Конспекты по физике
Физика в познании вещества, поля, пространства и времени.
Тема 1. Ч Т О И З У Ч А Е Т Ф И З И К А.
Любое природное явление в окружающем нас мире имеет множество характеристик и признаков.
Физика как экспериментальная наука возникла из астрономии, фиксировавшей закономерность и повторяемость в движении звезд и планет.
Астрономы фиксировали и классифицировали данные своих наблюдений и, что особенно важно, проводили измерения. На результатах этих измерений строились количественные объяснения основных закономерностей движения небесных тел.
Начало физике положил итальянский ученый Галилео Галилей, поставивший первые физические эксперименты и предложивший теоретическое объяснение движения тел. До Галилея, изучение движения основывалось на чисто философских выводах и было описательным.
Физика– наука о наиболее общих и фундаментальных закономерностях, определяющих структуру и эволюцию материального мира.
Физика, как и любая другая наука, основывается на количественных наблюдениях.
Изучая падение тел разной массы, Галилей не просто наблюдал за их движением, но и измерял высоту, с которой падают тела, и определял время их падения.
В результате измерений Галилеем были получены количественныесоотношения между величинами. Только с их помощью Галилею удалось объяснить закономерность падения тел на Землю.
Какова роль астрономии в возникновении физики как экспериментальной науки?
Что является предметом изучения физики?
Почему именно Галилео Галилей считают первым физиком?
Тема 2. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КАК ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ ОБ § 2 ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ.
Диапазон восприятия органов чувств.
Органы чувств человека являются источником информации об окружающем мире и обеспечивают необходимый уровень адаптации человека к возможным изменениям внешней среды.
К органам чувств человека относятся:
Вместе с тем органы чувств ограничивают возможности познания человеком природных явлений из-за сравнительно узкого диапазона восприятия.
Органы осязания не позволяют отличать друг от друга достаточно мелкие шероховатости и различать слабые раздражители и обеспечивают лишь режим биологического выживания организма.
Рецепторы вкуса чувствительны только к ограниченному набору химических соединений и веществ, потребляемых организмом.
Органы обоняния реагируют лишь на некоторые газы, пары и их смеси в узком диапазоне концентрации.
Частотный диапазон сигналов, принимаемых органами слуха человека, ограничен 16 Гц – 20 000 Гц.
Через орган зрения (глаз) человек получает наибольший объём информации по сравнению с другими органами чувств. Однако человеческий глаз воспринимает лишь видимый свет ограниченный чрезвычайно узким диапазоном длин волн. Крайне невелика и разрешающая способность глаза: минимальный размер объекта, различаемого глазом, оказывается порядка микрона.
Органы чувств и процесс познания.
Ограниченный объём информации, получаемый человеком от каждого органа чувств, приводит к неоднозначным и противоречивым представлениям о структуре окружающего мира. В этих условиях дополнительную информацию можно получить лишь с помощью экспериментальных установок, существенно расширяющих диапазон принимаемых информационных сигналов, и парадоксальных физических теорий, адекватно описывающих основные закономерности физических явлений.
Почему диапазон восприятия органов чувств человека достаточен для адаптации к жизни в земных условиях?
Почему ограниченность диапазона восприятия органов чувств препятствует формированию научных представлений об окружающем мире?
Чем ограничен диапазон восприятия органов осязания, вкуса, обоняния и слуха?
Что компенсирует недостаток восприятия органов чувств человека при формировании представлений о структуре окружающего мира?
есмотря на ограниченный диапазон восприятия органов чувств, человек сумел определить структуру вещества и понять природу многочисленных эффектов вне этого диапазона.
Тема 3. ЭКСПЕРИМЕНТ. ЗАКОН. ТЕОРИЯ.
Особенности научного эксперимента.
Суть любого научного эксперимента состоит в наблюдении явления и получении данных, его характеризующих.
