сряда, 3 октомври 2012 г.

"Човешкото тяло: невероятната машина"

...





Мой портрет заснет с мобилния ми телефон.  
Какъв безумен софтуер вече има в телефоните ни!




"Човешкото тяло: невероятната машина"

Приемаме телата си за даденост, докато изпълняват ежедневните си задачи, но под напрежение те са способни на невероятни подвизи. Човекът – тази комплексна машина е еволюирала милиони години. Някои от механизмите й все още си остават загадка. Но днес разполагаме с технологии да изучим човешкото тяло както никога до сега.





" Човешкото тяло: невероятната машина - Чувствителност"


 







"Човешкото Тяло: невероятната машина - Зрението"
(Human Body: Ultimate Machine: Sight)

Защо морските спасители могат да забележат давещ се човек сред стотици плувци? Научаваме защо зрението е сетивото, което ни помага да разберем най-много за заобикалящия свят.












"Човешкото тяло: невероятната машина - Сила"
"Human Body: Ultimate Machine: Strength)

Човешкото тяло е еволюирало да е силно, мощно и издръжливо. Разглеждаме подробно как се е случило това.



http://filmi.ovo.bg/index/choveshkoto_tjalo_neverojatnata_mashina_sila/0-712







"Човешкото тяло: невероятната машина - Мозъкът"
(Human Body: Ultimate Machine: Brain Power)

Мозъкът е център на познание и склад за първичните ни инстинкти. Научаваме как той ни контролира и защо може да причини проблеми ако прегрее или се преумори.



http://filmi.ovo.bg/index/choveshkoto_tjalo_neverojatnata_mashina_mozkt/0-727









"BBC (2012) How sex works":
има го в Колибка







"Живата Машина Човек" - "National Geographic: Incredible Human Machine"

Няма нищо по-познато и в същото време по-мистериозно от човешкото тяло. На Земята живеят повече от 6 милиона човешки тела, всяко от които е съчетание от 100 трилиона микроскопични клетки. В началото на всеки ден всяка човешка машина се впуска в поредица от чудеса и всички клетки, сетива, мускули, кости, сърца, мозъци се обединяват в името на събуждането. Филмът отвежда зрителите на фантастично пътешествие из чудесата на тази уникална жива машина.





 1 част:



 




2 част:





 3 част:

 






Предлагам на вашето внимание и един друг филм на BBC (2002г.): 




...

четвъртък, 30 август 2012 г.

Музиката на простите числа I част.

...


Една приказка разказана от Маркус Дьо Сатой
и записана от мен.


От две хиляди години насам една математическа загадка озадачава най-великите умове на света. Трудността й измъчвала тези дръзнали да се захванат с нея. Но какъв е този „Свещен Граал” на математиката?

Мистерията тормозила учените векове наред е загадката на простите числа.
Изглежда, че те се появяват без какъвто и да било порядък. Сякаш няма закономерност в разпределението им. Векове наред математиците са се опитвали да ги разгадаят.
Тази главоблъсканица обаче става основа и в създаването на компютъра, и в разгадаването на атома – основната единица на материята.
Днес целият финансов свят онлайн зависи от непробиваемостта на загадката на простите числа. Решението на тази загадка може да го докара до срив. Нищо чудно, че предлагат 1 милион долара на този, който я разреши.

Това е разказ за опиталите да разгадаят простите числа.

Заобиколени сме от числа. Те са навсякъде. Не го осъзнаваме, но числата са неизменна част от живота ни. Те ни помагат да разбираме околния свят. Помагат ни да общуваме.
Числата са двигателят на съвременния начин на живот.
Когато пътуваме с кола или самолет, когато гледаме телевизия или си пускаме CD… или вдигаме телефона, или готвим, ние сме зависими от математиката. Без математиката тези неща нямаше да ги имаме.Числата са неразривна част от ежедневието ни.

Най-важни от всички са простите числа.
Но какво представляват простите числа?
Защо са толкова важни?

Всяко дете учи за тях в училище. Просто число се дели само на себе си и на 1.
Но, това което не ни учат, е защо тези числа са толкова важни.

Те са тухлите на математиката. Чрез умножението на простите числа се получават всички останали.

Напр. числото 105 се дели на простото число 3, умножено по простото число 5 , умножено по простото число 7. Всяко число може да се разбие на прости числа.
От простите числа получаваме всички други, както и цялата наука.
Те са водородът и кислородът в света на числата – атомите на математиката.

Нищо чудно, че математиците винаги са били заинтригувани от тях. За математиците простите числа са сърцето на науката.

Простите числа са толкова важни, че природата ги е открила много преди нас.
Ето пример:
В гората на северна Америка живеят цикадии. Те ползват прости числа за еволюционното си оцеляване.

17 г. тези насекоми – цикадиите живеят под земята и се хранят с дървесни корени. И след 17 годишна тишина излизат на повърхността, в гората и се отдават на 6 – седмична „веселба”, издават невероятно силен шум, който подлудява местните. Цикадиите се хранят, чифтосват се, размножават се, снасят яйца и след 6 седмици умират. В гората настава тишина за още 17 години.

Но защо „са избрали” точно 17 години да стоят под земята?
Преди време е имало хищник, който развалял партито им. Той също се появява периодично в гората. Цикадиите „открили”, че ако изберат цикъл от просто число, той няма да се съвпада с появата на хищника възможно най-дълго. Простите числа стават ключ към оцеляването на цикадиите.

