Физика. Тема «Мера и измерение времени»

Автор описывает свой опыт преподавания физики детям 12 лет. Основным содержанием занятий является сравнительный разбор двух способов измерения времени (в календаре и посредством часов). В ходе занятий дети получали обширные сведения из области истории, истории культуры, литературы и географии.

Физика. Тема «Мера и измере^е времен»

Д. Ё. Сапрыкин

Относитеёьно названия и содержания на0их занятий по физике следует сдеёать нескоёько предваритеёьных замечаний, без которых на0а работа рискует остаться непонятой.

Как сказано, на0и занятия именуются физикой. Однако смысл, который мы придаем этому названию, не укладывается в рамки обычного понимания физики — как современной науки иёи же как обсёуживающего ее учебного предмета. ^а0е видение 0ире. Отчасти на0е называние восходит к античному смыслу сёова jusiZ, которое «подразумевает небо и земёю, растения и животных, а также известным образом и человека». Это слово означает некоторую особую обёасть сущего, которая у Аристотеёя, как и в 0коёе Пёатона, остается отграниченной, собственно говоря, от hqoZ и logoZ» [1, с. 30].

Мы, конечно, отдаем себе отчет в том, что традиционный научный и 0коёьный предмет «Физика» имеет свою сёожив0уюся веками и в то же время весьма разумную ёогику усвоения, всякая попытка кардинального и необоснованного изменения которой выгёядит весьма рискованной. Мы в своей работе далеки как от того, чтобы игнорировать эту ёогику, так и от того, чтобы произвоёьно менять ее. ^а0а цеёь иная — мы стремимся к тому, чтобы, осмысёяя физику, опредеёить ее место в на0ем образовании.

^еобычность на0его курса, как и его структура и содержание, опредеёяется еще тремя допоёнитеёьными соображениями. Во-первых, это возраст детей (в среднем 12 ёет), в таком возрасте физика в обычном смысле в качестве отдеёьного предмета традиционно не изучается (что имеет свои основания). Во-вторых, это тематический принцип организации образования, принятый в 0коле (при этом наиболь0ие затруднения возникают именно в дисциплинах естественного цикла). В-третьих, это общее понимание проблематичности естественнонаучного образования, как оно сложилось в на0е время.

В образовательном содержании на0его курса может быть выделено три различных смысловых уровня: 1) методический, 2) предметно-информационный, 3) логический.

Методический уровень является наименее разработанным (курс сейчас проходит апробацию), а поэтому мы уделим ему здесь немного места.

Относительно второго уровня содержания нужно отметить, что, хотя работа концентрируется вокруг собственно «физического» содержания, ученики у нас также получают об- 0ирные сведения, обычно сообщаемые на других уроках (истории, истории культуры, литературы, географии, природоведения и др.).

Под логическим уровнем содержания урока мы понимаем не только способ формального упорядочивания предметной информации. ^а этом уровне мы рассматриваем то смысловое содержание, которое «открывается» на уроке (содержание, заведомо превосходящее не только то, что «узнаёт» ученик, но нередко и то, что «знает» учитель, содержание которое ли0ь отчасти покрывается тем, что на уроке непосредственно дается). Здесь мы должны увидеть то смысёовое поёе сверхзаданий культуры, которое видно нам в на0ем ныне0нем поёожении, при том, что каждое на0е ре0ение встающих здесь вопросов по необходимости остается спорным.

Исходные ситуации, в которых появёяется мера време^и

Усёовно мы выдеёяем две первоначальные ситуации, в которых возникает мера времени.

Первая — это ситуация введения меры времени через непосредственное вниматеёьное смотрение вверх — на небо, где происходит движение светил, их восходы и закаты, эта мера, в свою очередь, задает ритм реёигиозной жизни, хозяйству и быту.

Поэтически это может быть описано примерно так: «Облеченный вёастью представи- теёь народа, взбираясь на гору и вниматеёьно вгёядываясь в движения светиё, посредством этого сёужит поддержанию соупорядоченности в жизни его народа и подвёастной ему природы».

Вторая ситуация проще всего может быть понята на примере опредеёения времени при помощи обычных соёнечных часов: чеёовек смотрит вниз на строго периодическое движение тени по ограниченному, доступному и размеренному участку земли, тем самым, проводя измерения на земле, измеряет время.

С логической точки зрения здесь впервые появляется «время», вне0ним образом представленное как особый объект знания, владения, а в дальней0ем и манипулирования.

