — часть истории, которую им рассказывают по телевизору. Или потому что у них есть какая-то проблема и ее нужно решить. Тогда эта информация больше не кажется скучной и бесполезной. Она им просто необходима! Во многом назначение таких форматов — перебороть страх перед наукой. Часто люди думают, что физика — это сплошные цифры и формулы, нечто крайне абстрактное, что понимает только избранный кружок ученых. Думаю, частично проблема в самих физиках. Они заставляют окружающих считать, что физика ужасно сложная и обычному человеку ее ни за что не понять. Так они повышают собственную самооценку за счет других людей. Но я думаю, что это чепуха. Конечно, в физике есть свои тонкости, для понимания которых требуется очень много времени, но основам можно вполне успешно обучить любого. Например, вам интересно, как правильно выбрать освещение и почему давно пора сменить лампочку накаливания на светодиодную. Это очень простая физика: всего лишь нужно понять, почему это выгодно с точки зрения траты энергии.

— Какие из ваших опытов с форматами кажутся вам наиболее удачными?

— В течение года я был одним из ведущих на передаче «Требуется сборка» («Some Assembly Required») на канале Discovery. Наша съемочная группа обошла 25 или 30 заводов, где мы реально делали всякие вещи. И я объяснял научную сторону процесса. Вот например: как изготавливается плоское стекло, которое используют в окнах, витринах и так далее? Мы показали, как делают гитары, пианино, шары для боулинга, клюшки для гольфа и даже шоколад! За всем этим стоит много наглядной физики. И люди всегда очень живо реагировали на такие простые объяснения, я получал много писем. Многим нравилась программа про хоккей: людям, которые с ума сходят по этой игре, очень просто объяснить, например, как температура влияет на резиновую шайбу или под каким углом нужно держать клюшку по отношению ко льду. Это все физика, но ты и не подозреваешь, что чему-то научился, пока не начнутся финальные титры.

— С вашей точки зрения, физик, который занимается популяризацией, должен обязательно быть немного актером?

— Это правда помогает. Я интроверт, и мне не всегда уютно в компании, но когда я кому-то рассказываю про физику, то начинаю играть. Мне кажется, что многие ученые могли бы выбраться из своих раковин и интересно что-нибудь объяснить, но для этого нужно не только быть лицедеем, но еще и любить людей, хотеть им помочь. Еще важно понимать, что знает твоя аудитория, а чего не знает, и стараться быть к ней ближе. Вообще нельзя предполагать, что твоим зрителям априори что-то известно, потому что может оказаться, что это не так. Нужно отстраивать все с нуля. А еще есть физики, которые любят закатывать что-то вроде магических шоу: они много чего показывают, но ничего не объясняют. Это, конечно, весело, но довольно бессмысленно.

© University of Virginia

© University of Virginia

— Наверное, процесс популяризации был бы проще, если бы все ученые тратили немного времени на то, чтобы сделать свою работу более понятной для обычных людей?

— Да, и мне кажется, это было бы возможно, если бы ученых лучше мотивировали. Не то чтобы американская система стимулов это поощряет. От ученых ждут исследований и публикаций для других ученых. На этом строится их репутация. Причем часто, например, учитываются просто количественные показатели: двенадцать публикаций всегда лучше, чем десять, будь эти десять даже самыми восхитительными на свете. Ученые не получают никаких бонусов от того, что объясняют науку широкой общественности. Если бы их награждали или хотя бы хвалили за популяризацию, за попытки помочь людям понять науку, все бы было совсем по-другому. Ученые наконец-то вышли бы из своего узкого мирка ученых.

— В России сейчас декларируется официальный курс на поддержку инженерно-технических профессий. Какие области науки считаются приоритетными в США?

— Есть области науки, которые получают больше денег. В некоторых случаях они действительно очень полезны для населения. Разработки в области солнечной энергии, например. Но есть и другие направления, которые поддерживаются исторически: они поддерживались всегда, и никто не хочет ничего менять. Если говорить о физике в целом, то мне кажется, что по сравнению с другими науками мы еще долго будем на особом положении из-за ядерного оружия и оборонного комплекса. Думаю, то же самое происходит и в России. Но мне кажется, что физики перестают быть полезными для ядерных разработок, потому что с оружием уже довольно давно все понятно. Оно уже существует, и не то чтобы для новых разработок нужно много ученых. Но на физику по-прежнему тратится больше денег. Мне кажется, тут играют роль воспоминания о том, какими важными людьми физики были в 1940–50-х. Теперь ситуация изменилась, но средства по-прежнему выделяются. Не думаю, что это всегда справедливо.

«Учителя сразу переходят к формулам, потому что ими легко оперировать. Просто подставляешь цифры вместо букв, совершенно не думая»

— Как вам кажется, стоит ли в школах изучать физику, химию и биологию по отдельности, или их все-таки надо объединить в одну дисциплину?