Първите хора също открили, че броенето увеличава шансовете им за оцеляване.
При нападение от животно, реакцията или бягство, или нападение. Да се бият или да избягат зависело от преценяването на силите. Жизнено важно е било да се види, чий брой (численост) е по-голям.

Първите разбрали истинската значимост на простите числа били древните Гърци.
Те поставили основите, които математиците надграждат и до днес.
Гърците смятали, че числата са навсякъде. Мотото на Питагорейците било : „Числото е всичко.”

Гърците разбрали умножението. Знаели, че има и числа, които не се делят. Това са простите числа. Библиотеките в древна Гърция се запълвали с таблици описващи все по-големи прости числа. Може би някой древногръцки математик бил решил да стане известен като събере всички прости числа в таблица. Но около 300 год. преди Христа, Eвклид , първият гений в математиката, открил, че това е невъзможно.

Обяснил защо всеки, който опита да го направи ще смята цял живот. Доказал, че простите числа са безкрайно много. Направил го с невероятна логическа находчивост. Евклид се запитал дали е възможно да има краен брой прости числа., които могат да се умножават взаимно и да дават следващото число.

Взел поредицата прости числа 2;3;5 и се запитал може ли всяко число да се получи от умножението на различни комбинации от 2;3; и 5. Евклид измислил как да създаде число, което не може да е образувано от тези три прости числа. Започнал като умножил списъка простите си числа. 2 x 3 = 6 x 5= 30 И тук идва най-гениалната му идея. Добавил единица – 1 и станало числото 31. То не се дели точно на нито едно от трите числа 2; 3 и 5. Винаги се получва остатък 1. Евклид знаел, че всяко число се получава като умножаваме прости числа. А 31? То не се дели на 2, 3 или 5.

Значи в списъка липсвали прости числа. Всъщност и 31 е такова. Евклид открил едно от тях. Но дори да го прибавел в списъка пак можел да направи същото.Колкото и да е голяма таблицата от нея винаги щяли да липсват числа. Така Евклид доказал, че простите числа са безкраен брой. Доказателството е прекрасен пример за математическа логика.

Но има нещо, което Евклид не успява да разбере.
Не открива начин да предвижда кои числа са прости. Не виждал закономерност, която да го ориентира. Ако си представите числата в права редица простите числа се появяват в случаен ред. Изглежда сякаш се появяват произволно като числата от лотарията или часовете на пристигане на автобусите в час – пик.

Възникнал въпросът има ли ред в тяхната поява?

Има ли как да отгатнем кога ще се появи просто число и какъв е принципът им на поява? Бихме ли могли да разгадаем, ако не напълно, то поне достатъчно , за да видим каква закономерност налагат в математиката.Когато се опитваме да предположим кога ще се появи просто число или когато търсим прости формули винаги грешим. Подобно на безбройните звезди в небето простите числа изглеждат пръснати безредно в света на числата. Някои са на групички. Други са отдалечени едно от друго. И изглежда, че няма никаква закономерност и логика на тяхната поява.

Всички мислят, че математиката е да решиш дълги числа и да събираш, но не това значи да си математик.
За мен математикът е най-вече търсач на закономерности.
Целта на математиката е откриването на закономерности, откриването на ред в хаоса от числа, чуването на музиката, която ги свързва.
А от всички числа, простите са най-голямото предизвикателство.
Тази привидна липса на закономерност в реда на простите числа обърква математиците още от времето на Евклид. Надвила е и най-големите умове на последните 2000 години.


Чак в края на 18 век, най-сетне се появява пробив.
Прави го 15 годишен германец, който след време става един от най-великите математици – Карл Фридрик Гаус.

Гаус става звезда благодарение на астрономията.
Новооткритата планета Сириус изчезва от нощното небе скрита в светлината от слънцето. Астрономите се отчаяли. Но Гаус открил математическа закономерност в пътя на Сириус и насочил астрономите къде да търсят изгубената планета. Тя била там, точно където предположил той.

Гаус не се интересувал само от звезди. Истинската му страст били числата.
Той бил вундеркинд и смятал непрестанно. Смятал още преди да се научи да чете.На 3г. възраст поправял баща си в смятането. Като ученик си водел таен дневник на математическите си открития. Но един подарък за 15 – я му рожден ден променя историята на математиката.

Подаръкът е книга с математически таблици . Отзад имало списък, който обсебил младия Гаус – таблица с простите числа.Прекарвал часове с тях опитвайки се да разплете загадката им. Накрая усилията му довели до изключително откритие. Като гледал таблицата 15 годишния Гаус осъзнал, подобно на математиците преди него в простите числа няма ред. Няма как да знаем къде ще се появи просто число на числовата ос. Те се появявали толкова случайно, колкото и печелившите числа на рулетка. Тогава Гаус извършил класически ход в арсенала на математиците.
Когато стане твърде сложно - погледни отстрани.Помисли по друг начин.Задай нов въпрос. Вместо да се пита къде ще се появи следващото просто число, Гаус се запитал колко са простите числа.

Гаус преброявал колко прости числа има на всеки 1000 числа. Правел го постоянно. Казват, че за 15 минути можел да сметне колко са на всеки 1000. И попълвал безкрайни таблици.Така направил заключенията довели до съвременното изучаване на простите числа.

Евклид установил, че броят им е безкраен.

