Анатолий Захаров

Зашифрованные письма и эксперименты с муравьями:

с чего начинается любовь к точным наукам

— Можно уронить капельку, и она разобьётся на части. А может ли случиться, чтобы части сбежались и подскочили вверх? — спрашивает физик Анатолий Захаров и тут же сам отрицает: — В нашем мире такого, видимо, быть не может.

Прошлое не просто невозможно вернуть. Даже если мы двинемся в прошлое, оно будет идти не по тому пути, по которому мы двигались в наше будущее, говорит Анатолий Юльевич. Последние четыре года профессор кафедры общей и экспериментальной физики Новгородского университета занимается поисками физических механизмов, приводящих к необратимости.

Мир устроен так, что он необратим

Профессор приводит ещё один пример: мы можем уронить из пипетки каплю чернил в стакан с водой и будем наблюдать, как она постепенно растворяется. Обратный процесс, чтобы она попала назад в пипетку, невозможен.

— Так не бывает, — говорит он. —  Это ещё один пример того, что наш мир необратим.

Анатолий Юльевич убеждён, что работать в вузе и не заниматься научной работой неприемлемо. Важно не просто пересказывать результаты чужих исследований, не просто констатировать факты, но вместе со студентами искать ответы на вопросы, ставить трудные задачи, иногда ошибаться.

— Если вы преподаёте предмет, это означает, что вы в этом предмете что-то делаете, — подчёркивает физик. — Можно рассказывать о музыке, а можно музыку озвучивать, — это разные вещи. Я не утверждаю, что лучше знаю физику или математику, чем другие. Но мне многое интересно: основная область моей деятельности раз в пять–семь лет меняется основательно.

Анатолий Захаров удивляется, как люди всю жизнь посвящают одной сфере в профессии. Он старается постоянно быть в курсе новых работ в разных областях физики, математики и химии.

— Представляете, вот родился человек и всю жизнь занимается, скажем, исследованием искажений кристаллической решётки арсенида индия в окрестности примесных атомов (арсенид индия — полупроводниковое соединение, которое состоит из двух элементов — индий и мышьяк). Ну, неужели ему неинтересно заглянуть в иные сферы физики и химии? Стоит ли всю жизнь сидеть на крохотном островке знания? Конечно, и на этом островке можно принести немало пользы человечеству, но как тут не впасть в уныние или в состояние «привычного вывиха»?

Ошибка лучше, чем отсутствие ответа

Уже десять лет Анатолий Юльевич вместе с коллегами ведёт лекторий для школьников 7-10 классов. Его цель – не заменить школьные занятия, а ставить перед слушателями такие задачи, чтобы дети с удивлением взглянули на привычные явления, задумались над их причинами, увидели красоту математики. Чтобы они могли осознанно выбрать свою дорогу в жизни.

В аудитории только три школьника: два парня и девушка. Ученики просят разобрать уравнения. И Анатолий Захаров рассказывает про постоянные и неизвестные. Они выясняют, всегда ли есть решение. После небольшого спора приходят к выводу, что для линейных уравнений возможны три варианта: решений нет, решение единственное или решений бесконечное множество. «Мне нравится, что есть дискуссия, — комментирует Анатолий Захаров. — Если мнения совпадают, это скучно».

В какой-то момент он задаёт вопрос и, не услышав отклика, произносит: «Когда я задаю вопрос, есть два ответа — правильный и неправильный, но неправильный лучше, чем отсутствие ответа».

Разговоры об уравнениях сменяются изучением эксперимента. Профессор рассказывает, как исследователь наблюдал за муравьями. Он положил рядом с муравейником еду, рисует на доске Анатолий Юльевич, и тогда один из муравьёв схватил кусочек и направился в муравейник.

— Через некоторое время из муравейника выбегает целая банда муравьёв, — увлечённо сообщает Анатолий Захаров. — И они прямичком направляются туда, — указывает он на доске место, где оставили еду. — Причём муравей, который был там перед этим, не участвует. Какой вывод из этого наблюдения можно сделать? — обращается он к слушателям.

— Они общаются.

— Передают информацию, — соглашается преподаватель. — Хорошо. Дальше он устраивает препятствия. Например, ручеёк.

Для преодоления препятствия из спичек соорудили мостик. Но дорога разветвлялась, были сделаны промежуточные точки, где муравьям приходилось выбирать, куда свернуть, чтобы двигаться дальше. Насекомые справлялись с проблемой выбора: когда первопроходец прибегал в муравейник, его последователи выбирали верный путь. Возникло предположение, что муравей оставляет следы, по которым можно узнать правильную дорогу. Тогда исследователь выбросил спички и положил новые.

