Кабинет физических демонстраций
Знакомство с учебой на физическом факультете начинается с курса общей физики. Во время лекций студенты с интересом наблюдают за демонстрациями, но знаете ли вы, что скрывается за каждым опытом и как устроен мир за лекционной доской?
Мы пообщались с Алексеем Валентиновичем Селиверстовым, старшим преподавателем кафедры общей физики, и узнали, каким был кабинет физических демонстраций раньше, какой прибор самый популярный и как устроена работа физического кабинета сейчас.
Расскажите, пожалуйста, как появился кабинет физических демонстраций на факультете?
На самом деле, кабинет физических демонстраций(КФД) старше физического факультета и даже кафедры общей физики, подразделением которой он сейчас является. Он был организован вместе с Московским университетом по указу императрицы Елизаветы Петровны в 1755 году и относился тогда к философскому факультету, как и вся кафедра физики. Однако для проведения демонстраций необходимо было сначала собрать определенное количество приборов.
«Коллекцию собирали около двух лет, и впервые лекция с опытами была прочитана в 1757 году аббатом Франкози. И, конечно, новость о таком событии не могла пройти мимо общества, поэтому в очередном выпуске газеты «Московские ведомости» был напечатан репортаж о нововведении в преподавании физики в Императорском университете. Стоит отметить, что газета «Московские ведомости» в те времена издавалась при Московском университете и на протяжении долгого времени оставалась единственной периодической газетой Москвы», – рассказал Алексей Валентинович Селиверстов.
Факт существования кабинета физических демонстраций на физическом факультете МГУ вызывает удивление и восторг у коллег из зарубежных вузов, где большинство лекций по физике сопровождаются анимациями и презентациями.
Получается, что КФД в том виде, в котором мы видим его сейчас, был почти с самого начала?
Нет, изначально это действительно был небольшой кабинет: несколько шкафов. А облик, похожий на нынешний, кабинет физических демонстраций приобрел после 1903 года, когда открылся стараниями, в частности, Николая Алексеевича Умова Физический институт Московского университета.
«Кабинет физических демонстраций, каким мы видим его сейчас, создавался по образу начала 20 века, хотя, конечно, в большем масштабе. Например, на физическом факультете площадь КФД около двух тысяч квадратных метров: 10 больших шкафов, каждый из которых объединяет 7 секций для приборов около тысячи демонстраций», – отметил Алексей Валентинович.
Такого масштаба, как сейчас, в старом здании не было, но несмотря на это физическим опытам на лекциях профессора всегда отводили важную роль. Лекции часто репетировали с полным прогоном и теоретической, и экспериментальной части. Раньше лектору ассистировали три человека, причем демонстрации показывал один их них, второй отвечал только за свет в аудитории, а третий помогал демонстратору.
Алексей Валентинович, Вы сказали, что на данный момент в физическом кабинете около тысячи демонстраций. Существует ли справочник всех приборов?
Да, в 60-х годах 20 века вышла первая книга «Лекционные демонстрации по физике» под редакцией заведующей кафедры общей физики Валентины Ивановны Ивероновой. После начала использования лазеров было выпущено второе издание. Сейчас изданы книги по механике, термодинамике и электричеству, также готовится к выпуску книга физических демонстраций по оптике. В них описаны сами установки, размещены их фотографии, методика и техника проведения экспериментов.
В КФД трудилось много экспериментаторов, а приборы тоже изготавливались в самом кабинете?
Да, приборы изготавливались, сейчас в физическом кабинете тоже есть небольшая мастерская. Конец 19 века оставил след в нашем приборном парке. В то время работал замечательный экспериментатор Иван Филиппович Усагин, изобретатель одного из видов трансформатора. Также нельзя не отметить приборы, спроектированные Николаем Алексеевичем Умовым. Например, улитка Умова – это примерно сто метров стальной трубки, свитой в спираль. Этот прибор, предназначенный для определения скорости звука в воздухе, до сих пор работает и эксплуатируется.
К сожалению, приборы с основания физического кабинета не сохранились: пожар 1812 года уничтожил не только постройки того времени, но и, в частности, приборы, представляющие научную ценность. Эвакуация была очень спешной, поэтому из Москвы не успели вывезти полностью даже архив университета. Пережило тот пожар лишь несколько установок, которые к настоящему моменту считаются утраченными.
Самые старинные приборы можно отнести к 40-м годам 19-го столетия. Тогда установки в первую очередь закупались из-за границы: приборы парижской фирмы Dubosq до сих пор используются в лекционных демонстрациях на физическом факультете.
«Приборы в кабинете физических демонстраций – это история измерительной техники. И те установки, которые сейчас находятся в неработоспособном состоянии, располагаются в отдельном музейном уголочке. В КФД есть даже реактивы 19-го века с дореволюционной орфографией и химикаты из аптеки Феррейна», – подчеркнул Алексей Валентинович.