Гауст започнал да смята колко прости числа има на 10, на 100, на 1000, на 10 000 … на 1 0000 000 и така нататък. Колкото по-нагоре стигал, по-рядко се появявали простите числа.

Имало ли начин да се изчисли как намаляват?

Започнал да си мисли, че всичко изглежда случайно като хвърлянето на зарове.
Но, броейки ги, осъзнал, че може да изчисли вероятността да стигне до просто число.
Например от 1 до 100 има 25 прости числа.
Т.е вероятността е 1:4.
От 1 до 1000, вече ставала 1;6
Предположил, че може природата да е избрала простите числа с помощта на зарове с прости числа.


Можел ли Гаус да познае броя на стените на заровете в редицата с по-големите прости числа?

Той продължавал все по-нагоре с изчисленията и започнал да вижда някаква закономерност.
Въпреки случайността от мъглата изплувала изумителна регулярност.
Щом прибавел 0, Гаус виждал, че съотношението се намалява с около 2 пъти.
От 10 000, до 100 000, до 1000 000 шансът за появата на просто число намялава 1:8; 1:10; 1:12.

Ако искаме да изброим простите числа до 10 000, трябвал зар с 8 страни.
Но ако искаме да преброим простите числа до 1000 000, вече трябвало зар с 12 страни.
Сякаш природата избирала простите числа с помощта на зарове, броят на чиито страни се увеличава все повече. Той открил една закономерност.
С нарастването на броя на числата – простите от тях оредяват.
Открил съотношението, с което това се случва.

Така съставил графика на простите числа. Тя била стъпаловидна и се изкачвала с едно стъпало при появата ново просто число.

Но Гаус успял „да се качи” само до някъде. Със заровете възпроизвел втора графика, която изчислявала стълбицата на простите числа до безкрайност.
Вместо да се концентрира върху всеки отделен скок, графиката се опитвала да предвиди цялостната насока на стълбицата. Гаус вярвал, че средния брой прости числа намалява с ясна закономерност.

Това било първото доказателство за някакъв ред.

Математиците преди него разглеждали простите числа по единично, без да искат да чуят цялостната им композиция.

Но чрез своя подход Гаус доловил доминираща музикална тема. Той знаел, че това е само груба сметка на броя на простите числа, но смятал, че е достатъчно близка .
За съжаление обаче, не успял да докаже теорията си.
А за математиката доказателството е всичко.
Математиката не зачита предположения, а потвърждения.
Доказателството за математиката е начинът да стигнеш до същността на нещата. Предимството на математиката е, че щом нещо е математически доказано, то значи е валидно завинаги.

Поради факта, че не успял да го докаже, Гаус запазил откритието си до много по-късен етап от живота си. Той винаги се колебаел дали да публикува идеите си. Предпочитал да ги крие в тайната си тетрадка. Не публикувал по 2 причини. Първо, работел като астроном и математиката му била втора професия. Втората причина била, че никога не публикувам нещо, преди да е бил напълно сигурен в него.

В днешно време, в ерата на интернет, хората публикуват всяка своя идея, независимо дали е ценна или не. Но Гаус бил много взискателен и педантичен към себе си. За него казвали следното: „Той не би представил катедрала, около която още има скеле.”
Резултатите, които публикувал го утвърждават като един от най-великите умове в математиката. Наричан е „принцът на математиците” заради качеството на приноса му и широкообхватността му. Гаус бил и физик. Интересувал се от електромагнетизма.От това дали пространството е плоско. С възрастта обаче, става раздразнителен и усамотен. Уединява се в обсерваторията в Гьотинген. Освен че допълнил таблиците, които му подарили, не успял да разгадае загадката на простите числа, но присъствието му направило малкото градче Гьотинген мека на математиката.

Сред учениците му имало един млад математик, който направил следващият голям пробив в тази насока – Бернхард Риман.

Римън е роден 1826 г. в Хановър. Бил син на пастор. Семейството му било бедно, а той свито и срамежливо дете.Не обичал много да общува с хората. Бил доста затворен и не участвал в игрите с другите деца.

Директорът на училището, в което учел като малък, забелязал, че Риман притежава изключителни математически способности. Дал му достъп до библиотеката, която била с богата колекция математически трудове, които открили нов свят пред Риман. Свят, в който той се чувствал в свои води и уверен. Открил чудесен идеализиран математически свят, в който числата станали негови приятели. В една от тези книги Риман прочел за загадката на простите числа. Казват, че прочел всичките 859 стр. само за 6 дни. След което върнал книгата на учителя с думите: „Това е прекрасна книга, знам я наизус”.

Наученото от Риман разцъфнало по невероятен начин, няколко години по-късно. Привлечен от присъствието на Гаус, 1846 г. Риман отива в Гьотингенския университет.
Математиката се смята за средство за изчисления, за слуга на другите науки.
В Париж по това време математиците строяли кораби и оръдия. Но в Германия, математиката придобива съвършено ново лице.
Математиците навлизат в много по-абстрактен свят изпълнен с нови геометрични фигури и числа. Риман се потопил в революцията на Гьотинген. Докторатът му представил нова теория в абстрактната геометрия, описвана като принос от огромно значение за математиката.

Въпреки академичния си успех Риман риман продължавал да живее уединено. Бил хипохондрик склонен към пристъпи на депресия. Намирал убежище в работата си и се криел зад голяма черна брада. Тази странна затворена личност поела щафетата от Гаус и довела до коренна промяна в ситуацията с простите числа.
1859 г. станала знаменателна в света на математиката. Риман направил фантастично откритие. Работел по математическа формула наречена „Зета функция”
Функцията е нещо като калкулатор. Въвеждате числа от единия край, а от другия край получавате резултат.