Классификация и анализ экспериментальных данных выявляют характер изменения наблюдаемых величин или их постоянство. Результаты таких исследований формулируются в виде определенных закономерностей.
Физический закон – описание соотношений в природе, проявляющихся при определенных условиях в эксперименте.
Особая ценность получаемого из опыта закона состоит в том, что с его помощью часто можно описать не только изучаемое явление, но и ряд других явлений и экспериментов. Объяснить явление помогают основные компоненты физической теории:
Интуиция, воображение, догадка.
Научная гипотеза является предположением о том, что существует связь между известным и вновь объясняемым явлением.
Научная теория содержит постулаты, определения, гипотезы и законы, объясняющие наблюдаемое явление.
Любая физическая теория является некоторым приближением к реальности.
Результаты теории постоянно проверяются экспериментом, являющимся критерием правильности теории.
Фундаментальные физические теории.
Особенностью фундаментальных физических теорий является их преемственность:
Классическая механика справедлива для описания движения тел, скорость которых много меньше скорости света.
С помощью теории Ньютона нельзя описать процессы в микромире, которые активно использует современная электроника, компьютерная техника, новые технологии.
Ни одна физическая теория не может быть признана окончательной и верной навсегда. Всегда существует вероятность, что новые наблюдения потребуют уточнения теории.
Что называется физическим законом?
В чем ценность фундаментальных законов?
Перечислите основные компоненты физической теории.
Что означает преемственность фундаментальной физической теории?
Почему эксперимент является критерием правильности физической теории?
Источник
9 ограничений человеческого восприятия и их влияние на наше видение мира
Источник перевод для mixednews – Cowanchee
У каждого человека есть свои пределы. Вы можете бежать только с такой скоростью, прыгать вот на такую высоту, столько времени продержаться без воды. Но каковы наши пределы относительно пяти наших чувств, с помощью которых мы воспринимаем и понимаем наше окружение?
Вот список из десяти ограничений человеческого восприятия, которые имеют непосредственное воздействие на то, как мы понимаем мир.
Зрение
Около четверти всего человеческого мозга вовлечено в обработку визуальной информации – больше, чем какого-либо другого чувства. Зрение – это, пожалуй, наиболее изученное из пяти человеческих чувств, и сообщество нейрофизиологов заявляет, что о зрении известно больше, чем о любой другой сенсорной системе.
9. Поле зрения
Пара здоровых человеческих глаз имеет суммарное поле зрение приблизительно в двести градусов по горизонтали – сто двадцать из которых видят оба глаза, что приводит к возникновению бинокулярного зрения – и сто тридцать пять градусов по вертикали (однако эти значения имеют тенденцию снижаться с возрастом). Такой охват объясняется тем, что оба наших глаза находятся более-менее на передней части головы, а не по её сторонам.
[blockquote_note]Расположение глаз по бокам головы часто встречается среди травоядных, и хотя это сильно увеличивает суммарное поле зрения животного, часто это приводит к потере остроты бинокулярного зрения. [/blockquote_note]Но если ваша главная забота – избежать того, чтобы вас съели (вместо того, чтобы точно разглядеть, что же именно пытается вас съесть), то это вполне честный размен.
8. Угловое разрешение
Угловое разрешение – это один из терминов, который используется для описания способности оптического устройства различать очень мелкие детали. И если вы хотите поговорить о самой мелкой вещи, которую способен разглядеть человеческий глаз, то это имеет смысл делать именно в терминах углового разрешения.
Угловое разрешение обычно измеряется в таких единицах, как угловые минуты и угловые секунды, которые означают 1/60 и 1/3600 часть одного градуса вашего поля зрения соответственно. [blockquote_fact]Обычно человеческие глаза имеют угловое разрешение около одной угловой минуты плюс минус несколько секунд. [/blockquote_fact]Если вы нарисуете на листе бумаги линию шириной в треть миллиметра и поместите его на расстояние вытянутой руки, линия покроет примерно одну угловую минуту вашего поля зрения.