Многие приборы по акустике пришли в КФД в 19 веке из другого подразделения Московского университета. В клинике болезней уха, горла и носа имени Юлии Ивановны Базановой медицинского факультета университета был шикарный, по тем временам, акустический кабинет для обучения будущих врачей. Позднее он потерял свою актуальность, и демонстратор Николай Матвеевич Конопаткин смог перевезти часть оборудования в физический кабинет. До сих пор в лекционных опытах используются камертоны, на которых стоит клеймо «Клиника имени Ю.И.Базановой Императорского Московского университета».
Какой, на Ваш взгляд, самый интересный прибор в коллекции кабинета физических демонстраций?
«Любимая демонстрация моя, студентов или, скажем, школьников – это же совершенно разные вещи. Могу сказать, что самый часто спрашиваемый прибор, конечно, трансформатор Тесла, – с улыбкой отметил Алексей Валентинович. – Мы хотим приобрести новый, потому что тот, который у нас есть, очень сложен в эксплуатации. Хотя с его помощью можно показать интересные эксперименты. Например, скин-эффект: ток бежит по человеку, но ничего с ним не делает».
Самые эффектные демонстрации – это, как говорится, самые опасные: повышающий трансформатор, дающий высокое напряжение. Его разряд – дуга, которая поднимается, как пламя. Такие эксперименты всегда проходят на «ура». Но иногда интересен не тот опыт, который зрелищен, а тот, который пришелся вовремя к объяснению материала лекции. Даже простой эффект, небольшой приборчик может очень хорошо запомниться.
«Лекции по оптике нам читал Сергей Александрович Ахманов. И я очень хорошо помню, как на лекции он показывал пятно Пуассона. Сергей Александрович попал пальцем в лучи и сказал: «Вот видите!». То, как он стоял у доски, и у него на кончике пальца светился лазерный пучок, врезалось в память еще со второго курса».
Опыты – это красиво, но, чтобы они запомнились, их нужно использовать с умом: в дозированном, ограниченном числе. В физическом кабинете много экспериментов, и если мы начнем показывать все, то времени вывести формулы лектору просто не останется.
Есть ли в кабинете уникальные приборы?
Приборы могут быть уникальны по разным характеристикам. Оборудование, которое закупалось в 19 веке во Франции, теперь там не производится, а располагается в музеях. А на физическом факультете мы такими приборами пользуемся, они уникальны.
А есть приборы уникальные, потому что таких экспериментов в других вузах России нет. Описания многих таких приборов публиковались в 50-е, 60-е годы в журнале «Успехи физических наук». Наряду с научными статьями в журнале была рубрика «Методические статьи», в которой экспериментальные установки представлялись широкой публике.
Бывают и такие эксперименты, которые делаются на заказ под конкретную лекцию: интерферометр для показа комплементарных интерференционных картин на квантовой физике. Или, например, нам удалось воспроизвести на лекции по оптике и буквально показать студентам метод фазового контраста.
Расскажите, пожалуйста, про кабинет физических демонстраций сейчас. Создаются ли новые приборы?
Да, конечно. Старые установки выходят из строя, поэтому парк приборов в любом случае нужно пополнять. Кроме того, иногда вместо большого прибора правильнее показать простой и наглядный опыт.
«Недавно я увидел видеоролик с детской игрушкой, купил её. Теперь мы показываем с ней эксперимент по закону сохранения момента импульса. Игрушка складывается и, следовательно, вращается быстрее. Принцип работы такой же, как у хитрого маятника, но ярко, крупно и хорошо видно», – пояснил Алексей Валентинович.
Помогают интернет-магазины и популярные телеграмм-каналы с видеозаписями экспериментов: можно посмотреть и по-новому показать старые демонстрации. Или же, купив пару лазерных указок, сделать новую красивую и интересную демонстрацию. Этот процесс не останавливается никогда.
Как административно устроена работа кабинета?
Кабинет входит в состав кафедры общей физики. Сейчас обязанности заведующего КФД исполняет Ирина Валентиновна Букато, ранее – Александр Иванович Слепков. В кабинете работают несколько демонстраторов на должностях ведущих инженеров-механиков.
«Кабинет физических демонстраций – это большое помещение, серьезная ответственность, и нашему небольшому, но дружному коллективу удаётся поддерживать в нем порядок», – отметил Алексей Валентинович.
Немногим студентам удается побывать в кабинете физических демонстраций. Можно ли сюда попасть на экскурсию?
Кабинет физических демонстраций – служебное помещение, поэтому вход ограничен. Мы как сотрудники негативно относимся к тому, что в нем находятся посторонние люди без конкретной цели. Если говорить про экскурсии, то да, случаются. Выпускники, которые собираются на физическом факультете, с радостью посещают физический кабинет. И даже просят провести им небольшой экскурс в прошлое, показав яркие и запоминающиеся опыты. Следует заранее согласовывать какие-либо мероприятия с заведующим физическим кабинетом, и мы организуем экскурсию, возможно, с показом небольших экспериментов.
Про кабинет физических демонстраций рассказал старший преподаватель кафедры общей физики, кандидат педагогических наук Селиверстов Алексей Валентинович.
Команда Медиацентра факультета