Римън осъзнава, че със „Зета функцията” може да построи тризмерен математически пейзаж. Като вълшебно огледало функцията го засмуква от стария свят на числата към непознатото царство на геометрията. Риман се вгледал в огледалото, поел въздух и прекрачил, влизайки в света зад него.


Отначало не знаел, че „Зета функцията” е свързана с простите числа, но оттатък огледалото видял, че контурите на пейзажа създаден от формулата могат да разгадят тайните на простите числа. На изток пейзажът бил обширна равнина, но като погледнел на запад забелязал планинска верига. Една планина спираловидно се губела в безкрайността. Но не върховете на планината били важни. Съкровището, което търсел се криело в долините между тях. На ключови места повърхността на триизмерната графика падала до височина нула също като местата на морско равнище в истински пейзаж. Математиците наричат тези участъци нули. Римън осъзнал, че тези нули са много важни, понеже показали неочаквана връзка с разпределението на простите числа. Връзка, която всеки прекрачил огледалото след Риман смятал за абсолютно изумителна.

Нужен бил огромен скок на въображението да се пусне този мост между света на числата и света на геометрията.

Пробивът на Риман ми дал възможност да добави подхода на Гаус. Гаус използвал заровете с прости числа да предположи броя на простите числа във вселената, но това било приблизително, а математиците обичат точните неща.
Римън открил, че мястото на всяка нула може да кодира предположенията на Гаус.
Сякаш всяка нула създава музикална нота, чиито вибрации насочват предполаганото към по-голяма точност. Комбинацията от всички ноти създава музика, която коригира предположенията на Гаус и дава точния брой прости числа по протежение на стълбицата.
Римън открил, че нулите, които на пръв поглед нямат връзка с простите числа, могат да помогнат да научим как са разпределени те.

Откритието на Риман е съизмеримо с Айнщайновото Е = m x c2.

В построения пейзаж на Риман сякаш простите числа се превръщат в музика. Риман открива ключа към тайните им. Тези нули са това, с което трябва да се борави. Но после той забелязал нещо още по-невероятно. Докато установявал местата на първите 10 нули , открил изненадваща закономерност. Нулите не били разпръснати, а се подреждали в права линия през пейзажа. Риман не смятал за случайно, че първите десет нули вървят по нея. Предполага, че всички нули, безкраен брой също са разположени по тази линия, която нарича – критична права.

Предположението му става известно като хипотеза на Риман.
Какво значение има това за простите числа?

Ако хипотезата на Риман била вярна, значи предположението на Гаус било по-точно отколкото и той си мислел и заровете му разпредяли простите числа правилно.
Като гледаме на простите числа общо, откритието на Риман доказва голяма закономерност в тяхното разпределение. Доказва точността на метода на Гаус и поставя простите числа в оптимална конфигурация.
Показва, че сред тях има един прекрасен баланс.

За мен (това са думи на сатой) откритието на Риман казва нещо красиво за музиката на простите числа.

Ако всички нули са по линията, това значи, че има деликатен баланс между нотите идващи от нулите. Но ако Риман грешал и имало нула извън линията, значи един музикант пречи на целия оркестър.
Но Римън не вярвал да е така, бил убеден, че докъдето и да стигнем, всички нули ще са на линията, което значело, че предположението на Гаус било много близо до броя прости числа.

„Огледалото” на Риман преобрази погледа ни върху простите числа.
Свърза две различни области на математиката - нулите в геометричния пейзаж и простите числа.

Откриването на подобна неочаквана връзка е най-голямата радост за един математик.
Невероятно е да откриеш подобна зависимост между прости числа и нули. Да събереш две отделни части на математиката и да осъзнаеш, че се отнасят за едно и също.
Вълнуващо е, казваш открих две неща, които са свързани, дали това ще ми помогне да реша задача, която други не са успявали.

Риман публикува откритието си в 9 страници през 1859г. Въпреки революционността на откритието му обаче, риман бил колеблив и посочил само, че е вероятно всички нули да са разположени на „критичната права” .
Проблемът бил, че не можел да даде доказателство, но въпреки това статията му носи слава и признание.

Правят го ръководител на математическата катедра. Същата позиция заемана някога от Гаус. Бил популярен и водел активен социален живот, забавлявал се. Много математици са затворени в началото и се отпускат по-късно. Така е и при Риман. Променил е всичко, до което се докоснал. Бил невероятен гений различен от Гаус. Има нещо магическо у него. Гаус покривал цялата област на математиката, Риман бил нещо като магьосник. Риман е смятан за един от най-важните математици. Направил е чудесни открития за простите числа. Най-вече, защото измислил метод, който направил това възможно. Има и голям принос за геометрията. Теорията на Айнщайн за относителността е базирана на откритията на Риман , направени 50 години по-рано. Но Риман не успява да се наслади на успеха. Войната между Прусия и Хановър поглъща Гьотинген. В страха си той бяга в Италия, убеден, че ако остане ще бъде убит. Но три седмици по-късно умира от туберкулоза, едва на 39 г. Риман скоро е признат за един от най-великите математици. Но славата му можела да бъде и по-голяма, ако не била прекалено старателната му чистачка.

