Cum învăţăm fizica – fragment din noua carte a fizicianului Cristian Presură, „Care e diferența dintre un copil și un laptop? O călătorie personală prin religie, fizică și neuroștiințe”

„Care e diferența dintre un copil și un laptop? O călătorie personală prin religie, fizică și neuroștiințe”, a treia carte a fizicianului Cristian Presură, după bestsellerul „Fizica povestită” și atlasul pentru copii „O călătorie prin univers. Astrofizica povestită”, va ajunge din această săptămână în librăriile din țară.

Într-un interviu pentru Hotnews, fizicianul Cristian Presură spunea că nu e de acord cu perspectiva strict materialistă după care între un copil și un laptop nu e nici o diferență. Politicieni răuvoitori i-au citat trunchiat afirmația, inversând-o și creând în rețelele de socializare o isterie anti-Presură. Această împrejurare a declanșat scrierea cărții de față, mărturie a unui om aflat în căutarea credinței și eșafodaj complex de explicații științifice.

„Durerea și suferința personală mi-au suflat mereu în ureche: poţi nega orice, dar nu poţi nega faptul că tu simţi durerea asta! Desigur, nu pot convinge pe nimeni că «a simţi» depăşeşte limitele materiei, pentru că nu am argumente: este o problemă de credinţă. Odată acceptată această credinţă a durerii simţite, alte întrebări decurg în mod natural una din alta. Dacă simt, ar trebui să existe ceva care simte, nu? Dacă da, ce este acel lucru care simte? Este ceva material sau nu? Poate fi localizat procesul de simţire în creier? Au localizat cercetătorii conştiinţa în creier? De fapt, ce spun ei că este conştiinţa? Călătoria mea personală către aceste răspunsuri trece, în cartea de față, prin religie, fizică şi neuroștiințe.“ — Cristian Presură

Cristian Presură s-a născut în 1971 la Voineasa şi a urmat studiile facultăţilor de electrotehnică şi fizică. A lucrat la Institutul de Fizică Atomică, unde s-a ocupat de instalaţii electrice şi a studiat proprietăţile laserilor cu medii active solide. În 2002 a obţinut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde a caracterizat proprietăţile optice ale sistemelor corelate de electroni. Rezultatele sale s-au concretizat în lucrări publicate în reviste de specialitate: Physical Review B, Physical Review Letters şi Science. În prezent este cercetător la compania Philips, Olanda. S-a specializat în domeniul senzorilor medicali. Împreună cu echipa sa, a inventat şi introdus pe piaţă primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. A publicat mai multe zeci de lucrări şi brevete de invenţie. Cristian Presură are o activitate intensă de popularizare a ştiinţei în limba română, scriind articole pentru ziare, reviste și televiziune. Poate fi urmărit săptămânal cu un nou video pe canalul de youtube „Fizica cu Cristian Presură”.

FRAGMENT DIN CARTE:

Să pornim, în următoarele pagini, într-o călătorie prin universul materiei. Asta pentru că, dacă existenţa divinităţii este dezbătută aprig, nu încape îndoială că trăim lângă o stea „pierdută“ printre miliarde de alte stele. Dacă natura conştiinţei este puţin înţeleasă, cu toţii cădem de acord că suntem făcuţi din atomi. Înainte însă de a discuta despre natura atomilor şi a cosmosului, să spunem câteva cuvinte despre cum ne putem apropia de această ştiinţă care, pentru mulţi, pare „ezoterică“: fizica.

Nu am văzut copil care să nu vrea să se joace cu magneţi sau să nu se mire când vede o fotografie cu cea mai mare stea din cosmos. Este normal, învaţă să descopere lumea în care a apărut. Culmea curiozității şi interesului pentru natura din jur e atinsă în jurul vârstei de 12 ani. La 15 ani intră în clasa a IX-a, acolo unde se loveşte de probleme abstracte cu plan înclinat şi de ecuaţii. Cei mai mulţi elevi au o reacție de respingere şi se îndepărtează definitiv de fizică (cea mai abstractă dintre ştiinţele naturii). Aşa a ajuns să remarce un cititor, aflând despre stelele care explodează: nici nu ştiam că este fizică!

Cred că, pentru a apropia copiii şi elevii de fizică, trebuie să folosim metode nu cu mult diferite de cele folosite de cercetători, cum ar fi Einstein sau Newton: stârnim curiozitatea, imaginăm povestea şi, mai târziu, reconstruim ecuaţiile ei. Iar primele două etape sunt atrăgătoare pentru copii. Curiozitatea este scânteia care, odată ce pătrunde în creier, declanşează o reacţie în lanţ. Să ne amintim vorbele lui Plutarh: „Mintea unui copil nu este un vas ce trebuie umplut, ci un lemn care trebuie aprins cu o scânteie.“

Curiozitatea lui Einstein a fost trezită când avea 12 ani, citind despre cum ar fi să circule „nu cu viteza căruţei sau a minunatelor trenuri, ci cu viteza telegrafului“. De aici a dezvoltat peste ani teoria relativităţii, imaginându-și că merge cu viteza luminii, care este viteza semnalelor telegrafului. La fel s-a întâmplat cu Newton care, privind mărul în cădere, a fost curios să afle de ce Luna nu cade şi ea. A descoperit apoi teoria universală a gravitaţiei și faptul că, paradoxal, Luna „cade“ continuu spre Pământ, ajungând să orbiteze în jurul lui.