7. Слепое пятно
Человеческий глаз изнутри выстлан слоем фоторецепторов, которые воспринимают свет. Визуальная информация, полученная этими рецепторами, передаётся в мозг по оптическому нерву. Но сам оптический нерв проходит сквозь часть фоторецепторного слоя внутри глаза, создавая маленькое безрецепторное пятно, которое не способно воспринимать свет.
Обычно это не имеет значения. У нас есть два глаза, и наш мозг весьма хорошо справляется с обработкой визуальной информации, полученной от каждого глаза, тем самым закрывая разрыв, остающийся на месте слепого пятна. [blockquote_note]Проблемы начинаются, когда вам приходится полагаться только на один глаз.[/blockquote_note]
6. Видимый спектр
Это, пожалуй, самое известное ограничение человеческой сенсорной системы – обычный человеческий глаз способен воспринимать только свет с длиной волны между 390 и 750 нанометрами. Конечно, называть это «видимый» спектр несколько некорректно, поскольку множество животных способно воспринимать свет с частотами, выходящими за эту относительно узкую часть электромагнитного спектра.
Слух
Часто упоминаемый наряду со зрением как одно из наиболее важных человеческих чувств, слух является важной частью многих процессов, от коммуникации до избегания угрозы.
5. Диапазон слуха
Среди молодых здоровых людей диапазон частот, которые может услышать их ухо, составляет приблизительно 20-20000 Герц, однако верхний предел этого диапазона имеет тенденцию достаточно стабильно снижаться с возрастом.
4. Абсолютный порог слуха
Ваш абсолютный порог слуха – это самый тихий звук, который ваше ухо способно уловить в условиях отсутствия других звуков, которые могли бы его замаскировать. Этот порог варьируется от человека к человеку, изменяется с возрастом, и сильно зависит от частоты самого звука. А также он гораздо тише, чем вы могли себе представить.
Вкус и обоняние
Два этих чувства полагаются на различные сенсорные органы, но тесно связаны между собой; когда кто-либо теряет, к примеру, своё обоняние, его восприятие вкуса резко снижается.
3. Ограничения в дегустации вин
Вкус – это, пожалуй, самое слабое из человеческих чувств. Это то, о чём мы только что говорили – ваша способность «чувствовать» вкус вина, к примеру, больше зависит от вашего обоняния.
Для описания ограничений человеческого вкуса можно привести следующую историю.
Однажды был поставлен следующий эксперимент: 57 экспертам-дегустаторам вин были предложены два бокала того, что выглядело как белое и красное вино. На самом деле, это было одно и то же белое вино, только подкрашенное нейтральным красным пищевым красителем. В результате эксперимента ни один из экспертов не сумел определить, что вино в одном из бокалов не является красным.
2. Супервкус
Существуют свидетельства того, что в мире встречаются люди с супервкусом – то есть имеющие невероятно высокую чувствительность к так называемым «базовым вкусам», а именно: горькому, сладкому, кислому и солёному.
Эти люди с супервкусом были впервые обнаружены Линдой Бартощук (пионером в области психофизики), которая продемонстрировала, что их чувствительность к вкусу связана с большей плотностью так называемых грибовидных паппиляров, бугорков на языке, содержащих вкусовые рецепторы.
Осязание
[blockquote_fact]Чувство осязания весьма сложно, и включает в себя большой спектр ощущений – от ощущения давления, до щекотки и температуры. [/blockquote_fact]Большинство из этих ощущений и стоящих за ними механизмов до сих пор практически неизвестны, но предположительно в них участвуют несколько разновидностей нервов в коже, способных реагировать на разные формы воздействия. Так называемые «дисковидные рецепторы Меркеля», к примеру, участвуют в восприятия давления; а «корпускулы Руфини», как считают, участвуют в восприятии растяжения.