Заварила хаос от книжа в кабинета му и хвърлила много непубликувани ръкописи в огъня. Никога няма да узнаем колко близо е бил до доказване на хипотезата си.
Но идеите му хвърлят ръкавицата на следващите поколения.
Сега всеки математик мечтае да докаже, че Риман е бил прав.
Хипотезата му е може би основният въпрос в цялата математика.
Защо задачата е толкова важна?
Отчасти, защото остава нерешена толкова време, отчасти, защото посланието е ясно, отчасти заради основните свойства на простите числа. Вече е станал фундаментален въпрос като пращането на човек на Марс. Проблем, който всеки вижда като поле за опити.

До началото на 20 век, хипотезата на Риман става една от най-големите нерешени математически загадки. Доказателството продължава да убягва, но малко преди първата световна война настъпва пробив.

Не в Гьотинген, а в другия край на Европа.
До началото на 20 век в Англия има застой в областта на математиката. Големите университети остават глухи за революцията изумила континента през 19 век, така че било изненада, че следващото късче от мозайката е подредено в Кеймбридж.
Годфри Харолд Харди е човекът събудил Англия от математическия й сън.
Харди през целия си живот бил обсебен от простите числа. Веднъж казал, че таблици с прости числа били по-приятно четиво на закуска, отколкото футболните резултати, но бил запленен по друг спорт. Страстта му към простите числа се равнявала на тази към крикета и на вечната му битка с бог.

Той отчаяно искал да докаже, че няма бог, но с това само превърнал бог в основен играч в живота си. На крикет ходел с антураж против бог, за да не вали. Дори в хубаво време отивал с 4 пуловера, чадър и куп книжа под мишница, така искал да заблуди бог, че се надява да завали, за да навакса с работата си. Вярвал, че бог, големият му враг ще прати слънце напук, за да осуети плановете му. В една картичка Харди твърдял, че е доказал хипотезата на Риман, но вълнението било краткотрайно. Това била поредната му игричка с бог. Пратил картичката преди тежко и дълги плаване с кораб, като един вид застраховка. Вярвал, че бог няма да позволи да се удави и светът да мисли, че наистина е решил задачата.Основният си принос към загадката на простите числа направил рано.

Риман казва, че по линията има толкова нули, че е много възможно всички да са там.
Харди показал, че има безкраен брой нули по тази линия.
Това било поне частично потвърждение на думите на Риман. Подобен пробив звучи като доказателство на хипотезата, но безкрайността е коварно нещо. И да докажем, че на линията има безкраен брой нули, пак ще останат много, които не са проверени. Дори по-лошо логично погледнато, чисто теоретично може да има много нули извън линията. Нещо като хотел с безкраен брой стаи. Може да проверявате всяка четна и всички да са заети, но макар че сте проверили безкраен брой стаи, остават нечетните стаи.

В случая на Харди, вместо да проверява стаи, проверявал нули, да види дали са на критичната линия. За жалост не успял да докаже, че поне половината нули са на нея. Постижението му е изключително, но оставало още много до края.
Една сутрин през 1913 г., на писалището на Харди идва писмо с дръзки фантастични теореми за простите числа. Авторът твърдял, че има философия за изчисляване на броя на простите числа до 100 000 000 без никаква грешка. Ако било вярно, това би било огромна крачка напред.

Харди си казал, че математиката привлича какви ли не откачалки и подходил много скептично. Ежедневно получавал купища писма с какви ли не фантастични претенции от страна на математици, които след внимателен преглед се оказвали неверни.
В този случай обаче, до вечерта теоремите от точно това писмо започнали да показват магиите си. Харди осъзнал, че писмото е написано от гений.
Нещо още по-интересно, било пратено от другия край на света.

Автор на писмото бил 23 годишния счетоводител - Шриниваса Раманужан със заплата от 20 рупии на месец, от пристанищната служба в Мадрас. Подобно на Харди и Раманужан бил обсебен от простите числа. Вместо да върши монотонната си работа, той по цял ден попълвал тетрадка след тетрадка с изчисленията си свързани с тези числа. След работа Раманужан се разхождал бос по плажа и мислел за числата. Не е имало как да знае за напредъка направен на запад. Но като по чудо успял, съвсем сам да установи резултатите доказани от Риман 50 години по-рано. Още по-смайващо е, че Раманужан е бил почти изцяло самоук. Показвал изненадващи за възрастта си математически умения в училище. Но пренебрежението му към другите предмети го лишило от възможност за висше образование. Причината Раманужан да не учи в университет била най-вече тази, че уроците били твърде скучни за него. Има анекдот, в който се казва, че предал контролно по физиология, на което пишело: „ това е несмляната част от урока за храносмилането”. Само това написал. Другите предмети не го интересували. Вълнувала го само математиката и знаел, че му се отдава. Изгубил интерес към обикновените уроци. Понеже не бил приет в Мадрасткия университет, Раманужан решил сам да се образова.
5 години седял на верандата и изучавал математиката. Той мислел за математиката денонощно и бил тотално обсебен от нея. Дори се говори, че жена му го хранела, за да не прекъсва работата си.

Неограничен от обичайните математически рамки Раманужан се гмурнал в морето на простите числа с ентусиазъм. Тази непредубеденост всъщност му дава голямо предимство. Безспорно е бил гений.