— В американских школах предмет «Наука» преподается до седьмого или восьмого класса, а потом идет разделение. Я знаю, что некоторые люди пытаются интегрировать науки — возможно, в этом и есть какой-то смысл. Естественно, у разных предметов есть точки пересечения. Многие биологические вопросы неотделимы от химии, а многие химические — от физики. Но мне все же кажется, что нельзя преподавать их все сразу. Лучше концентрироваться на каждом отдельном предмете. В университетах сейчас поощряются междисциплинарные исследования и курсы. Но я думаю, что в этом мало смысла. Мой университет был бы в восторге, если бы я скооперировался с кем-то и мы вместе вели курс «Физика и биология», «Физика и экономика» или «Физика и русская литература». Это может прекрасно смотреться в чьем-то отчете о работе за год, но на практике не очень эффективно. Да, физика присутствует повсюду, но чтобы ее выучить, нужно ей и заниматься. Хочешь играть на пианино — играй на здоровье, но не пытайся разом освоить пианино, скрипку и флейту.

— В каком возрасте можно начинать учить физику?

— У меня есть много примеров, когда мой онлайн-курс смотрели маленькие дети, и однажды я получил благодарственное письмо от семилетней девочки. Мне кажется, в этом возрасте важнее именно культурный опыт: у детей появляется представление о том, что наука — это интересно. Между 10 и 13 годами ребенок начинает реально чему-то учиться. А после 13 все уже равны: тут ни у кого нет возрастных преимуществ, будь тебе 13 или 60. Просто у некоторых людей мышление лучше приспособлено к изучению физики, а кто-то по-другому смотрит на мир, и им чуть сложнее. Это как с поэзией: кто-то ее понимает и видит все метафоры насквозь, а кому-то трудно разобраться. Но попробовать может каждый. Тут все зависит от желания и частично — от способностей. Совсем не обязательно ждать колледжа, чтобы учиться физике. Еще одна проблема в США в том, что ученики начинают бояться науки где-то в возрасте 11–18 лет. До этого момента им она часто интересна, но после для многих ее будто и вовсе не существует. Думаю, что тут опять же вопрос в том, как ее преподают. Если тебя учат ее бояться, это естественная реакция.

— Учебники по физике часто переполнены формулами, а в вашей книге их совсем мало. Вам кажется, что можно освоить основы и без них?

— Да, я в этом уверен. Я думаю, что формулы почти всегда отвлекают всех, кто берется за учебник физики (кстати, включая самих будущих физиков). Даже тот, кто изучает эту науку, чтобы заниматься ей всю жизнь, может потеряться во всех этих формулах. Формула — это просто математическая модель происходящего процесса. И если вы понимаете процесс, то вы всегда сможете вывести и формулу. Но обратное утверждение не работает. Человек сбит с толку: «Это просто равенство. Что такое F, что такое m? Я не знаю». Мне кажется, вся идея преподавания, бывает, сводится к тому, чтобы утверждать, что эти формулы и есть физика. Боюсь, проблема в том, что часто так думают сами учителя физики. Возможно, их тоже учили по такому принципу; может быть, они сами плохо понимают процессы и не могут их объяснить. Вместо этого они сразу переходят к формулам, потому что ими очень легко оперировать. А ученикам легко их выучивать: просто подставляешь цифры вместо букв, совершенно не думая.

— Понимание того, как все работает, дает вам возможность взглянуть на вещи по-новому?

— Да, временами я смотрю на мир глазами физика. Раньше меня это беспокоило. Глядел я, например, на пруд: от ветра на водной глади рябь, тут и там солнечные блики. И думал об этой картине в контексте волн на воде и света, который от этих волн отражается. Я тогда забеспокоился, что из-за своих знаний перестану замечать эстетическую красоту пруда. Как же так, думал я, я вижу в этом не искусство, а науку! Но теперь, годы спустя, я понимаю, что красота есть и во взгляде физика, и во взгляде лирика.

— Если говорить о взгляде физика: вы часто смотрите фантастические фильмы? Можете вспомнить какие-нибудь, за которые создателям не надо краснеть?

— Действительно достоверных картин с точки зрения физики не много, потому что, если все делать по-научному, они будут очень скучными. Чтобы отправить одну ракету с Земли, уже нужны титанические усилия — что уж там говорить про фильмы, в которых ракета покидает Землю, потом возвращается и снова улетает даже без заправки. Поэтому мне нравятся фантастические фильмы, в которых никто даже и не думает о физике. Это чистая фантазия, там режиссеры просто творят что хотят. Например, «Звездные войны». А в лентах, где герои еще и с серьезными лицами обсуждают какие-то физические аспекты, обычно все напутано и неправильно, это просто абракадабра, какие-то слова, которые вместе слепили. Я на таких фильмах хохочу как сумасшедший! Герои так старательно пытаются звучать как настоящие ученые, и у них это так ужасно выходит, что это боль! Вот есть, например, фильм «Интерстеллар», и там научным консультантом был известный физик. Он утверждает, что там-то все правильно, но я знаю: нет, не все. Просто часто невозможно совместить реальную физику и режиссерские задумки. И представьте, как бы это было утомительно: вот сели герои в космический корабль и прилетели на другую планету, а за это время уже сменилось тридцать поколений! Все персонажи уж поумирали давно!