1. Двухточечное различение
Что точно известно о чувстве осязания – так это то, что оно наиболее остро в тех регионах тела, где плотность чувствительных нейронов наиболее высока. Один из простейших способов продемонстрировать эту связь – тест на двухточечное различение. Вам потребуется партнёр, но это весьма простой эксперимент, разработанный нейрофизиологом Марджори А. Мюррей:
Согните металлическую скрепку в форме буквы U с концами на расстоянии около двух сантиметров. Убедитесь, что концы находятся на одном уровне друг с другом. Легонько прикоснитесь концами скрепки к коже на тыльной стороне руки вашего субъекта. Он не должен смотреть на тот участок кожи, к которому вы прикасаетесь. Не давите слишком сильно! Удостоверьтесь, что оба конца скрепки касаются кожи одновременно. Спросите человека, чувствует ли он одно или два касания. Если он говорит, что чувствует одно касание – разведите концы скрепки ещё немного и снова прикоснитесь к тыльной стороне его руки. Если же он говорит, что чувствует два касания – сведите немного концы и протестируйте снова. Измерьте расстояние, на котором ваш подопытный заявляет о двух касаниях.
Попробуйте провести тест двухточечного различения на разных участках тела (пальцы, щёки, лоб, стопа, живот, спина и так далее), и сравните расстояния, необходимые для получения ощущения двух различных точек касания для каждой части тела. Когда вы закончите, ваши результаты должны быть схожи с теми, что приведены в этой таблице.
[blockquote]Рецепторы в нашей коже НЕ распределены равномерно по поверхности нашего тела[/blockquote] — пишет Мюррей.
Некоторые участки, например наши пальцы и губы, имеют больше осязательных рецепторов, чем другие части нашего тела – к примеру спина. Это является одной из причин, почему мы более чувствительны к прикосновению к нашим пальцам или лицу, чем к нашей спине.
Источник
Органы чувств как источник информации об окружающем мире
Разделы: Физика
 | Степной травы пучок сухой, Он и сухой благоухает! И разом степи надо мной Все обаянье воскрешает… |
Аполлон Майкэв «Емшан»
Мир, полный красок, звуков и запахов дарят нам наши органы чувств
Вероятно, в первый период существования жизни на Земле наша планета представлялась живым существам совершенно темным беззвучным миром. Постепенно они научились ощущать запахи, вкус, тепло и холод, прикосновения, приобретя тем самым осязание, обоняние, вкус – первые внешние чувства. С их помощью древние организмы искали пищу, уходили от опасностей. Постепенно первым существам открывался мир красок и звуков. Животные приобретали защитную окраску, научились тихо подкрадываться к добыче или затаиваться от врага. Все совершеннее становилось их восприятие, все разнообразнее воспринимаемый ими мир живой природы.
Представим себе, что человек стоит на берегу моря. Ветер бросает ему в лицо соленые брызги. Перед ним – бескрайняя синева и золотое солнце.
Он слушает шум моря, вдыхает его неповторимый запах. Человек чувствует себя сильным и счастливым, ощущает каждый свой мускул, все свое тело, крепко стоящее на земле. В его мозге рождается единый образ – море, который он уже никогда не забудет.
1. ОРГАН ЗРЕНИЯ
Через орган зрения человек получает наибольший объем информации по сравнению с другими органами чувств. «Стянутая рыбачья сеть, закинутая на дно глазного бокала и ловящая солнечные лучи» – так представил мудрый грек Герофил сетчатку глаза. Сетчатка, как доказал ученый, – именно сеть и именно ловящая… отдельные, единые и неделимые кванты лучистой энергии Солнца. Квантовый характер поглощения и возникновения излучения установлен в настоящее время для всего диапазона электромагнитного спектра. Впервые гипотезу о возникновении излучения порциями энергии высказал в 1900 г. ученый Планка (1858–1947 гг.) (рис.1).
По чувствительности глаз приближается к идеальному физическому прибору, т.к. нельзя создать прибор, который зарегистрировал бы энергию меньше одного кванта.
где h – постоянная Планка, равная 6,624*10 –27 эрг*с
v – частота излучения, с –1
Этим уникальным свойством глаза воспользовались ученые – пионеры атомной и ядерной физики. Уже столетия наука изучает глаз, открывает все новые его свойства и тайны. Неразгаданной пока тайной, одной из самых трудных и неизученных проблем современной физиологии органов чувств является цветное зрение. Совершенно неизвестно, как мозг расшифровывает приходящие к нему сигналы о цвете.
Рис.2. Глаз человека.
Глаз – это сложная оптическая система (рис.2). Световые лучи попадают от окружающих предметов в глаз через роговицу. Роговица в оптическом смысле – это сильная собирающая линза, которая фокусирует расходящиеся в разные стороны световые лучи. Причем оптическая сила роговицы не меняется и дает всегда постоянную степень преломления.
Склера является непрозрачной наружной оболочкой глаза, соответственно, она не принимает участия в проведении света внутрь
глаза.
Доказано, что оптика глаза – всего лишь окно, в которое влетают кванты света; что сетчатка глаза и мозг делают полученное изображение четким, объемным, цветным и осмысленным (рис.3).
Рис.3. Оптика глаза
Но глаз человек не может воспринимать излучение сверх высокой интенсивности и различать короткие сигналы (длительностью до 0,05 с.).
Принято считать, что средний человеческий глаз в средних условиях дневного освещения воспринимает чрезвычайно узкий (по сравнению со спектром возможных излучений) диапазон длин волн: от 380 до 780 нм (1 нанометр = 10–9м) или (0,38 ?0,78 мкм).
Очень невелика и разрешающая способность глаза: минимальный размер объекта, различаемого глазом, оказывается порядка одного микрометра (10–6м). Поэтому мир мы видим таким, каков он есть на самом деле, а новые методы и идеи физики, математики, химии, биологии – залог грядущих открытий в этой области.
2. ОРГАНЫ СЛУХА. ЗВУК. РЕЗОНАНСНАЯ ТЕОРИЯ СЛУХА
Мир наполнен самыми разнообразными звуками. Шум ветра и волн, раскаты грома и стрекотание кузнечиков, пение птиц и голоса людей, крики животных и звуки движения транспорта – все эти звуки улавливаются ушной раковиной и вызывают вибрацию барабанной перепонки (рис.4).
Рис.4. Строение уха
Человеческое ухо состоит из трёх частей: наружного, среднего и внутреннего, строение каждого из которых, в свою очередь, представляет довольно сложную систему. Давайте попробуем вместе разобраться в этом сложном процессе, который мы называем «слух».
С помощью ушной раковины мы определяем направление, откуда поступает звук. Наружный слуховой проход – это вытянутый канал, стенки которого продуцируют жидкую субстанцию, более известную нам как сера. Она предназначена для удаления инородных тел и предотвращения попадания различных насекомых за счет специфического запаха. Из-за глубины наружного слухового прохода температура и влажность у барабанной перепонки сохраняются практически постоянными, а последняя сохраняет свою подвижность. В то же время барабанная перепонка хорошо защищена от любых повреждений (табл.1).
Слуховой аппарат человека
| Характеристика слухового аппарата человека | Значение |
| Частотный диапазон звуков, воспринимаемых ухом, Гц | 16–20 до 20000 |
| Частотный диапазон речи, Гц | 1200–9000 |
| Частота звуковых колебаний, к которым наиболее чувствительно ухо, Гц | 1500–3000 |
| Расстояние между правым и левым ухом у взрослого человека, см | ок. 18 |
| Форма барабанной перепонки | Овальная |
| Косточки среднего уха: | |
| Масса молоточка, мг | ок. 23 |
| Масса наковальни, мг | ок. 25 |
| Масса стремечка, мг | ок. 3 |
| Площадь наружного отверстия слухового канала уха, см2 | 0,3–0,5 |
| Площадь барабанной перепонки, см2 | 0,1 |
Через систему звуковых косточек среднего уха звуки превращаются в импульсы и передаются воспринимающим клеткам головного мозга (рис.5).