Фактът, че е самоук, означавал, че не е бил спънат от тогавашните принципи и предразсъдъци. Дръзнал да стигне много по-надалеч. Понякога грешал, но много пъти бил прав. Когато другите следвали пътеките му, доказвали твърденията му.
Математическата находчивост е трудна за разбиране. Начинът на Работа на Раманужан бил една мистерия. Той твърдял, че идеите му идват на сън, пратени от богинята Намагири, покровителка на семейството му. Звучи странно, но подсъзнанието играе важна роля в размишленията на математиката. Случвало ми се е да заспя с някоя задача и да се събудя с ясно решение в главата си. Раманужан бил вещ в това да остави подсъзнанието му да го води през лабиринта на математиката. В желанието си да получи признание, той решил да се обърне към английските математици и писал на Харди, като предварително се бил убедил в гениалността му. Харди се заел да доведе способният индиец в Кеймбридж, но Раманужан не искал да напусне съпругата и семейството си. А и като ревностен брамин вярвал, че прекосили морето ще бъде низвергнат. Тук се намесил един от приятелите му. Виждал колко много иска да замине и измислил хитър план. Завел Раманужан в храма да търси божествено вдъхновение. Както се надявал, след 3 нощи прекарани на пода на храма, Намагири се явила на Раманужан и му наредила да замине. Планът проработил. Той отплавал от Мадрас и пристигнал в Англия през 1914 г., малко преди избухването на Първата Световна война. Скоро станал редовен посетител на колеж „Тринити”, където ходел по чехли, вместо с неудобни западни обувки. Работел съвместно с Харди по много математически въпроси. Двамата били много успешни. Заедно открили решения на редица задачи. Но не и на загадката на простите числа. Харди предупредил за дяволската им същност и те отказали да разкрият тайните си.

Раманужан може би щял да направи голямо откритие, ако не започнал да страда от депресии и болести. Заменил математическата изолация в Индия за културна самота в Кеймбридж. Времената били трудни. Петте години прекарани там били година на война. Раманужан не можел да води добра кореспонденция с жена си. С изключение на Харди, не общувал с много хора. Не се хранел добре, не консумирал месо – бил вегетарианец. Веднъж опитал напитка мислейки, че е вегетарианска, но с ужас установил, че съдържа животински мазнини. След няколко дни попаднал в бомбардировка и бил убеден, че Намагири го наказва за консумацията на месо. Изпаднал в такава депресия, че се хвърлил под влак на метрото. Машинистът спрял навреме, но Раманужан бил изпратен в санаториум за 12 месеца. Когато Харди го посетил по типично английски начин говорел за номера на таксито, с което дошъл - 1729… „Доста скучно число” - отбелязал той. „Съвсем не” – отвърнал Раманужан, то е най-малкото, което може да се запише като 2/3 степени по различен начин. Раманужан не спирал да мисли за числата. В края на войната Харди му предлага да се върне в Индия, за да се възстанови. След няколко месеца бива потресен от новината за смъртта на гения отишъл си едва на 33 г. възраст. Раманужан умира от болести, недохранване, а вероятно и инфекция на черния дроб през 1920 г.

Самият Харди не понасял старостта и обърнал всичките си огледала, зада не вижда следите й по лицето си. Харди е тъжен случай в това отношение. В известен смисъл останал млад чак до 60г. възраст. После се появили сърдечна недостатъчност и депресия.

Непотвърдената хипотеза на Риман, продължила да го обсебва. Той се разочаровал все повече от неспособността си да я реши. Както Раманужан, направил неуспешен опит за самоубийство, но със свръх доза.Хипотезата се оказала жесток неприятел.


Следва продължение



....

вторник, 15 май 2012 г.

Приказка за висшата математика III част.

...

"Приказка за висшата математика I част."

"Приказка за висшата математика II част."




ПРОДЪЛЖЕНИЕ:

Мостът
от
Поанкаре до Перелман





Помните ли задачата за „Трите тела”, която подробно разказах в „Приказка за висшата математика II част”?
Тази задача става причина за появяването на теорията на хаоса, за развитието на фракталната геометрия, които идеи , на свой ред отвеждат Анри Поанкаре до неговата, оценена като най-важна заслуга за развитието на математиката и на теоретичната физика през 20-ти век - ОСНОВОПОЛАГАНЕТО на ТОПОЛОГИЯТА .

„ Всички различни пътища, върху които аз последователно се намирах, ме водеха към Analysis situs” ( т.е към топологията) - пише Поанкаре в своето Аналитично резюме" .

В една от първите книги по топология С. Лефшец пише:

„Може би в нито един дял от математиката Поанкаре не е оставил по-неизгладимо своя отпечатък отколкото в топологията" . И това се отнася за математика, който е въвел автоморфните функции, създал е теорията на динамичните системи, преобърнал е възгледите в небесната механика ... Действително, като се започне от въвеждането на основните понятия и методите за пресмятане чрез триангулация, мине се през най-дълбоките свойства на групите от хомологии и се стигне до мястото, където Поанкаре превъзхожда всички известни математици - да свърже различни области от математиката с топологията до такава степен, че да не може да се посочи коя е основната област.”

Поанкаре пръв забелязва обединяващата роля на топологията.
Това, че топологията е обединяваща наука личи също и от следния околонаучен аргумент. Доста повече от половината математици получили Филдсовска награда (математи¬ческата „нобелова" награда) са използвали съществено топологията в своите работи или просто са допринесли за развитието й.

