МЕНТАЛЬНЫЕ ИПОСТАСИ ЛОГИЧЕСКОГО ПОРТРЕТА ПОНЯТИЙНОГО ФЕНОМЕНА В ЗЕРКАЛЕ «ИНФОРМАЦИОННОЙ ПАРАДИГМЫ ДИДАКТИКИ».
Рассмотрим на конкретном примере одного единственного понятия «Масса» из лексикона дидактического курса «Физика», как, готовясь к урокам, учителю следует проработать прочие термины и стоящие за ними понятия, чтобы обеспечить введение программной информации в Картину Мира учащегося ребенка.
Слово («имя» феномена) «Масса» представляет особый интерес тем, что используется в русском разговорном, литературном и научном языках в самых разных значениях и контекстах. Классический учебник А.В. Перышкина дает определение «МАССЫ ТЕЛА» в форме категории, где понятие «Масса» выражает «меру инертности».
«Инертность» — свойство тела:
— сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий;
— сопротивляться изменению скорости;
— сохранять устойчивость и не меняться при внешних воздействиях.
В значении ЭЙДОСА = ПРЕДПОНЯТИЯ (Л.С. Выготский): термин «МАССА» обозначает образ некоторого множества, большого количества чего-либо, некоего качественно неопределенного вещества, находящегося в бесформенном состоянии, густой смеси или, иными словами, чего-то очень большого — массивного (!), сосредоточенного в одном месте: денежная масса, воздушная масса, масса народа…
В значении ПОНЯТИЯ — феномена обобщения 1-го уровня абстракции — термин МАССА не встречался мне в учебнике А.В. Перышкина.
В значении КАТЕГОРИИ — феномена обобщения 2-го уровня абстракции — термин «МАССА» встречается в учебнике А.В. Перышкина, как элемент тезауруса классической физики (ньютоновская механика), где
— тела движутся со скоростью значительно меньшей скорости света и
— МАССА ТЕЛА, выраженная в килограммах, численно (приблизительно) равна ВЕСУ ТЕЛА, выраженному в кгс (1 кгс ≈ 10 Н), когда оно покоится вблизи поверхности Земли.
Поэтому в повседневных ситуациях слова «вес» и «масса» — синонимы. Однако, это разные термины:
— «вес» это имя силы, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес, оставаясь неподвижным относительно опоры или подвеса;
— «масса» это имя результата взаимодействие феноменов: «сила», «скорость», «ускорение».
Численные значения массы и веса не совпадают, как и их размерности:
— при помещении предмета на магазинные весы показания колеблются в течение нескольких секунд: в это время вес претерпевает изменения, а масса постоянна;
— в условиях невесомости вес всех тел равен нулю, а масса у каждого тела своя.
Массой обладают все макроскопические объекты, бытовые предметы, а также большинство элементарных частиц (электроны, нейтроны и др.), хотя среди последних имеются и безмассовые (например, фотоны).
Категория МАССА обозначает физическую величину, выражающую результат отношений между собой феноменов «силы», «скорости», «ускорения». Она — результат их взаимодействия и являет собой некое новое качество, нуждающееся для выражения в особом термине, обозначающем, хотя и объективные явления, однако неуловимые ощущениями — непосредственно, без специальной вооруженности измерительными приборами. Категорией «масса» обозначаются (подразумеваются = полагаются разумом) инерционные и гравитационные свойства тела в ситуациях, когда его скорость много меньше скорости света. Иными словами, это мера инерции тела по отношению к действующей на него силе, когда масса данного тела равна частному от деления его веса на ускорение силы тяжести.
Как категория мышления термин «МАССА»:
— генетически: выводится сугубо теоретически, как логическая производная феноменов: «сила», «скорость», «ускорение»;
— психологически: не имеет эмпирического сенсорно ощутимого субстрата и не мыслится автономно — без участия феноменов: «сила», «скорость», «ускорение»;
— с феноменами «энергия» и «импульс», феномен МАССА проявляется в природе двумя качественно разными способами, что даёт основания для подразделения её на две разновидности:
1) инертная масса характеризующая инертность тел — фигурирует в формуле выражения 2-го закона Ньютона: если заданная сила в инерциальной системе отсчёта одинаково ускоряет различные тела, им приписывают одинаковую инертную массу;
2) гравитационная масса (пассивная и активная) показывающая, с какой силой тело взаимодействует с внешними полями тяготения, и какое гравитационное поле создаёт само это тело. В таком качестве гравитационная масса фигурирует в законе всемирного тяготения и положена в основу измерения массы взвешиванием.