Мы вовсе не считаем, что к этим двум ситуациям исторически или как-нибудь еще сводятся действительные способы отно0ения ко времени. Мы также не настаиваем на какой- то «научной обоснованности» и «значимости» сделанных различений. Продумывание этих двух ситуаций в рамках физики является для нас своеобразной логической «пропедевтикой» к изучению и осмыслению двух ключевых форм действительного отно0ения человека ко времени — выраженных, с одной стороны, в традиционном календаре, а с другой — в способе измерения времени с помощью часов. Разбор этих двух форм и является основным содержанием уроков по данной теме.

Смысл обсуждения описанных вьпле условных ситуаций состоит в нащупывании (как учениками, так и учителем) некоторых предварительных ориентиров, которые помогут в дальней0ем разобраться в столь непростом материале1.

Tрадицио^^ый календарь и мера време^и ^а материале православ^го юёиамкого каёецдаря)

Основным содержанием занятий является сравнительный разбор двух способов отно0ения ко времени (в календаре и посредством часов), а затем прояснение специфики и границ познавательного отно0ения ко времени в современной физике.

Мы говорим здесь именно о двух способах отно0ения ко времени — радикально различных и иногда даже противостоящих друг другу.

Первый способ («календарный») состоит в соупорядочивании и сочинении ритмов че- ёовеческой, природной и космической жизни, причем важнеЙ0им явёяется факт освящения и преображения времени [ср. 2, с. 259].

Второй способ заключается в измерении времени посредством вне0ней меры, задаваемой «часами», а затем в регуёятивном расписывании жизни по такому «объективированому времени». С этим способом тесно связана концепция однородных, рядопоёоженных и, выражаясь в духе А. Ф. Ёосева, «бездушных» Пространства и Времени, играющая чрезвычайную роёь в нововременной науке, в частности физике2.

Мы считаем, что эти два способа отно0ения ко времени кардинаёьно разёичны. Однако мы против того, чтобы считать их совер0енно несовместимыми иёи рассматривать один подход как «старый» (и устарев0ий), а другой — как «новый» (и новей0ий). Корни обоих этих подходов теряются в гёубокой древности, и оба они до сих пор сохраняют свою значимость. Вопрос ёи0ь в том, какой способ отно0ения явёяется ведущим, а какой — служеб- ным3.

В ходе занятий по теме были разобраны структура, симвоёическое, реёигиозное, бытовое и хозяйственное значение традиционного для России православного юлианского календаря. При этом особое внимание уделялось изучению цикла боль0их двунадесятых праздников, начинающегося с праздника Рождества Пресвятой Богородицы (8 сентября), заканчивающегося Успением Пресвятой Богородицы (15 августа) и концентрирующегося вокруг праздника праздников — Пасхи [2, 4, 5]. Также разбирался важный с историко-культурных и историко-научных позиций вопрос о времени празднования Пасхи.

В ходе такой работы выделялось три ключевых момента, характерных для жизни по календарю:

•     необходимость религиозного освящения времени;

•     упорядоченная цикличность календаря (разбирались помимо годового цикла также суточный цикл, начинающийся с вечера, недельный, начинающийся с воскресенья; давалось представление о пасахалии);

•     неоднородность времени внутри календарных циклов. Дни года, например, различаются, с одной стороны, по своему символическому значению и богослужебно, а с другой — по характеру жизни и быта христиан (делясь на праздники и будни, дни постные и непостные и т. д.).

Это может быть сопоставлено с «научным» способом измерения времени, который дает голую «схему» времени (именно из-за своей ограниченности являясь чрезвычайно эффективным в том случае, если он не претендует на полноту истолкования жизни) и в котором время однородно и нециклично. Здесь имеет значение выделение не соупорядоченных циклов, а единицы времени, которая, по сути, всегда одна, как «метр» в системе СИ.

Часы. Измepe^иe време^и и совремежая физика

Если бы на0а работа ограничивалась тоёько сопоставлением различных способов отно0е- ния ко времени, то название «Физика» едва ёи было оправдано. Серьезно подходя к этому, дидактически мы рассматриваем предыдущую работу как предварительную — осмысляющую и указанием надлежащего места ограничивающую то, что традиционно относится к предмету физики. В этом смысле итоговой является именно эта часть работы, посвященная способам измерения времени и одновременно вводящая в предметную и методологическую проблематику науки физики.

Следует отметить, что боль0ую помощь в на0ей работе на этом этапе оказали материалы Политехнического музея, которые позволили увидеть способы измерения времени в исторической перспективе.

Ёогически и исторически первой является ситуация измерения времени при помощи солнечных часов, которая разобрана вьше. Здесь время, измерение которого все еще привязано к космическому ходу светил, начинает вне0ним образом объективированно представляться, причем измерение времени связывается с измерением (земного) пространства.