— Оказалось, что, если количество промежуточных точек не превосходило семидесяти, они всегда выбирали правильно. Это означает, что до 60-70 муравьи считать умеют. Они знают: на первой точке я должен выбрать среднюю дорожку, на второй — направо, налево. Какая практическая польза от этого? — интересуется преподаватель у слушателей. — Встречаются люди, у которых есть то, что называется любознательностью. Когда человек просто из интереса изучает окружающий мир, то иногда из этого получается одна польза, иногда — другая.

Не всегда научные открытия приносят немедленную практическую пользу. Иногда это лишь информация, но человек узнаёт нечто необычное, чего до него никто не знал.

Человек может учить кого-то другого только тому, что ему самому интересно

В Великом Новгороде Анатолий Юльевич живёт 24-й год, что «не очень долго в космических масштабах», бросает он. До этого жил в Донецке. Приехал туда учиться и рассчитывал, что задержится только на пять лет, а в итоге провёл в этом городе 29 лет. После вуза он немного поработал в школе, потом стал сотрудником университета. Донецкий политех, которому скоро исполнится 100 лет, он называет мощной инженерной школой. Анатолий Захаров работал на кафедре математической физики, и, в основном, преподавал математику. Если бы СССР не развалился, учёный вряд ли бы уехал из Донецка.

Именно там и был первый опыт проведения лектория для школьников. Учебная нагрузка на кафедре была небольшая, часов пять-шесть. Работа с одним классом была интенсивной — по три-четыре занятия в неделю, причём формального разделения на физику и математику не было — обе дисциплины перемежались.

— Это было замечательно. В конечном итоге, они разъехались кто куда, в политех мало кто поступил. В основном, поступали в столичные вузы, где себя неплохо зарекомендовали. А потом я приехал в Новгород и вдруг нечаянно получил увесистую бандерольку, в которой лежала книжица, — вспоминает Анатолий Захаров. — Вскрываю — бандероль была отправлена из Нью-Йорка — там лежала диссертация, защищённая в City University of New York бывшим учащимся из Донецкого колледжа Алексеем Ямиловым со словами благодарности в мой адрес: «My initial interest in physics was inspired by Prof. Anatoli Yu. Zakharov, whose eyeopenning physics classes, conversations and personal advice led to my choice of career in physics».

«Мой первоначальный интерес к физике был вдохновлен профессором Анатолием Юльевичем Захаровым, чьи открывающие глаза уроки физики, разговоры и личные советы привели к моему выбору карьеры в физике»

Преподаватель говорит, что до лектория автор диссертации относился к физике «примерно так же, как Ленин к буржуазии». Анатолий Юльевич убеждён, что каждый ребёнок изначально если не гениален, то очень талантлив.

— Я за всю свою жизнь встретил одного единственного студента, который был совершенно не способен учиться. Это было не только моё мнение. Такого студента уникального я больше не встречал. Он совершенно ничего не понимал, — отмечает он.

Главный принцип, которого придерживается Анатолий Захаров, — преподавание должно быть интересным.

— Есть один инвариант, то есть неизменная вещь. Учить человек может кого-то другого только тому, что ему самому интересно, — подчёркивает он.

Научить — не значит наполнить информацией, это означает зажечь огонёк в сердцах учеников, чтобы появился интерес, маячок. А когда человеку что-то интересно, он легко это осваивает, зубрёжка же вызывает только отвращение.

В качестве примера профессор приводит работу со школьниками 7-8 классов. Он предложил им написать друзьям зашифрованные письма, используя решётку Кардано. Это специальная таблица-карточка, часть ячеек которой вырезана, чтобы замаскировать сообщение. Дети хотели зашифровать послания на компьютере.

— Я говорю, ну, это неинтересно, вы делайте всё своими руками. Машина, конечно, глупая, она всё выполнит, что вы скажете, но вы же должны свой ум содержать в порядке, — рассказывает Захаров. — И вот они бодро начали переписываться. А на следующий раз, когда я пришёл, процентов тридцать принесли мне зашифрованные письма. И каждый приложил свою решётку. Храню их до сих пор.

Высшая математика на самостоятельном изучении

— А у вас с детства интерес к точным наукам?

— Не совсем так. Это был 1962 год, когда моя семья переехала из Сибири в Казахстан, город Джезказган (ныне Жезказган). В седьмом классе началась химия. Химию вела учительница Ольга Юрьевна Пецева, которая была не педагогом по образованию, а геологоразведчиком. А центральный Казахстан — раздолье для геолога. Пару раз в неделю она вела кружок по химии для школьников: мы выращивали кристаллы. Было настолько интересно, я стал брать книжки, в которых рассказывается о строении кристаллов, их свойствах, получении, применениях. В восьмом классе была городская выставка творчества школьников, и мы принесли на эту выставку много красивых, крупных кристаллов. С этого всё и началось. Она в нашей восьмилетней школе №13 в Джезказгане создала замечательный минералогический музей.