Priviţi cât de curioşi sunt copiii mici: de îndată ce pun mâna pe un aparat de fotografiat, fotografiază tot ce este în jur, din unghiuri la care noi nu ne-am fi gândit. La fel ca ei, să privim şi noi lumea din jur cu alţi ochi: o scânteie sau o adiere pot fi indicii ale unor secrete bine ascunse. Acesta este, în esenţă, rolul laboratoarelor de fizică din școală : de a ne trezi curiozitatea, de a scoate în evidenţă acele procese rare care ascund fenomene noi. De multe ori experimente simple, cum este cel cu pieptenele frecat care atrage apoi hârtiuţe, sunt suficiente. Fenomenele electrice care apar în pieptene se datorează faptului că atomii se sparg în componentele sale atunci când pieptenele e frecat. Vedeţi cum, pentru a sparge atomi şi a pune în evidenţă noi legi ale naturii, nu e nevoie neapărat de laboratoare de milioane de euro: experimentele se pot face şi în sufragerie.

Aşa cum ştim de la copii, curiozitatea e satisfăcută prin poveşti. Acesta este al doilea pas. Înainte de a ne arunca în explicaţii complexe sau ecuații, trebuie să spunem o poveste simplă a curiozităţii observate. O poveste cât mai simplă dacă se poate, în cuvinte obişnuite, imagini şi exemple din imediata apropiere a celui care ascultă. De exemplu, povestea câmpului magnetic vizualizat cu pilitură de fier, care acționează magic la distanță. Părinţii se plâng de multe ori că, în loc să înveţe din manual, copiii stau pe internet urmărind înregistrări pe YouTube. Adevărul este că acestea sunt populare tocmai pentru că spun poveşti atrăgătoare pe înţelesul lor.

Din păcate, legile naturii nu au fost scrise în limba română, altfel le-am fi aflat din poveștile bunicii sau din romanele lui Sadoveanu. Limbajul naturii este matematica, iar aceasta e o limbă nouă pentru oricare dintre noi. Cine n-o învaţă nu va putea avansa în înţelegerea ştiinţei. Este cazul pseudoştiinţei, care imaginează poveşti dincolo de cadrul natural al ştiinţei, dar falsitatea lor se recunoaşte în cadrul matematic care fie lipseşte, fie este incoerent. De aceea, al treilea pas şi cel mai dificil, care nu apare mereu în prezentarea ştiinţelor (dar nici nu trebuie neapărat evitat), îl reprezintă ecuaţiile matematicii.

Metoda de a introduce ecuațiile poate urmări firul poveștii. Astfel, „personajele“ poveștii devin litere şi cifre, iar ecuațiile se reconstruiesc folosind „acțiunea“ poveștii. Cu cât „personajele“ și „acțiunea“ sunt mai clare, cu atât povestea e mai inteligibilă, fenomenul mai bine descris, iar ecuaţiile se reconstruiesc în mod natural. Procedând așa, înainte de a ne arunca în rezolvarea ecuaţiilor, vom şti nu numai ce înseamnă fiecare literă, dar mai ales ce reprezintă ea. A spune, de exemplu, că forţa este un vector, nu-i suficient. Trebuie să înţelegem că are o mărime şi o direcţie.

Pasul final (dacă vrem să ajungem acolo) este rezolvarea setului de ecuații. Și aici însă este un secret, pe care îl ştie oricine iubeşte matematica: ea trebuie privită ca un puzzle sau ca un rebus, nu ca o serie de „reţete oarbe“ de rezolvare. Elevii se pierd la matematică atunci când învaţă un set de metode pe care le aplică orbeşte, fără a înţelege de ce se folosesc în felul acela sau la ce ajută.

Faceți un test și daţi-le elevilor un sistem de ecuaţii, fără o metodă de rezolvare. Spuneţi-le că pot face ce vor ei, rămânând în cadrul legilor matematicii. Pot înmulți cu termeni în ambele părţi ale ecuaţiilor, pot aduna ecuaţiile între ele, le pot scădea, pot face cu adevărat orice vor, atât timp cât respectă regulile matematicii. După multe încercări, vor reuşi să rezolve singuri ecuaţiile. Pentru că au ajuns la rezultat singuri, se vor bucura ca atunci când rezolvi un puzzle sau rebus. Cu atenţie, vor recunoaşte în demonstraţia lor şi o „metodă“. Pe viitor, vor şti foarte bine să rezolve ecuaţii, pentru că au descoperit „metoda“ ei înşişi, iar bucuria descoperirii li se întipăreşte în memorie.

Între poveşti şi ecuaţii există aproape mereu o tensiune, care se remarcă cel mai bine în structura manualelor de fizică. Obligate să se supună unei liste de cerinţe prea lungi din partea ministerului, manualele de fizică au puţine „poveşti“, abia reuşind să introducă termenii de specialitate, pentru ca apoi să sară direct la ecuaţii, din lipsă de spaţiu. De aceea mulți elevi se îndepărtează de fizică de îndată ce sunt forţaţi să rezolve probleme pe care nici nu le înţeleg.

Popularizarea ştiinţelor exacte nu trebuie să parcurgă neapărat toate etapele de mai sus. Ea se poate opri chiar și la primul pas, curiozitatea. De multe ori, e suficient să fie „aruncate“ în spaţiul public anumite lucruri interesante; cel care le află, mirat, va căuta singur mai departe. În același timp, ecuațiile nu trebuie neapărat evitate, deşi acest lucru depinde și de cunoștintele cititorului. În esență însă, curiozitatea, povestea şi ecuaţiile sunt coloana vertebrală a comunicării ştiinţei. Și, atunci când vezi că înţelegi cu mintea ta lucruri pe care Einstein le-a descoperit, nici nu mai vrei să te oprești!