Наука и преподавание

Хороший ученый, когда преподает, всегда учится сам. Во-первых, он проверяет свои знания, потому что, только ясно объяснив другому человеку, можешь быть уверен, что сам понимаешь вопрос. Во-вторых, когда ищешь форму ясного описания того или иного вопроса, часто приходят новые идеи. В-третьих, те, часто нелепые, вопросы, которые задают студенты после лекций, исключительно стимулируют мысль и заставляют с совершенно новой точки зрения взглянуть на то явление, к которому подходим всегда стандартно, и это тоже помогает творчески мыслить. И наконец, студенты шире знают вопросы физики, чем преподаватель. Преподаватель, как специалист, подходит узко. И когда студент беседует с преподавателем, преподаватель очень много узнает от студента.

Приведем несколько примеров того, как преподавательская деятельность приводила к большим открытиям.

Один из самых классических примеров хорошо известен - это Менделеев и его Периодическая система. Менделеев искал, каким способом легче объяснить студентам свойства элементов, чтобы эти свойства могли восприниматься по определенной системе. Он распределял элементы по карточкам, складывал эти карточки в разном порядке и, наконец, нашел, что карточки, разложенные в виде периодической таблицы, представляют собой закономерную систему. 1 марта 1869 г. таблица была напечатана отдельным изданием и немногим позже вошла как приложение во второй выпуск <Основ химии>. Таким образом, Периодическая система элементов в основе своей возникла из педагогической деятельности Менделеева как профессора Петербургского университета.

Второй случай, немного более ранний, относится к математике. В начале XIX в. русское правительство решило, что все чиновники должны иметь среднее образование. Те чиновники, которые не имели аттестата зрелости, должны были его получить. Чтобы облегчить им это, были созданы курсы, которые готовили к экзаменам на аттестат зрелости. Одним из преподавателей геометрии таких курсов был Лобачевский. Ему было тогда 24-25 лет. Он был очень молод, и он объяснял этим престарелым чиновникам принципы евклидовой геометрии. И они никак не могли понять, откуда берется аксиома о непересекаемости двух параллельных линий.

Лобачевский долго бился над тем, чтобы дать подходящее объяснение, но убедился, что такого объяснения не существует. Он понял, что можно построить такую геометрию, при которой линии всегда пересекаются. Так была создана его неевклидова геометрия. Таким образом, он нашел новую область математики, которой, как вы знаете, суждено было сыграть фундаментальную роль в современной физике.

Можно привести еще пример, о котором рассказал известный физик Дебай. Дебай в то время был преподавателем, профессором в Цюрихе. У него был молодой ученик, тоже преподаватель, Шредингер, тогда еще совсем не известный молодой человек. Дебай познакомился с работой де Бройля, в которой де Бройль, выдвинувший, как вы знаете, гипотезу о существовании волновой структуры электрона, показал, что при известных условиях интерференции можно заменить движение электрона волновым движением. Идея эквивалентности волнового движения и квантовых процессов, волнового движения и корпускулярного движения была воспринята целым рядом физиков весьма отрицательно. Отрицательно отнесся к ней и Шредингер. Когда Дебай попросил его рассказать молодежи о работах де Бройля, Шредингер сначала отказался. Потом, когда Дебай, пользуясь своим положением профессора, снова предложил ему это сделать, Шредингер согласился, и он начал искать, как можно было объяснить идеи де Бройля в наиболее полной и точной математической форме. И когда он рассказал о работах де Бройля в том представлении, какое он считал наиболее точным, Дебай ему сказал: <Послушайте, ведь вы же нашли новый замечательный вид уравнения, который является фундаментальным в современной физике>.

Таким образом, в результате педагогической деятельности было найдено и волновое уравнение - основное уравнение современной физики.

Приведем еще четвертый пример. Происходило это в Кембридже, во второй половине прошлого века. Теоретическую физику тогда преподавал Стокс. К нему пришел сдавать аспирантский экзамен один молодой человек. Аспирантский экзамен в те времена был довольно трудный, потому что аспирантур тогда было очень мало - всего две-три, и состязание за право попасть в аспирантуру было очень трудным. Стокс давал задачу, причем система была такая - давался десяток задач, и студент сам выбирал те, которые он хотел решить. Ему давалось определенное число часов, и Стокс, не стесняясь, ставил часто неразрешимые задачи, чтобы посмотреть, знает ли студент, что эта задача неразрешима. Он ставил, например, такую задачу: найти распределение скоростей в газе. Тогда это распределение скоростей не было известно. Бернулли и все остальные считали, что скорости примерно равны.

Один молодой человек на удивление Стокса решил эту задачу и решил правильно. Вы догадываетесь, что этот молодой человек был не кто иной как Максвелл.

Таким образом, открытие закона распределения скоростей молекул в газе было сделано Максвеллом на экзамене.

[Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1974. - 288 с.]

 

Интерес А.С. Попова к приему электромагнитных волн изначально возник для создания лекционной демонстрации, о чем он и упоминает в своей статье.

 

Эйлер писал, что самые значительные свои открытия сделал, держа ребенка на руках или играя с детьми.

 

Открытие Г. Гельмгольцем в конце 1850 г. глазного зеркала (офтальмоскопа) было "случайным" результатом подготовки к лекционным демонстрациям. Идея глазного зеркала Гельмгольца используется окулистами и в настоящее время, хотя само приспособление и претерпело значительные изменения в направлении упрощения.
[Лебединский А.В., Франкфурт У.И., Френк А.М. Гельмгольц.—Москва: Наука, 1966.—320 с. — с. 49. ]

1 комментарий

Один ответ на “Наука и преподавание”

  1. Анатолий Шестаков Сентябрь 19, 2015 в 9:43 пп #

    Полностью согласен с Дмитрием Витальевичем. Несмотря на то, что преподавательская деятельность отнимает значительное время, она , всё же, компенсирует эти потери притоком новых идей и способствует более общему пониманию своей области знаний, так как позволяет систематизировать разрозненную свалку информации накопленную за предыдущие годы приумножения знаний. В ситуации отсутствия преподавательской деятельности затраты времени на решение некоторых исследовательских проблем могут суммарно превысить время затрачиваемое на само преподавание. Имею пример из личной скромной практики: решая простенькие задачки электродинамики со студентами, лучше разобрался в сути одного из эффектов. Этот же эффект наблюдал в своих измерениях (помимо целевого и пары других), однако его количественная оценка представлялась едва ли подъемной задачей, да и время тратить на неё не хотелось, так как этот эффект был не в поле интереса. Каково же было мое удивление, когда поиграв с формулами пару дней получилось произвести хорошую оценку, при том на основе уже измеренных данных, не проводя дополнительные "эталонные" измерения. И эта оценка была совсем кстати, так как вскоре последовал закономерный вопрос одного из рецензентов моей статьи об учете вклада этого эффекта, на что у меня уже был подробный ответ. Таким образом, я полагаю, сэкономил не мало времени, и при этом ещё стал лучше понимать наш удивительно сложный и интересный мир.

Оставить ответ

%d bloggers like this: