Тележка против ветра, или Сильный шаман

[fregimus]

Размышления под сенью одной физической задачи для 8-го класса.

В useless_faq очень интересно решали очень интересную физическую задачку (кто хочет сам подумать — пока не смотрите, там сразу ответ):

Возьмем тележку с ветряком, приводящим в действие колеса, и направим ее против ветра. Сможет ли она двигаться против ветра? Какой максимальной скорости она достигнет? Нет ли здесь вечного двигателя: ведь, разгоняясь против ветра, тележка увеличивает скорость и относительно потока воздуха, а, значит, ветряк крутится еще быстрее…

Решение там есть в комментариях. По поводу собственно физики я могу написать здесь в комментариях, если вопросы будут — спрашивайте, пожалуйста, я с удовольствием отвечу. Но сейчас мне интересно поразмышлять не над задачей, а над тем, как ее решали. Интереснее почитать чужие ответы. Интуиция моментально подсказывает, что тележка не поедет. Чрезвычайно занятно, как ие здравый смысл играет с людьми злые шутки. Показательно количество немедленно ответивших, что если бы тележка поехала, то это нарушило бы закон сохранения энергии (в открытой-то системе!).

Ведь здравый смысл — продукт немыслительной части сознания, это готовый штамп, выдаваемый для быстрого разрешения ситуации. Здравый смысл помогает нам отскочить в сторону, когда на нас летит камень, так что без здравого смысла никуда. Если пытаться вычислить траекторию камня из физики, то никак не успеть — убьет! А с помощью здравого смысла мы знаем без вычислений, что он летит на нас. Это знание ниоткуда и поставляет система быстрого сопоставления ситуации с уже заученными ранее. Она же дает нам заземление в реальности (отпущенный предмет падает вниз — такое же знание).

Но вот при решении задач, вообще при научных занятиях это штука чрезвычайно вредная, с рельсов может свести моментально. Систематическое образование дает и умение, и привычку думать систематически. При размышлении над задачей, которой нет готового штампа-решения, здравый смысл будет выдавать неподходящие штампы, и их приходится ловить и отвергать, и успевать вовремя, пока они не заняли место решения. Висцеральное воззвание к закону сохранения энергии и воззвание к лесным духам — одно и то же.

Ум человека слабо приспособлен к строгому логическому поведению — оно не требуется в обычной жизни. Логика — это искуственная система, разработанная людьми, а вовсе не врожденное качество человеческого ума; ей надо учиться, иначе логического мышления и не появляется. Тем не менее, копирование логического мышления других есть возможно, с выработкой своей собственной логики, в пределе — «идентичной натуральной», то есть полноценно правильной системы мышления; логика постижима здравым смыслом, развивающимся среди логически мыслящих вслух соплеменников.

Возвращаясь к решению задачи, еще познавательно, как некоторые очень долго настаивали на своих заблуждениях, и, похоже, так и не позволили себя переубедить.

Удивительно (а почему это удивительно?), но один человек специально вернулся ответить, как он был неправ. Меня всегда удивляло желание очень многих выйти из спора любой ценой правым, а вот когда человек признает свои ошибки, да еще не под давлением, без выгоды, а просто пишет, что он был неправ и понял, где его ошибка, и ему было интересно понять, что он был неправ — вот такие редкие случай вызывает у меня жгучие пароксизмы респекта. А ведь это, казалось бы, должно быть нормой среди мыслящих.

А почему это такая редкость? Что думает некто, уперевшись насмерть в своей неправоте? Магическое заклинание мира? Например, «если я буду упорно стоять на своем, то реальность поменяется на такую, на какой я настаиваю — ведь я очень сильный шаман»? Вот интересно, ведь вы сталкивались с таким, и я тоже. Почему так делают?

Comments

[(Anonymous)]

Fregimus: "Ну, колес-то мы все-таки наблюдаем куда больше, чем их бывает в природе. Не думаю, что это такой уж сильный аргумент. Затем, по условиям задачи, тележка может ходить и на лыжах, и на ногах. Почему-то это не делает задачу для меня более естественной и интуитивной. :-))"

Если эта интуиция - врожденная, то как-то скорректировать ее путем обучения довольно трудно (хотя в определенных пределах - можно). Многие животные умеют манипулировать палками, и свойства рычагов у них явно "прошиты в ПЗУ". Возможно, что и у нас тоже :)

А что касается этой задачи, то как раз можно придумать простую рычажную конструкцию, которая будет "шагать" против ветра, и это будет очевидно на интуитивном уровне, без всякой математики. Возьмем несимметричный рычаг, который может вращаться вокруг вбитого в землю колышка - оси. Если к более короткому плечу рычага привязать парашют, под действием ветра рычаг повернется, и длинное плечо окажется спереди. Теперь перенесем ось и парашют ближе к переднему концу, и "шаг" повторится. Конечно, надо принять, что на перенос колышка и парашюта тратиться пренебрежимо мало энергии.