Как именно мозг расшифровывает эти импульсы и «узнает» звуки, ученым пока неясно.
Рис.5. Передача звука клеткам головного мозга
Но звуки, воспринимаемые человеческим ухом, являются важным источником информации, позволяют легче приспосабливаться к окружающему миру. Что такое звук, как он возникает, распространяется, его параметры изучает специальный отдел физики – акустика.
Звук или звуковая волна может распространяться только в материальной среде, это упругая волна, вызывающая у человека слуховые ощущения. Более 20000 нитевидных рецепторных окончаний, находящихся во внутреннем ухе, преобразуют механические колебания в электрические импульсы, которые по 30000 волокон слухового нерва передаются в головной мозг человека и вызывают у него слуховые ощущения. Колебания воздуха с частотой от 16 Гц до 20 кГц в секунду мы слышим. 20000 колебаний в секунду – это самый высокий звук самого маленького деревянного инструмента в оркестре – флейты – пикколо, а 16 колебаниям соответствует звук самой низкой струны самого большого смычкового инструмента – контрабаса.
Колебания голосовых связок могут создать звуки в диапазоне от 80 до 1400 Гц (табл.2), хотя зафиксированы рекордно низкая (44 Гц) и высокая (2350 Гц ) частоты.
Диапазон частот, соответствующий голосу певца
Голос
Частота, Гц
Голос
Частота, Гц
Баритон Б
Тенор Т
110–400
150–500
колоратурное сопрано
Доказано, что длина и натяжение голосовых связок определяет высоту голоса певца. У мужчин она составляет (18?25) мм (бас – 25 мм, тенор – 18 мм), а у женщин – (15?20) мм.
В телефоне, например, для воспроизведения голоса человека используется область частот от 300 Гц до 2 кГц. Диапазон частоты основных мод колебаний некоторых инструментов приведен на рисунке 6.
Рис.6. Диапазон частот струнных музыкальных инструментов
Первой подлинно научной теорией слуха была теория замечательного немецкого естествоиспытателя, физика и физиолога Германа Гельмгольца (рис.7).
Рис.7. Герман Гельмгольц
Ее называют резонансной теорией, она подтверждалась сотнями опытов, проведенными многими учеными. Но в последние годы, с помощью электронного микроскопа, обнаружились некоторые неточности этой теории, в частности, в восприятии высоких и низких звуков. Гельмгольца и итальянца Корти считают пионерами в изучении слуха, хотя они сделали лишь первые шаги. За последние 100 лет пройден немалый путь к познанию науки о слухе, сейчас идет речь о том, чтобы ее уточнять и развивать дальше. Ведь любая научная теория обязательно должна развиваться, приносить людям новые факты. Таким образом, диапазон восприятия органов слуха ограничен небольшими пороговыми возможностями восприятия малой и большой интенсивности звука, а также малым частотным диапазоном воспринимаемых звуков.
3. ОРГАНЫ ЧУВСТВ КОЖИ
Удивительно приятно подставить лицо свежему ветру! На лице, губах есть множество специальных клеток, ощущающих и прохладу ветра и его давление. Кожа не только наша защита, но и огромный источник информации об окружающем нас мире, притом источник очень достоверный. Часто мы не верим ушам и глазам своим, а ощупываем предмет – хотим убедиться в том, что он есть, узнать, какой он на ощупь. Для всех этих ощущений есть специализированные клетки, неравномерно «разбросанные» по телу.