С физикой и математикой тоже было «трудновато». Материал усваивался плохо. К усердной учёбе подтолкнул случай, когда учитель математики Николай Иванович Гуторов мимоходом сказал, что все бездельничают и думают только об оценках, а знания никому не нужны.

— Думаю, я должен ему доказать, что в этом он неправ. Слышал, что есть высшая математика, а что это такое, не знаю. Пошёл в библиотеку, начал рыться, обложился книгами и за последний год, за десятый класс проработал высшую математику в объёме первых двух курсов университета самостоятельно, — вспоминает профессор.

Поскольку всё держалось втайне от учителя, все трудности приходилось преодолевать самому. Но в итоге выпускные экзамены были сданы успешно. Через неделю после окончания школы Анатолий Захаров навсегда уехал из Джезказгана.

Он с восхищением вспоминает, как в этом окружённом полупустыней городе с населением меньше ста тысяч человек было развито образование. Какая большая там была библиотека при Горно-металлургическом комбинате — весь первый этаж стандартной «хрущёвки».

Учить без резких движений

Нынешнее образование, к сожалению, не такое, замечает физик. По его словам, нужно создавать условия для обучения. Часто же слишком много внимания уделяется другим вещам. Всё формализуется.  Учителя настолько загружены, что не в состоянии даже запомнить фамилии всех своих учеников. Педагогам приходится писать тонны бумаг для отчётов.

Беспокойство вызывают и федеральные образовательные стандарты. Они «меняются как перчатки», хотя должны работать десятилетия.

— Возникает вопрос, а что предыдущие ФГОСы были плохие? Если плохие, то почему с их помощью оболванивали людей? А если они хорошие, зачем нужны новые? Складывается ощущение, что если ФГОСы регулярно меняются, то они вообще не нужны в таком виде, — комментирует Анатолий Захаров.

Физика или математика невозможно подготовить на всю жизнь. Они получают квалификацию, но потом и учителя, и научные работники должны постоянно совершенствоваться. И если раньше существовала единая университетская программа по математике для студентов-физиков — необходимый минимум, то теперь по федеральному ГОСу, отмечает физик, утверждаются лишь общие принципы, которые регулярно обновляются. Видимо, создатели стандартов не могут смотреть вперёд более, чем на несколько лет. При этом в каждом университете наполняют эту программу по-своему, а часов оставляют в 3-4 раза меньше.

— Нынешнее совершенно ненормальное состояние системы образования имеет долгую и очень грустную предысторию. Первая катастрофа в среднем образовании случилась в 1970-е годы, когда произошла перестройка школьной математики. Учебники, разработанные великим (без преувеличения) математиком А. Н. Колмогоровым и его окружением, были превосходным дополнением для физико-математических школ к существовавшим тогда учебникам математики, но в качестве самостоятельных учебников они были совершенно непригодны. Это были учебники «ни для кого» и нанесли колоссальный вред не одному поколению школьников. Никаких других чувств, кроме отвращения и ненависти к математике, эти учебники не могли вызвать в принципе, — объясняет профессор.

Анатолий Юльевич размышляет, смогли бы его учителя работать сейчас: «Прихожу к выводу, что нет. Человек по природе своей творец, но не «тварь дрожащая». Наука — часть искусства, часть культуры. Представьте себе, что будущих музыкантов, композиторов, художников, писателей, историков обучают в соответствии с определёнными «компетенциями», «профессиональными стандартами» и ужаснитесь!

Шаблоны, стандарты и прочие «чудеса» педагогических изысков хороши для штамповки деталей, но они же коверкают живые души учащихся. Школьники и студенты должны удивляться, восхищаться, радоваться, делать открытия, а не быть объектом штамповки со стороны имитаторов науки и образования, которые иногда имеют аттестаты и дипломы, но не всегда имеют образование». 

Образование — очень деликатная сфера, в ней не нужно делать резких движений. «Сделал крохотный шажок и посмотрел, какая будет реакция», — подчёркивает Анатолий Захаров. В науке, когда в голову приходит идея, человек берётся и развивает её. Но в случае с системой образования, когда задействовано много людей, прежде чем что-то внедрять, нужно тысячу раз проверить, прежде чем начать действовать.

Фото: Светлана Разумовская