Разбира се, Поанкаре не започва от „нищото”.
Има много предшественици, полагащи идеите, които ще основоположат топологията. Такива са Ойлер (със задачата си за Кьонигсбергските мостове или формулата на Ойлер, свързваща броя на стените, ръбовете и върховете на изпъкнали многостени); Риман и Бети (класифицирали двумерните компактни повърхнини).
Въпреки това е трудно да се каже, че тези постижения са представлявали последователна математическа дисциплина.

Преди Поанкаре може да се говори единствено за предистория на „алгебричната топология", защото полагането на основите на стройна наука с нейните основни понятия, факти, задачи и т.н. започва с така нареченият - хомеоморфизъм между две многообразия, с чието въвеждане, Поанкаре основополага и хомотопичната топология.

Този изключителен принос на Поанкаре към математиката носи началото си от на вид простичката история за седемте моста на Кьонигсберг.





Седемте моста на Кьонигсберг


Седемте моста на Кьонигсберг са съществували в Кьонигсберг (днешен Калининград) през XVI—XX век.
Взаимното разположение на мостовете навело математика Леонард Ойлер на размисли, които станали основа за възникването на теорията на графите.

Отдавна сред жителите на Кьонигсберг била разпространена такава задача: как може да се премине и то само по веднъж по всичките мостове? Много кьонигсбергчани се опитвали да решат тази задача, както теоретически, така и практически, по време на разходките си. Но никому не се удавало да докаже, че това даже теоретически е невъзможно.

През 1736 година задачата за седемте моста заинтересувала известния математик, член на Петербургската академия на науките Леонард Ойлер, за което той написал в писмо до италианския математик и инженер Мариони от 13 март 1736 година. В това писмо Ойлер пише за това, че е намерил правило, по което лесно се определя, може ли да премине по всички мостове, без да се мине два пъти по някой от тях (в случая със седемте моста на Кьонигсберг това е невъзможно).

В хода на разсъжденията Ойлер стигнал до следния извод:
Броят на нечетните върхове (върхове, от които излизат нечетен брой ребра) на графа винаги е четен. Невъзможно е да се начертае граф, който да има нечетен брой нечетни върхове.

Ако всички върхове на графа са четни, то може, без да се вдига молива от листа, да се начертае граф, при това може да се започне от кой да е връх на графа и се завърши в същия връх. Граф с повече от два нечетни върха е невъзможно да се начертае с един замах. Графът на Кьонигсбергските мостове имал четири нечетни върха, следователно било невъзможно да се премине, и то само по веднъж по всичките мостове.

Няма път, който да не прекоси, поне един мост два пъти.

Решението на задачата е концептуален скок.

Ойлер осъзнава, че разстоянието между мостовете не е важно. Важен е начинът, по който ТЕ СА СВЪРЗАНИ.




От този уж простичък проблем се ражда новата геометрия на положението, т.е ТОПОЛОГИЯТА.



Създадената от Ойлер теория на графите намира много широко приложение:
например,

използва се при изучаване на ТРАНСПОРТНИТЕ и КОМУНИКАЦИОННИ СИСТЕМИ, в частност, за маршрутизация на данните в Интернет, където не са важни разстоянията, а ВРЪЗКАТА между станциите.

В практическите задачи, графите представляват модел на реален обект.
Ето няколко класически примера за реални обекти представяни чрез граф:

- транспортна мрежа — може да се представи чрез претеглен граф, където върховете изобразяват селищата, а свързващите ги ребра — пътищата между тях. Теглото на всяко ребро ще представлява дължината на пътя.

- родословно дърво — насочен граф, в който хората се представят чрез върхове. Насочените ребра свързват родителите с децата им. Така към всеки връх ще сочат две ребра (всеки човек има двама родители), с изключение на върховете на родоначалниците, и от всеки връх ще излизат толкова ребра колкото деца е има съответния човек.

- компютърна мрежа — компютрите (върхове) и свързващите ги информационни канали (ребра).


Топологията се ражда на мостовете на Кьонигсберг, но Поанкаре доразвива теорията по изумителен начин.

Той създава нещо като нов начин за възприемане на формата.

Някои наричат топологията „гъвкава геометрия”. Тя е раздел от математиката, по-точно от геометрията и се занимава с явленията на НЕПРЕКЪСНАТОСТ, особено тези, които остават непроменени при деформации. Тя изследва начините, по които фигурите се деформират, без да променят основните си елементи. Топологията се използва всеки ден. На практика всички карти за метрото се основават на топологичен принцип.

В топологията две форми са еднакви, ако могат да се усучат или деформират без формата им да се „разложи”. Топологията се занимава с геометрични свойства на криви, повърхнини, и т.н., които остават неизменни при деформация на геометричните обекти - при разтягане, огъване, но без късане или лепене. При нея например окръжност и триъгълник са едно и също.

Топката за ръгби и футболната топка са топологично еднакви, защото едната може да се превърне в другата. По същата причина поничката и чашата за чай са идентични.
Дори по-сложните форми могат да се опростят и сведат една в друга.


От топологична гледна точка, спрямо двумерното пространство, изглежда така, че няма начин, по който поничката да се деформира, така че да се получи топка. Дупката в средата прави формите топологически различни.

Поанкаре познавал всички възможни двуизмерни топологични повърхности. Но през 1904 г. той попада на проблем, за който не открива решение.

В плоската двуизмерна система Поанкаре би могъл да изчисли всички възможни форми около които да я усуче. Напр. топка или поничка с 1, 2 или повече дупки, но ние живеем в триизмерна вселена.