Ухо воспринимает только звук, глаз – свет, а кожа – прикосновение и давление, тепло и холод, и, наконец, боль. Главное кожное чувство – осязание, ощущение прикосновения. Кончик языка, губы и кончики пальцев обладают самой большой чувствительностью к давлению и прикосновению. Например, на коже кончиков пальцев ощущение прикосновения возникает при давлении всего лишь 0,028 – 0,170 г на мм 2 кожи. Не вся кожа чувствует прикосновение, а только отдельные ее точки, которых около полумиллиона. В каждой точке находится нервное окончание, поэтому даже ничтожное давление передается нерву и мы ощущаем легкое прикосновение (рис.8).
Рис.8. Строение кожи человека
Органы осязания не позволяют отличить друг от друга слабые раздражители и достаточно мелкие шероховатости.
Концентрация вредных жидкостей на коже и диапазон воспринимаемой человеком температуры невелик и обеспечивает только режим биологического выживания организма.
3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
Электрическое сопротивление отдельных участков тканей зависит преимущественно от сопротивления слоя кожи. Через, кожу ток проходит, главным образом, по каналам потовых и, отчасти, сальных желез; сила тока зависит от толщины и состояния поверхностного слоя кожи (см. рис.8).
Кожа — наружный покров тела. Ее площадь составляет около 2 м 2 . Кожа состоит из трех основных слоев. Наружный слой — эпидермис — образован многослойной эпителиальной тканью, которая постоянно слущивается и обновляется за счет размножения более глубоко расположенных клеток. Под слоем эпидермиса расположен слой соединительной ткани — дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, сальные и потовые железы, корни волос, кровеносные сосуды и лимфатические сосуды. Самый глубокий слой – подкожная клетчатка – образован жировой тканью, которая служит «подушкой» для органов, изолирующим слоем, «складом» питательных веществ и энергии.
Основная функция кожи — защитная, предохранение от механических воздействий, препятствие попаданию в организм посторонних веществ, болезнетворных микробов.
Электрическое сопротивление человеческого тела определяется в основном сопротивлением поверхностного рогового слоя кожи — эпидермиса. Тонкая, нежная и особенно покрытая потом или увлажненная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит электрический ток. Сухая, огрубевшая кожа является весьма плохим проводником. В зависимости от состояния кожи и пути тока, а также значения напряжения сопротивление тела человека составляет от 0,5—1 до 100 кОм.
4. ОРГАН ОБОНЯНИЯ
Как можно описать запах свежести, как объяснить разницу между запахом розы и тухлого яйца? Описать можно, если сравнить его с другим знакомым запахом! Есть физические приборы для измерения силы тока и силы света, но нет меры, которой бы можно было определить и измерить силу запаха. Хотя такой прибор очень нужен и современной химии, и парфюмерии, и пищевой промышленности и многим другим отраслям науки и практики.
Мы удивительно мало знаем об естественном органе обоняния, органе, ловящем запахи (рис.9).
Рис.9. Запах одеколона раздражает рецепторы обоняния, затем раздражение передается в мозг
Нет до сих пор теории восприятия запаха, нет и закона. Пока есть только опыты и научные гипотезы, хотя самый первый шаг к познанию запаха был сделан 2 тыс. лет назад. Великий Лукреций Кар (рис.10) предложил объяснение чувству обоняния: всякое пахучее вещество испускает крошечные молекулы определенной формы.
Рис.10. Лукреций Кар
В 1952 г англичанин Джон Эмур сообщил всему миру, что он отобрал семь «формочек», т.е. нашел семь «первичных запахов»: камфороподобный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, острый и гнилостный. Удалось выяснить, какую форму и размер имеют молекулы, связывающие эти запахи.
Многочисленные эксперименты доказывают, что эта гипотеза, вероятно, правильна, но до превращения гипотезы в теорию запаха еще далеко.
В лабораториях ученых решается загадка запаха, тайна чувства обоняния. Решив ее, можно будет не только измерить запах вещества, но и сделать запахи по заказу. А пока известно, что органы обоняния реагируют на некоторые газы, пары и их смеси в узком диапазоне концентрации.