Кстати говоря, во всех механических вечных двигателях есть колеса, я не припомню ни одной чисто рычажной конструкции :)

[fregimus.livejournal.com]

Если эта интуиция - врожденная, то как-то скорректировать ее путем обучения довольно трудно (хотя в определенных пределах - можно). Многие животные умеют манипулировать палками, и свойства рычагов у них явно "прошиты в ПЗУ". Возможно, что и у нас тоже :)

Сейчас уже можно сказать, что это практически исключено, нет никакого у человека врожденного опыта. Много пишет об этом популярно wolf_kitses — почитайте его обязательно, прежде чем делать такие предположения, ни на чем не основываясь. Обратное подтверждено десятками экспериментов. У муравьев даже нет прошитой программы, а Вы о людях… Свойства рычагов в ПЗУ ни у кого не прошиты, разумеется, зато очень доступны для изучения в природе: неловко наступил на один конец лежащей на кочке палки — получил другим концом в лоб.

Насчет «многих» животных — Вы явно преувеличиваете. Высшие обезъяны могут — больше не знаю, кто бы мог. Имея в виду не врожденное использование рычагов (в конце концов, ноги у всех — рычаги, не будем же мы из-за этого говорить, что все животные и насекомые умеют применять рычаг), а способность применить рычаг вне себя, и не на рефлекторном уровне, а все-таки выше (хотя бы подглядеть и «собезъянничать»). На это мало какие животные способны: рычаг — все-таки очень сложное устройство.

[(Anonymous)]

Fregimus: "Сейчас уже можно сказать, что это практически исключено, нет никакого у человека врожденного опыта"

То, что у людей есть врожденный опыт, доказано экспериментально. Например, только что открывшие глаза младенцы знают, как выглядит человеческое лицо, и уверенно отличают его от любого другого изображения. Многие люди панически боятся пауков и змей, в том числе и совершенно безобидных. Кстати, шимпанзе тоже панически боятся змей, причем даже в том случае, если ни разу в жизни не видели змею. Домашние кошки тоже обладают таким "данным свыше" знанием. Если у Вас есть дома кот, покажите ему извивающийся шланг от пылесоса. Эффект превзойдет все Ваши ожидания :)

Fregimus: "Много пишет об этом популярно wolf_kitses — почитайте его обязательно, прежде чем делать такие предположения, ни на чем не основываясь. Обратное подтверждено десятками экспериментов. У муравьев даже нет прошитой программы, а Вы о людях… Свойства рычагов в ПЗУ ни у кого не прошиты, разумеется, зато очень доступны для изучения в природе: неловко наступил на один конец лежащей на кочке палки — получил другим концом в лоб."

За ссылку спасибо. Мое знакомство с инстинктивным поведением исчерпывается в основном книжкой Конрада Лоренца "Обратная сторона зеркала" (совершенно потрясающая, кстати говоря) и "Основами зоопсихологии" Фабри. Так что я действительно в этой области не специалист, хотя она меня очень интересует.
А что касается "прошитых программ", то это очень грубая аналогия. Инстинкт - это очень хитрая штука и лишь в отдельных случаях может сравниваться с какой-то компьютерной программой. Что из себя представляет это врожденное знание и как оно "работает", хорошо описано у Лоренца.

Fregimus: "Насчет «многих» животных — Вы явно преувеличиваете. Высшие обезъяны могут — больше не знаю, кто бы мог."

Палки в качестве орудий, кроме шимпанзе, используют дятловые вьюрки и новокаледонские вороны. Насчет последних доказано экспериментально, что это именно врожденное умение, а не приобретенное. Почитать об этом можно тут:

http://vivovoco.rsl.ru/VV/NEWS/PRIRODA/2005/PR_07_05.HTM#12

Ну а раз используют палки, значит, и свойства рычагов в какой-то степени могут знать.

Впрочем, боюсь, что дискуссия на эту тему уведет нас слишком далеко от физических задач и сильных шаманов, по-своему их решающих :). Я с подобными шаманoм сталкивался на своей старой работе в "почтовом ящике", так что тема мне близка и понятна :)

[fregimus.livejournal.com]

Нет-нет, это как раз та самая. Физические задачи меня интересуют куда меньше, увы.

Например, только что открывшие глаза младенцы знают, как выглядит человеческое лицо, и уверенно отличают его от любого другого изображения.
И про это, и про змей и пауков — конечно, это известно очень хорошо. Интересные ислледования делал недавно… м-м-м… Склероз (интересно — найду), там интереснее — младнцы узнают змеиную походку (не изображение/пропорции, а именно образец движение), и не пугаются, а только узнют.

Но если Вы полагаете это возражением, то я коэн про Минского и студента, тренирующего нейронную сеть играть в крестики-нолики начну рассказывать. Впрочем, если Вы думаете, что это подтверждение, отсылка, наверное, к нему же. :-)

Про ворон не знал, спасибо. Посмотрю статью. Про птиц, использующих камешки, чтобы разбить что-то, знаю, но не слышал, чтобы кто-то разбирал на тему врожденности. Если узнаю что-то — напишу сюда же.

Ну а раз используют палки, значит, и свойства рычагов в какой-то степени могут знать.
Могут ведь и не знать. :-) Зачем нам гадать-то?