Экспериментально с высокой точностью установлена пропорциональность гравитационной и инертной масс, отчего они сделаны в теории равными друг другу. Поэтому за пределами квантовой физики термином «масса» пользуются без пояснений.
В релятивистской механике масса системы в общем случае не равна сумме масс компонентов, а включает в себя энергию связи и зависит от характера движения частиц друг относительно друга.
В значении ИДЕИ термин «МАССА» косвенно намекает на существование в Природе элементарных частиц, не обладающих массой — феноменально противоположных смыслу термина. Таковы «фотоны» и «бозоны» — элементарные частицы не обладающие массой.
К примеру «бозон» — теоретически существующая элементарная частица — квант поля Хиггса, с необходимостью возникающая в «Стандартной модели физики элементарных частиц» вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электро-слабой симметрии. С помощью поля Хиггса объясняется наличие инертной массы частиц-переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика сильного (глюон) и электромагнитного взаимодействия (фотон). По построению хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином.
«Бозон» постулирован в теории (в воображении, опережающем данные сенсорного опыта = априорно) британским физиком П. Хиггсом в 1964 году. 4 июля 2012 года, в результате исследований на Большом андронном коллайдере, был обнаружен кандидат на роль бозона — новая частица с теоретической массой около 125—126 ГэВ/c². В марте 2013 года появились новые сообщения разных исследователей, что найденная ранее частица действительно является бозоном Хиггса. Открытие бозона Хиггса завершает «Стандартную модель физики элементарных частиц».
В июле 2017 года исследователи сообщили, что наконец-то экспериментально зафиксированы признаки следов распада бозона Хиггса на b-кварк-антикварковую пару, что ранее невозможно было увидеть на практике, поскольку проблема отделения от фоновых процессов рождения тех же кварков другим способом в сенсорно достоверном виде считается неразрешимой. Согласно Стандартной модели этот распад самый частый: в 58 % случаев. В начале октября 2017 года исследователи уже уверенно заявили, что наблюдали сигнал распада.
Модель с Хиггсовским бозоном, обладающим объективными (зафиксированными приборами) характеристиками — свойства бозона Хиггса:
— ширина распада меньше 22 МэВ,
— как и любая элементарная частица, бозон Хиггса гравитирует (а, значит, обладает все таки неизмеримо малой массой),
— обладает нулевыми спином,
— обладает электрическим зарядом,
— обладает цветным зарядом,
— рождается после слияния 2-х глюонов,
— распадается: на пару b-кварк-b-антикварк, на 2 фотона, на две пары электрон-позитрон и/или мюон-антимюон или на пару электрон-позитрон и/или мюон-антимюон с парой нейтрино — позволила построить перенормируемую квантовую теорию поля.
В значении СВЕРХ ИДЕИ трудно представить себе какое-либо применение термина «МАССА» ввиду отсутствия возможности экспериментально или теоретически объяснить или вообразить происхождение условий, порождающих «бозон Хиггса».
Это отправляет наш жадный ум, ищущий причины всего и всему, к метафоре Бога, как первопричины всего сущего. И в этом смысле при помощи слова «Бог» мы выражаем все воображаемое и мыслимое, однако временно пребывающее за пределами сенсорно вообразительной и объяснительной возможности нашего Разума.
Теперь мы убедились на конкретном примере в существовании феноменально разных типов мышления. Все они используют один и тот же термин «масса» в самых разных смыслах и контекстах. Теперь нам легче вообразить себе гамму непонимания, возникающую между
— педагогом, использующим в том или ином контексте тот или иной термин,
— и учеником, пытающимся понять: о чем в данном случае идет речь (?) и что на самом деле в данный момент имеет в виду Учитель, произнося загадочное «умное слово» из учебника?
Хорошо, если Учитель и Ученик — «на одной волне» и говорят об одном и том же, и воображают одно и то же. Здесь возможен случайный резонанс и взаимопонимание.
Но все ли педагоги и всегда ли сами ясно отдают себе отчет в том, какое значение термина они употребляют в том или ином дидактическом контексте?
Осознают ли они хоть как-то, хотя бы интуитивно, всю разницу той понимающей мыслительной работы, которую они провоцируют в ученике всяким своим действием, всякий раз употребляя термины дидактического курса в разных значениях и смыслах?
Все эти вопросы, разумеется, риторические. Слишком хорошо мы себе представляем неутешительные ответы, которые даже не нужно искать специально. Потому что все они лежат в нативном виде на поверхности нашего печального опыта общения с реальностями казенной системы просвещения, а с недавних пор теперь уже и с ее панически бессистемной «семейной» гримасой.