Ланге В.Н. Физические ПАРАДОКСЫ, СОФИЗМЫ и занимательные задачи.
КНИГА 2: Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика. Теория относительности. Атомная и ядерная физика. Кн.2. Изд. стереотип.

Оглавление

Предисловие

В настоящей книге, адресованной самому широкому кругу любителей занимательной физики, в первую очередь из числа учащихся старших классов, приведены физические софизмы и парадоксы, различные по тематике и степени трудности.

"Софизм" и "парадокс" – слова греческие. Софизм означает рассуждение, формально кажущееся совершенно безупречным, но содержащее на самом деле ошибку, в результате которой конечный вывод оказывается абсурдным. Одним из типичных софизмов, дошедшим до нас с древнегреческих времён, является следующий: "То, что ты не терял, ты имеешь; ты не терял рогов, следовательно, ты рогат".

В парадоксе, наоборот, умозаключение, кажущееся неверным, противоречащим "здравому смыслу", на самом деле справедливо. Например, выражаясь словами популярной поговорки, "невероятно, но факт", что при сложении скоростей, направленных в одну сторону, результирующая скорость будет меньше арифметической суммы скоростей (этот вывод следует из частной теории относительности).

Несколько более подробные сведения о парадоксах и софизмах приведены в небольшой главке, следующей за предисловием.

Размышления над софизмами и парадоксами не нужно считать пустой тратой времени. Не случайна любовь к ним таких выдающихся учёных, как Г.Лейбниц, Л.Эйлер, А.Эйнштейн. Гости Эйнштейна видели в книжном шкафу хозяина, весьма разборчивого в приобретении книг, целую полку, забитую математическими забавами и головоломками. Может быть, именно ранняя любовь к нешаблонным задачам развила у него способность к нестандартному мышлению, без которого никакое открытие невозможно. Анализ многих парадоксов сыграл важную роль в развитии современной физики. Знакомство с задачами-парадоксами и задачами-софизмами, попытки разрешить их самостоятельно – прекрасная тренировка для пытливого ума. Автор надеется, что знакомство с задачами, приведёнными в этом небольшом сборнике, окажется полезным для читателей и предостережёт их от некоторых часто допускаемых ошибок.

После формулировки каждой задачи дается решение к ней. Разумеется, не нужно спешить знакомиться с ним, чем большую работу читатель проделает самостоятельно, тем больше будет ценить достигнутый успех и тем большее удовлетворение получит. Ответ полезно прочитать как в тех случаях, когда справиться с задачей самостоятельно оказалось трудно, так и для проверки своего решения.

Цель книги – показать, что даже в наше время стремительного прогресса науки в поисках удивительного и необычайного вовсе не обязательно отправляться куда-то далеко (например, в космос!). И в обыденной жизни нас окружают загадочные явления, над которыми мы не задумываемся лишь потому, что они привычны; нужно чаще и внимательнее осматриваться вокруг, стараясь увидеть в очевидном невероятное, и старания непременно будут вознаграждены – открытиями или изобретениями. Хотелось бы надеяться, что знакомство со сборником поможет читателям увидеть привлекательные стороны физической науки и будет способствовать пробуждению интереса и любви к этой важной области человеческих знаний.

Первое русское издание книги появилось в 1963 году. В 1967 и 1978 годах были выпущены второе и третье издания. Книга вызвала интерес и за рубежом, о чём свидетельствуют её переводы на более полутора десятков различных языков (в том числе два издания в Японии и семь – в Германии). Автор отмечает этот факт отнюдь не в целях "саморекламы" (хотя слово "реклама", кстати говоря, в наше время уже не используется как бранное!), а для того, чтобы читатель имел возможность убедиться в том, что в его руки попала апробированная книга, выдержавшая проверку временем. По ряду причин новое издание книги выходит значительно позже предыдущего. В него включено много новых парадоксов и софизмов, большинство старых переработано, часть же – вообще исключена. Практически возникла совершенно новая книга, в связи с чем представилось необходимым несколько изменить её название; кроме того, она разбита на две части: первая повящена проблемам механики и молекулярной физики, данная – вопросам электричества и магнетизма, механических колебаний и волн, оптики, физики элементарных частиц, атомной и ядерной физики.

Автор с сердечной благодарностью отмечает большой конструктивный вклад, внесённый в создание книги, как официальных, так и неофициальных рецензентов, в том числе К.А.Путилова, Д.И.Сахарова, М.И.Блудова, П.В.Маковецкого, П.А. и А.П.Рымкевичей, В.А.Фабриканта, Б.Ю.Когана и А.З.Синякова. Дальнейшие советы и критика будут также приняты с признательностью.

Замечание для преподавателей

Решение физических задач, в качестве каковых можно рассматривать физические софизмы и парадоксы, всегда выступало на уроках и как средство, и как цель обучения, но в разных случаях акценты расставляются по-разному.

При "традиционном" обучении решение задач рассматривается, главным образом, как цель: задачи решаются для того, чтобы закрепить теоретические знания, сделать их практически значимыми; задачи следуют за теоретическим материалом.

В проблемном обучении центр тяжести переносится на другой аспект решения задач – они выступают чаще как средство создания проблемной ситуации, предваряя теоретическое рассмотрение вопроса. Здесь задача является весьма эффективной формой изложения материала, в которой данный материал включается в процесс обучения.

Физические парадоксы и софизмы, приведённые далее, – это, в сущности, своеобразные физические задачи, особенно пригодные для создания ярких проблемных ("конфликтных") ситуаций, активно побуждающих школьников к самостоятельной познавательной деятельности. Эти их возможности отмечали ещё в середине сороковых годов, в частности, физик академик Л.И.Мандельштам и профессор психологии С.Л.Рубинштейн.

Об авторе

Ланге Виктор Николаевич

Кандидат физико-математических наук, крупный специалист по методике преподавания физики. После окончания Ленинградского государственного педагогического института работал учителем физики в средней школе. После защиты диссертации работал в институтах Барнаула, Уссурийска, Кишинева. В 1967 г. переехал в Ленинград, где преподавал физику в Военно-морском училище им. С. О. Макарова, а затем заведовал кафедрой физики в Ленинградском институте водного транспорта (ЛИВТ, ныне Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций).

Всю жизнь В. Н. Ланге занимался популяризацией науки и даже после выхода на пенсию вел факультативный курс по физике в Санкт-Петербургской гимназии. Особое внимание он обращал на решение нетиповых физических задач. Его книги переведены на английский, немецкий, французский, болгарский, испанский и японский языки.