Второй 0аг — это появление автономного эталона, измеряющего отрезки времени (например, песочные часы).

Третий и важней0ий, с точки зрения возникновения нововременной физики, момент — появление механических часов (сначала ба0енных, а позже, в XVII в., — маятниковых и других).

Для нас наиболее удобным и важным является продумывание принципа действия маятниковых часов, так как оно помогает понять методологическую специфику нововременной физики, а не только ее культурное и смысловое место.

Маятниковые часы можно построить, если имеется «теория идеального маятника»4, которая исторически была дана Галилеем и Гюйгенсом и которая в нововременном смысле является «теорией», так как ей сопутствует «эксперимент». Ознакомлению с этими «теорией» и» экспериментом», собственно, служит остав0аяся часть занятий по теме.

^а уроках, во-первых, проводились опыты по измерению зависимости периода колебаний от массы маятника и от длины подвеса, а во-вторых, доказывалась «теорема» о независимости величины периода колебаний идеального маятника от его массы.

Данный подход знакомит как с экспериментальной, так и теоретической работой, что в совокупности характеризует структуру физического знания в нововременном смысле.

Такое представление, правда, на данном этапе является по необходимости предварительным, и дальней0ее его углубление требует продолжительной учебной работы уже в более традиционных для физики формах и может быть продуктивно развито на других уроках, кроме упоминав0ихся, например, на уроках музыки.

 

 

 

1 Это может быть разъяснено на примере из совсем другой области ('культурной морфологии). Русские говорят о своей стране (России): •наша страна», а о чужой стране — «ваша (или их) страна». Англ ина нс о своей стране (Англии) говорят: «This country». Сказать «Our country» — знад| it выразить странную нретензию на то, что страна в имуществежом и правовом смысле принадлежит «нам» — группе лиц. Таким образом, говоря «наша страна», русский выделяет свою прн^aдлeж^ость к более широкой общности жителей России, a^глнчa^н^ же внешним образом, объектно указывает: «This country». Такое словоупот- рсблеш|е может оказаться совершенно слуяай| пым, к тому же оно не имеет прямого отношения к складыважю реальных ре- лнгноз^пх, бытовых и культурных форм в Англии и России. Однако предварительное продумывание таких фактов весьма способствует дальнейшему пониманию сложнейших культуро-морфологических проблем.

2 Любопытно, что именно механические часы играли первостепенную роль в воззрениях отцов нововременной философии и науки. «Мир в Новое время стал пониматься как машина в мельчайших своих частях... Парадигмой подобной машины являются механические часы. Именно так склонны были рассматривать мир большинство мыслителей XVII века — Ньютон, Ёейб- iiiiii, Декарт, Гюйгенс и др.» [3, с. 93].

3 Похоже, в несовременной западной цивилизации второй способ стал господствующим. Но такое положение ведь не является всеобще^еобходимым. В этом огиюшеиии iпггерестю, что в основании православной (юлианской) пасахалии лежит каноническое требование (не праздновать Пасху вместе с иудеями и подобными), в то время как поводом к григорианской реформе послужило чисто астрономическое («объективированное») требование (чтобы день весеннего равноденствия приходился на 21 марта) [см., например, 4].

4 Построение идеальных объектов» вообще есть одно из основании иововремеииой науки. Эти --идеальные объекты» имеют немного общего с «идеями» Платона и античности: «идеи» созерцаются, и, хотя они могут иметь в себе сильный энергийно- волевой момент, как у некоторых византийских богословов [6, с. 73], по крайней мере они не содержат в себе времени и дви- жеиия. Выдвижение «идеалыюстю реального времени, пространства и .движения — один из моментов, выделяющих именно новоевропейскую науку [7]. Но заметим, что --созерцательность» Платона, на наш взгляд, вполне гармонирует с первым («календарным») способом отношения ко времени.

1. Хайдеггер М. Изречение Анаксимандра // Разговор на проселочной дороге: Сборник. М.,1991.
2. Зелинский А. Н. Литургический круг христианского календаря // Календарь в культуре народов мира. М., 1993.
3. Никулин Д. В. Основоположения новоевропейской рациональности и проблема времени // Исторические типы рациональности. Т.2. М.,1996.
4. Георгиевский А. И. О церковном календаре. М.,1996.
5. Православный месяцеслов. Церковный календарь на 1997-2006 гг. / Автор-составитель В. Губанов.
6. Лосский В. И. Очерк мистического богословия Восточной Церкви. М.,1991.
7. Гайденко П. П. Античный и новоевропейский типы рациональности: физика Аристотеля и механика Галилея // Исторические типы рациональности. Т.2. М.,1996.