Нил Тайсон - Письма астрофизика [litres]

Вот один из нескольких примеров от начальника учебно-методического отдела:

В статье говорится, что Солнце превратится в красный гигант и раздуется «в сотню раз». Один из наших преподавателей полагает, что это неверно: когда Солнце станет красным гигантом, оно раздуется до теперешней орбиты Земли, расположенной на расстоянии 93 миллионов миль от Солнца. В настоящее время диаметр Солнца – 864 000 миль. Если оно увеличится в размере в сотню раз, то получится 86 миллионов миль в диаметре. Это означает, что его радиус будет 43 миллиона миль, то есть меньше половины расстояния до орбиты Земли.

Не мог ли бы кто-нибудь рассмотреть его замечания? Заранее спасибо за уделенное время и оказанное содействие. Буду ждать ответа.

Искренне ваш,

Терри Маккирнан

Уважаемый мистер Маккирнан,

спасибо за ваш вопрос. Вы поднимаете важные темы, касающиеся не только точности расстояний, которые приводятся в моем эссе, но и точности количественной информации в астрофизике в целом.

Астрофизика уникальна среди естественных наук по одному лишь диапазону величин, выражающих характеристики объектов и явлений, которые мы измеряем. Например, возраст звезд колеблется от сотен тысяч лет до сотен триллионов лет, в первую очередь это зависит от массы, но также и от других факторов.

Температура звезд варьируется от тысячи градусов на поверхности «самых прохладных» звезд до почти миллиарда градусов в ядрах самых горячих звезд.

Длина волны самых длинных из измеренных радиоволн составляет несколько метров, а кратчайшая длина волны гамма-излучения не насчитывает и сотой миллиардной доли метра.

Большая часть вещей, которые мы измеряем или количественно выражаем в повседневной жизни, не отличается такой широтой диапазона. Поэтому если вы покупаете что-то за полцены, или один предмет в два раза больше другого, или один объект передвигается в три раза быстрее другого, или содержит в два раза меньше элементов, мы психологически полагаем, что речь идет о большой разнице. В астрофизике, однако, такая разница является маленькой, если мы знаем, что измеряемые свойства объектов могут отличаться множителями в виде сотен, тысяч или даже миллиардов.

Сообщая что-то друг другу в сфере астрофизики, мы добиваемся высокой точности только в том случае, если от этого зависит какая-то еще физическая величина. Иначе точность не только отвлекает, но и в большинстве случаев является необоснованной с точки зрений наблюдений или теории.

Когда Солнце умрет, примерно через пять миллиардов лет, оно раздуется до такого размера, что поглотит внутренние планеты. «Края» таких расплывчатых объектов на самом деле плохо определяются – где граница перистого облака у нас над головой? Где граница тумана, через который вы едете? Атмосфера Земли тоже не имеет четкой границы, так что люди называют величину, которая лучше всего соответствует их потребностям. Именно поэтому, если вы посмотрите размер атмосферы Земли в нескольких (независимых друг от друга) местах, вы, весьма вероятно, найдете очень разные ответы, ни один из которых не является неверным.

Еще один пример: на такой простой вопрос, как «сколько планет в Солнечной системе?», нет однозначного ответа. Шесть спутников, включая нашу Луну, по размеру больше Плутона. И дело не только в этом: несколько объектов во внешней Солнечной системе практически того же размера, что и Плутон (в пределах двукратной величины). Поэтому более важными вопросами является не «как много?», а «каковы их различные свойства?» и «какие у них есть общие свойства?».

А как насчет вопроса, когда родился Исаак Ньютон? На него тоже нет однозначного ответа. По словам его матери и согласно всем местным записям, он родился 25 декабря 1642 г. Но в то время в Англии (где родился Ньютон) использовался юлианский календарь, а не тот, который мы используем сегодня. Сегодня мы применяем григорианский календарь (введенный в 1582 г.), который к тому времени был уже широко распространен в других странах Европы. С учетом десятидневной разницы между двумя календарями день рождения Ньютона пришелся на 4 января 1643 г. В некотором отношении оба ответа имеют право на существование – он действительно родился на Рождество в Англии.

Это подводит меня к заключительному тезису. Вопреки тому, как естественные науки преподаются в начальной школе или что думает общество, они имеют дело не столько с тем, чтобы получить правильный ответ, сколько с тем, чтобы получить верное представление. Простой, но наглядный пример: если вас попросят произнести по буквам, как пишется слово cat , на конкурсе произношения слов по буквам, и вы ответите k - a - t , этот ответ, конечно, зачтут как неверный, хотя k - a - t и отражает фонетическое звучание этого слова. Проблема в том, что таким же неверным сочли бы и ответ z - w - q . Я считаю это показателем нашей системы образования, где нас учат не как надо думать, а что надо знать.

Поэтому, возможно, для ваших будущих соревнований, темой которых будут естественные науки, вам следует подобрать вопросы, которые проверяют понимание, а не точность количественных данных. Вы сослужите добрую службу для следующего поколения учащихся, а также для интеллектуального капитала нашей страны.

Еще раз спасибо за ваш интерес.

Искренне ваш,

Нил Деграсс Тайсон

К новорожденным детям не выдаются инструкции по воспитанию. И хотя для сотен профессий требуется получение документа о соответствующем образовании, от новоявленного родителя, не имеющего никакого опыта, ожидают, что он вырастит здорового и успешного ребенка при помощи только того, что соответствовало бы обучению на рабочем месте. Это многократно увеличивает значение обмена опытом между родителями, которые всегда стараются выполнить свою работу наилучшим образом. Временами препятствия на пути к успеху могут казаться бесконечными.

Сан-Квентин

Воскресенье, 15 мая 2016 г.

Через Почтовую службу США

Уважаемый Нил Деграсс Тайсон,

пишу вам как отец двух блестящих подростков с просьбой о совете, как поощрить их в изучении естественных наук, технологий, инженерного дела и математики. Для вашего сведения прилагаю их недавние отчеты об успеваемости штата Калифорния. У одного отличные оценки и по математике, и по английскому.

Я отбываю 92-месячный срок в тюрьме Сан-Квентин за причинение смерти человеку в результате ДТП вследствие грубой неосторожности с предполагаемым освобождением в конце 2019 г. Соответственно, возможности общения с моими дорогими детьми весьма ограниченны – нет интернета, телефонные звонки ограничены 15 минутами, посещения время от времени. Я хочу стимулировать моих детей изучать естественные науки и математику. Принимая во внимание их живой интерес к астрономии (один из них хочет стать «первым космонавтом-ветеринаром»), я надеюсь, что вы сможете посоветовать мне ресурсы, сайты или организации, которые мои дети смогут использовать, чтобы расти и учиться, с учетом их способностей.