Лекции о физике и физиках. По дороге из школы

Ашкинази Л. А.

Лекции о физике 

и физиках

По дороге из школы

Москва, 2022

УДК 530.1
ББК  22.31

А98

Ашкинази Л. А.

А98 Лекции о физике и физиках. По дороге из школы. – М.: ДМК Пресс, 

2022. – 214 с.: ил.

ISBN 978-5-93700-145-0

Почему у этой книги подзаголовок «По дороге из школы»? В школе если 

вас и учат физике, то вынуждены придерживаться определенной программы, 
которая готовит вас не к дальнейшей учебе, не к работе и не к использованию 
физики в обычной жизни, а к сдаче формализованного экзамена с ограниченным 
набором тем. Эта книга, как и ее продолжение «Лекции по физике. 
По дороге в институт», предназначена для тех, кто с неизбежными – надеемся, 
не фатальными! – потерями для саморазвития преодолел единый экзамен 
и сохранил интерес к предмету. Сохранил желание понять, что такое физика, 
где она встретится на пути и что делать при встрече.

УДК 530.1
ББК 22.31

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой 

бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероят-

ность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать 
абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство 
не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© Ашкинази Л., 2022
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2022
ISBN 978-5-93700-145-0

Ученикам. 

И учителям – моим и вашим.

Оглавление

Предисловие. Чем эта книга отличается от других .......................................... 6

Лекция первая. Что такое физика, и возможное ее место в твоей жизни ........ 8

Лекция вторая. Величины в физике ............................................................... 29

Лекция третья. Законы и процессы ................................................................ 51

Лекция четвертая. О физике вообще и о некоторых  
других науках в частности .................................................................................. 76

Лекция пятая. Кое-что о преподавании ....................................................... 109

Лекция шестая. Петр Леонидович Капица ................................................... 141

Лекция седьмая. Гамов: Георгий Антонович, Джордж, «Джо» .................... 170

Лекция восьмая. Ричард Фейнман ............................................................... 198

Предисловие. 
Чем эта книга 
отличается от других

Первое, что надо понять, стоя у прилавка книжного магазина или находясь 
на соответствующем сайте, – нужно ли вам читать эту книгу. Ответ зависит 
от многих факторов (например, стоимости и объема книги, скорости 
чтения и наличия времени на это), но главный фактор – чем эта книга отличается 
от других. Хвалебные отзывы, которые иногда помещают на книгах, 
даже если они и спереди, и сзади, не говорят ни о чем – тем более что 
вы не знаете, как они получены. Нужна информация по существу. Вот она.

Понимание того, что такое физика (химия, социология, иная наука…), 
приходит к человеку, когда он уже работает в этой науке, причем не первый 
год. И не первое десятилетие. А в жизни некоторых людей бывает такой период, 
когда они фактически выбирают путь. Обычно это старшая школа – 
середина института (конкретно у меня – от начала 9-го класса до начала 
2-го курса). Многим людям было бы полезно иметь в этом периоде некоторое 
представление о том, куда его толкают или втягивают обстоятельства. 
А не просто плыть по течению, время от времени вяло шевеля хвостом.

Совершенно не очевидно, что мой рассказ о физике поможет вам поиметь 
такое представление и в итоге улучшить свой выбор. Но можно попытаться. 
Тем более что мои многочисленные ученики, которым я что-то 
из всего этого рассказывал, иногда задавали разумные вопросы. Именно 
разумные вопросы говорят о том, что им было интересно (а вовсе не ритуальное «
ой, как интересно»).

Так что, если при прочтении у вас будут возникать вопросы – это о чем-
то негромко говорит. Наверное, стоит прислушаться. Книга состоит из пяти 
«лекций» о физике и трех – о трех физиках. Это не записанные реальные 
лекции, а тексты, созданные специально для книги. Но они написаны после 
многих занятий и используют собранный для этих занятий материал. 
Такой путь более трудоемок, но результат, как мне кажется, получается 
интереснее, чем «говорящая голова» на YouTube. А почему я выбрал для 
рассказа именно этих трех физиков… об этом я спрошу вас в самом конце.

Немного информации по структуре текста. В нем есть вопросы, они 
выделены жирным шрифтом. Вопросы внутри лекций пронумерованы 

в квадратных скобках, например [1.2] – первая лекция, второй вопрос. После 
вопросов вы увидите – где ответы, где комментарии, где новые вопросы, 
а где и ничего. То есть кое-где после моих вопросов вас ждет полная 
свобода творчества. Да, школа большинство из вас от нее отучила, и это 
самое плохое, что она сделала. Попробуем это немного исправить?

