Барбара Оакли - Думай как математик - Как решать любые задачи быстрее и эффективнее

Аналогичным образом можно поступать и с буквой m , обозначающей массу (mass). Попробуйте ощутить ленивую инертность 20-килограммового валуна — его так тяжело сдвинуть с места. При виде буквы f , обозначающей силу (force), мысленно представьте себе то, что лежит в основе понятия силы, зависящей как от массы, так и от ускорения: m × a , как в формуле f = m × a . Возможно, вы почувствуете и то, что стоит за f : в силе заключен рев ускоряющегося двигателя, противопоставленный недвижной массе валуна.

Давайте немного разовьем эту идею. Термин «работа» (work) в физике связан с энергией. Мы делаем работу (т.е. тратим энергию), когда толкаем (с силой ) что-нибудь на некое расстояние (distance) . В формуле w = f × d этот принцип отражен с поэтической простотой. Как только мы видим букву, обозначающую работу, можно попытаться мысленно увидеть (и даже почувствовать телом) то, что стоит за этим понятием. И мы можем наконец оценить поэзию уравнений, записанных вот так:

w

w = f × d

w = (ma) × d

Иными словами, у символов и уравнений есть скрытый уровень текста — смысл, который становится ясен только после того, как вы усвоили соответствующее понятие. Ученые редко употребляют слово «поэзия», но они часто считают уравнения формой поэзии, стенографическим способом кодирования того, что они пытаются увидеть и понять. Наблюдательные люди знают, что стихи могут иметь много возможных смыслов. Студенты, приобретая опыт, постепенно учатся мысленно видеть скрытые смыслы уравнений и даже интуитивно чувствовать разные их трактовки. Графики, таблицы и другие визуальные средства представления информации также содержат скрытый смысл, который зачастую наиболее явно виден именно мысленным взором.

Упрощайте и одушевляйте изучаемое

Сейчас мы уже лучше знаем, каким образом можно представлять себе идеи, лежащие в основе уравнений. При изучении математики и естественных наук одно из самых важных действий — мысленно оживить абстрактные идеи.Сантьяго Рамон-и-Кахаль, например, относился к видимому под микроскопом как к картинам из жизни живых существ, способных надеяться и мечтать, как и люди [7]. Друг и коллега Рамон-и-Кахаля, сэр Чарльз Шеррингтон, введший в оборот слово «синапс», говорил друзьям, что никогда не встречал другого ученого, способного с такой же страстью вдохнуть жизнь в свою работу. Шеррингтон даже задавался вопросом, не эта ли способность стала главной причиной успеха Рамон-и-Кахаля.

Эйнштейн был способен вообразить себя фотоном [8]. Мы можем примерно представить себе то, что он видел, по этому рисунку — так итальянский физик Марко Беллини представляет себе лазерную вспышку (на переднем плане), которая применяется для определения формы одиночного фотона (на заднем плане).

Теория относительности Эйнштейна возникла не в силу его математических навыков (он часто вынужден был прибегать к сотрудничеству с математиками, чтобы продвинуться в своих исследованиях), а благодаря его воображению. Он думал о себе как о фотоне, летящем со скоростью света, а затем представлял, как его может воспринимать другой фотон. С чего бы второму фотону уметь видеть и чувствовать?

Барбара Макклинток, награжденная Нобелевской премией за открытие мобильных генетических элементов («прыгающих генов», которые могут менять свое место в цепочке ДНК), однажды писала о том, как она воображала себе кукурузу, которую изучала: «Я даже видела внутреннюю часть хромосом — там все было на месте. К своему удивлению, я чувствовала себя так, будто и вправду там нахожусь, а вокруг друзья» [9].

Первопроходец в генетике, Барбара Макклинток рисовала в воображении гигантскую версию молекулярных элементов, которые изучала. Как и другие нобелевские лауреаты, она одушевляла — и даже сделала своими друзьями — изучаемые элементы.

Такой подход может показаться странным — зачем разыгрывать мысленный спектакль и воображать элементы и механизмы изучаемых явлений в виде живых существ с мыслями и чувствами? Однако такой подход полезен как метод — он вызывает к жизни изучаемые элементы и помогает вам увидеть и понять те феномены, которые вы не смогли бы интуитивно почувствовать, глядя на сухие цифры и формулы.