5. ОРГАН ВКУСА
Вкус – понятие сложное, не только язык чувствует «вкусное». Вкус ароматной дыни зависит и от ее запаха. Осязательные клетки в полости рта обеспечивают новый оттенок вкуса, например, вяжущий вкус неспелых плодов.
Вкус во рту воспринимается вкусовыми луковицами – микроскопическими образованиями в слизистой оболочке языка. У человека во рту их несколько тысяч. Каждая луковица состоит из 10?15 вкусовых клеток, расположенных в ней подобно долькам апельсина. Экспериментаторы научились регистрировать слабую биоэлектрическую реакцию отдельных вкусовых клеток, вводя в них тончайший микроэлектрод. Оказалось, что одни клетки реагируют сразу на несколько вкусов, а другие – только на какой-нибудь один.
Но неясно, как мозг разбирается во всей этой массе импульсов, которые несут информацию о вкусе: горьком или сладком, горько-соленом или кисло-сладком. Первая классификация вкусов была предложена М. В. Ломоносовым. Он насчитал семь простых вкусов, из которых сейчас общепринято только четыре: сладкий, соленый, кислый и горький. Это простые, самые первичные вкусы, у них нет никакого привкуса. Разные области языка у человека по-разному ощущают вкус (рис.11).
Рис.11. Восприятие вкуса у человека разными областями языка
На кончике языка находится скопление «сладких» луковиц, поэтому сладкое мороженое надо пробовать кончиком языка. За кислоту отвечает задний край языка, а за соленое – передний его край. Горькую редьку чувствует задняя стенка языка. Но вкус пищи мы ощущаем всем языком. Вместе с горьким лекарством врач приписывает еще какое-нибудь другое, которое отбивает неприятный вкус, т.к. из двух вкусов можно получить третий, не похожий ни на тот, ни на другой. Важнейшая проблема науки о вкусе состоит в отыскании взаимосвязи между молекулярной структурой вкусовой клетки, физико-химической природой вещества и самим вкусом. И на вопрос: «Чем же ограничен диапазон восприятия органа вкуса?» можно ответить, что для него характер на чувствительность только к ограниченному набору веществ и химических соединений, которые потребляет организм человека. Но человек – биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире.
Но человек – биологическое существо, все его органы чувств формировались в течение длительной эволюции, поэтому диапазон их восприятия был достаточным для адаптации к жизни в земных условиях. Но узкий диапазон восприятия органов чувств по сравнению с многообразием природных информационных сигналов всегда был тормозом в развитии научных представлений об окружающем мире (см. Приложение).
6. ОРГАНЫ ЧУВСТВ И ПРОЦЕСС ПОЗНАНИЯ
Человек получает от каждого органа чувств ограниченный объем информации. Поэтому процесс познания окружающего мира можно сравнить с ситуацией, которая возникла в притче о пяти слепых, каждый из которых пытался представить себе, что такое слон.
Первый слепой взобрался на спину слона и считал, что это стена. Второй, ощупывая ногу слона, решил, что это колонна. Третий взял в руки хобот и принял его за трубу. Слепой, который дотронулся до бивня, подумал, что это сабля. А последнему, поглаживающему хвост слона, показалось, что это веревка.
Так и недостаток восприятий чувств должен был привести к противоречивым и неоднозначным представлениям о структуре окружающего мира. Жизненный опыт оказывается недостаточным при изучении явлений, определяемых временными интервалами и пространственными размерами, которые недоступны для наблюдения. В таких условиях дополнительная информация получается экспериментальными установками, с помощью которых можно расширить диапазон принимаемых сигналов, и парадоксальными физическими теориями, описывающими основные закономерности физических явлений. И, несмотря на ограниченный диапазон восприятия органов чувств, человек сумел определить структуру вещества и понять природу многочисленных эффектов вне этого диапазона.
Источник