Выбор разделов и тем при нормальном преподавании зависит от вкусов 
преподавателя, а они – от его личного опыта работы в физике. Но есть вещи, 
которые упомянуть для расширения кругозора читателей хочется, а подробно 
рассмотреть их на школьном уровне не получится из-за ограничений по 
времени или объему издания. Чтобы читатель, интересующийся физикой, 
знал, что именно искать в интернете и бумажных книгах, в этих случаях 
приводятся ключевые слова, которые надо использовать при поиске информации; 
они-то и выделены в этом тексте курсивом. Приведение ключевых 
слов целесообразнее ссылок на конкретные странички, потому что ссылки 
устаревают, да и обычно полезно ознакомление с несколькими источниками. 
Если мне не удалось подобрать запрос, выводящий на достоверные 
и содержательные материалы, или имеется в виду конкретный источник, то 
даны прямые ссылки, они для удобства вынесены в отдельную строку. Учтите, 
что в русскоязычной «Википедии» в половине статей по физике и технике 
есть ошибки. Ниже мы эту ситуацию обсудим немного подробнее.

А теперь – цитата!

Попытки объять необъятное в трети случаев приводят к успеху.

Эта шутка – из интернета, там можно найти много интересного и полезного. 
И еще больше ошибочного и поэтому – вредного. И об этом мы тоже 
немного поговорим.

И еще: некоторые отличия этой книги от других книг по физике названы 
в начале четвертой лекции. Если хотите, можете прямо сейчас туда ненадолго 
заглянуть.

Предисловие  7

Лекция первая

Что такое физика, и возможное 

ее место в твоей жизни

Что такое физика

Вот некоторые общие сведения о физике и об обучении, которые могут 
пригодиться тебе, а также твоим родителям и преподавателям. Когда-то 
я учился в МИЭМе, Московском институте электроники и математики, 
а потом одновременно с работой в области физики и электроники в нем 
преподавал (пока его не поглотила Высшая школа экономики). И как-то 
раз после окончания курса студенты мне сказали: «С вами было интересно». 
Это был пятый курс факультета прикладной математики, наша тогдашняя 
элита, и, учитывая то, что мой предмет – метрология – был им, по 
сути дела, не нужен, я ощутил себя так, будто с того света вернулся Ричард 
Фейнман и подмигнул мне. Вот он сам, на рис. 1.1.

Рис. 1.1

Физика есть средство поступления в институт и причина вылетания из 
него, способ заработка, язык описания мира, основа инженерии, комедия, 
драма, трагедия, источник экстаза и крутейшего кайфа. Физика рулит миром 
и взаимодействует со всеми остальными науками. С математикой – 
потребляя ее как язык и метод и ставя перед ней задачи. С естественными 
науками – отвечая на их вопросы и черпая в них свои задачи. С гуманитарными – 
иногда используя их методы, иногда осторожно предлагая им 
что-то свое. С инженерией – обеспечивая возможность прогресса. Самолет 
и корабль, смартфон и плеер, суперкомпьютер и GPS-навигатор, MRT-
сканер и хирургический робот – это средоточие всего новейшего, что сделали 
инженеры, опираясь на все, что поняла и создала физика. Беря в руку 
любую вещь сложнее лопаты, падая в любой транспорт сложнее телеги, 
входя под любую крышу, кроме крыши шалаша, пользуясь любой цивилизованной 
медициной, вы потребляете современную физику. Или – самую 
современную.

А теперь – цитата!

Нью-Йорк был единственный город, который заставлял его думать 
не о прошлом, а о прогрессе науки и техники. Этот город был построен 
из материалов, извлеченных прямо из пробирок, реторт и вакуумных 
камер; он возникал не на кальке, а прямо на университетских досках, где 
в первый раз писались новейшие формулы деформации и сопротивления 
материалов.

Правда, поэтично сказано? С нами были Митчелл Уилсон и его книга 
«Встречи на далеком меридиане».

Напоминаю, что курсив – это отсылка к Всемирной сети интернет. Набираете 
то, что дано курсивом, и – вперед, наслаждайтесь. Только не забудьте 
вернуться к тексту книги. Хотя бы под утро…

Физика – это очень много разного. Потому что любая естественная наука 
и техника (а также искусство, которое, как и техника, создает объекты) 
состоит из:

(1) продуктов, т. е. накопленных знаний (если это наука) или изготовленных 
объектов (если это техника);

(2) словаря области – терминов, посредством которых изъясняется область, 
их интерпретаций и связей, т. е. определений;

(3) формальных знаний о том, как эти продукты получить и формальных 
к ним требований;

(4) неформальных знаний и требований к продуктам, т. е. навыков;

(5) продуктов, поставленных соседями и используемых здесь, например 
для естественных наук это будут научные приборы, созданные 
техникой;

Что такое физика, и возможное ее место в твоей жизни  9

(6)  формального описания методов применения продуктов;

(7)  неформального описания методов применения продуктов, т. е. навыков;

(
8)  стиля и норм поведения участников;

(9)  знаний и навыков, относящихся к самой области, – законов ее развития, 
истории и прогнозов ее развития, методики преподавания;

(10) знаний и навыков, относящихся к взаимодействию области с другими 
областями;

(11) знаний и навыков, относящихся к другим областям, если это методическая 
или иная метаобласть;

(12) эмоций в людях науки (кайфа от достижений, огорчений от неудач) 
и во всех остальных людях (благодарности за спасение от болезни, 
радости от познания мира, ужаса из-за смертей).

Дочитали? А теперь забавное: пункты 1–11 существуют только благодаря 
пункту 12. Так же как альпинизм – ради остроты эмоций восхождения 
и возвращения. И вообще: жизнь – ради кайфа любви и работы.

В физике есть надежное, многажды на практике проверенное знание 
и область его применения. Большая часть современной физики сто и сто 
тысяч раз воплощена в современной технике и подтверждена еще и этим. 
С использованием законов теории относительности работают телецентры, 
радиолокаторы и глобальное позиционирование. В первых двух используют 
электронные лампы, при расчете которых применяют формулу для 
релятивистской массы электрона, глобальное позиционирование использует 
зависимость хода времени от гравитации и ускорения. Поэтому те, кто 
ищут ошибки в теории относительности, каждый раз, когда берут в руки сотовый 
или садятся к телевизору, убеждаются, что она права. Бедные дети, 
какой же у них, наверное, лютый когнитивный диссонанс.

Кроме освоенной области, в физике есть область развития, фронтир. 
До него не 7, а 7777 верст, и по большей части не лесом и не пехом, 
а вплавь. Там, где контакт с миром непознанного, в основном и работает 
любая наука – она познает, она заточена под эту задачу. Само непознанное 
бывает нескольких типов. Если говорить о физике, то мы можем 
не знать, или не знать с нужной точностью (1) значения каких-то параметров (
например, заряда электрона), (2) связи параметров, т. е. физических 
законов (например, закон гравитации на малых расстояниях). Мы можем 
не знать (3) существуют ли какие-то объекты или зависимости, рассматриваемые 
теорией (например, магнитный монополь или тренд мировых 
констант), или (4) какими параметрами эффективно характеризовать тот 
или иной объект.

10  Лекция первая

возможность знать

В математике есть понятие «теорема существования». То есть бывают ситуации, 
когда можно доказать, что задача имеет решение, не получив самого 
решения. В естественных науках бывает наоборот – возможно доказательство 
несуществования. Например, если мы попросим предсказать движение 
отдельной молекулы при турбулентном течении жидкости. Если под задачей 
понимать задачу прикладную, создание некого объекта, то в естественных 
науках – в физике, химии, биологии, геологии – есть множество объектов, 
которые, очевидно, существуют, но мы не можем их создать. Большие алмазы, 
малые планеты и средних размеров кошки (а вот кошки это умеют!).

Накопленное наукой знание, причем не только в физике, но и в любой 
области, – это система последовательного доступа: чтобы начать изучать 
нечто, нужно знать то-то и такие-то математические методы. Знание, понимание – 
это умение пользоваться. Человек, понимающий физику, строит 
адекватные физические модели, решает физические задачи. То, что возникает 
в человеке при чтении научно-популярной литературы, пониманием 
в этом смысле почти никогда не является.

Есть три подхода к познаваемости мира вообще. Первый – согласиться, 
что мир непознаваем. Психологически это для некоторых комфортно – раз 
непознаваем, то можно расслабиться, лечь под банановое дерево и ждать, 
пока банан сам задумчиво отделится и плавно залетит в рот, на лету ошку-
рившись и нарезавшись на кусочки.

Второй вариант: мир познаваем, но уже познан – тут импозантный дядя 
с хорошо наетым животом и тренированным бархатным голосом говорит, 
что знает вообще все и ничего, кроме этого, вам знать не надо и думать 
не надо, а лучше всего просто его слушать, верить и пополнять его карманы. 
И вообще, физика, биология и геология – обман, потому что все 
было не так, а гораздо проще и быстрее. И не 14 млрд лет, а примерно 
7000 лет. Результат, как ни странно, тот же – можно расслабиться, делать 
ничего не надо. Разница в том, что многие проповедники «уже познанно-
сти» гораздо упитаннее проповедников непознаваемости, следовательно – 
успешнее ведут свой немаленький бизнес.

Третий подход таков: мир познаваем и частично познан, наши действия 
могут привести к большей познанности, познавать интересно, процесс познания 
приятен сам по себе плюс позволяет посредством инженерии, базирующейся 
на физике, сделать жизнь людей лучше. Хотя бывают и ошибки, 
и уродства, но это уж от нас самих зависит. Хотя бы частично.

У человека, серьезно занимающегося физикой, через несколько лет возникает 
такой эффект: когда он глядит на любой объект, у него сама собой 
в поле зрения, немного сбоку, всплывает подсказка – «облачко» с формулами 
курса физики, относящимися к данному объекту – фото 1.2 и 1.3, 1.4 
и 1.5, 1.6 и 1.7.

Что такое физика, и возможное ее место в твоей жизни  11