Така че, каква форма би могла да заеме тя?

Този въпрос става известен като хипотезата на Поанкаре.

Хипотезата, грубо казано, е свързана с привеждането на многомерните топологически данни на езика на алгебрата.
Счита се, че съвременната математика се характеризира преди всичко с алгебризацията си. Поанкаре не е алгебрист (макар да има фундаментални работи и там).
По своя начин на мислене Поанкаре е естествоизпитател, физик, а на математически език – геометър.

За решението на многомерните аналози на „хипотезата на Поанкаре” (т.е. за четиримерни, петмерни и т.н. сфери) са дадени две „Филдсофски премии”- на С.Смейл и на М. Фридман.

Но истинският проблем на Поанкаре е за тримерната сфера. „Хипотезата на Поанкаре” е сред седемте най-важни математически задачи на хилядолетието. Тя е поставена в списъка на най-важните проблеми за новия век. За решението й, институтът „Клей” предоставя награда от 1 милион долара.

Целта на хипотезата е ДА БЪДЕ РАЗБАРАНА ФОРМАТА НА ВСЕЛЕНАТА ЧРЕЗ ВРЪЗКА МЕЖДУ ФОРМИТЕ, („празните”) ПРОСТРАНСТВАТА И ПОВЪРХНОСТИТЕ.


Тя засяга геометричните свойства на телата, които не се променят дори ако са подложени на опън, на сгъване или на свиване.
Хората, които не са математици, трудно разбират хипотезата.
Тя се отнася до геометрията на многоизмерните пространства и е ключът към топологията. Въпросът е изключително важен и за математиката, а и за физиката, защото се опитва да разбере каква е „формулата на Вселената”.

Колко далеч напред от времето си е отишъл Поанкаре в своите топологични изследвания личи от факта, че неговата хипотеза, според която тримерната сфера се характеризира със своята (въведена от Поанкаре) фундаментална група Е ДОКАЗАНА ПОВЕЧЕ ОТ ВЕК след нейната формулировка в 2004 г. от петербуржеца Григорий Перелман – един от най-странните математици за всички времена, известен със своята непонятна за много хора ексцентричност.


Перелман търсел решението на хипотезата на Поанкаре цели 8 години и решава проблема с помощта на ДРУГ ВИД МАТЕМАТИКА, която изобретява. Той разглежда динамиката на начина, по който „обектите” биха могли да се „СТИЧАТ”(„изливат), (преливат), така той описва всички варианти на деформацията на триизмерното пространство в по-висши измерения.

Много математици се надяват да се срещнат с Перелман и той да им разясни своето доказателство, да им помогне да го разберат, но се оказва, че да открие човек Перелман е по-трудно, отколкото самото уравнение. В известен смисъл разработките му, теориите му, говорят достатъчно.

За своето откритие Перелман е получавал редица награди, канен е в най-престижните световни университети, но отказва всички предложения.

Той проявява ексцентричност дори в начина, по който оповестява гениалното си откритие. Вместо да го публикува в уважавано научно списание, той просто поместил работите си в интернет сайт.
След проверката, продължила цели четири години, научната общност обаче достига до заключението, че решението, което Перелман предлага, е вярно. Следователно руският гений трябва да получи наградата от един милион. Той обаче обявява, че не желае парите, тъй като смята, че комисията, присъждаща му наградата, не е достатъчно квалифицирана, за да оценява работата му.

На Перелман е присъдена и най-престижната в математическите среди международна награда "Филдс", която е математическият аналог на Нобеловата награда в 2006 г., но той отказва и нея. Перелман избягва да говори с журналисти и е смятан за доста ексцентричен дори в странния свят на математиците. От 2005 година Перелман е без работа заради разногласия с водещия математически институт "Стеклов" към Руската академия на науките, започнали още през 2003 г. Когато институтът не подновил избора му за член, Перелман "се почувствал недостоен и без талант", казва негов приятел. Той постепенно изпада в криза и се откъсва от света.

Говори се, че е обърнал гръб на математиката и живее като отшелник в скромен жилищен комплекс, със своята майка, в скромен панелен апартамент в Санкт Петербург.

Перелман отказва да стане милионер. В ерата на „Биг Брадър” и „големите пари” е благородно, че го интересува доказването на теореми, а не печеленето на награди.









...

следва продължение

...







Биографично за Перелман:

Григорий Перелман е роден на 13 юни 1966 г. в Ленинград (днес Санкт Петербург) в еврейско семейство. От 5 клас се занимава в математически център при градския дворец на пионерите под ръководство на доцент Сергей Рукшин. През 1982 г. в състава на отбора на съветските ученици завоюва златен медал на международна математическа олимпиада в Будапеща. Завършва физико-математическо училище.

Приет е без изпити в Математико-механическия факултет на Ленинградския държавен университет. Побежда на факултетни, градски и всесъюзни студентски математически олимпиади. За отличен успех получава Ленинска стипендия. Завършва университета с отличие и постъпва в аспирантура (с ръководител академик А. Д. Александров) при Математическия институт „В. А. Стеклов“ (ПОМИ) в Санкт Петербург на Руската академия на науката. Защитава през 1990 г. кандидатска дисертация и остава в института да работи като старши научен сътрудник.

От началото на 1990-те год. до 1996 г. работи като научен сътрудник в университети в САЩ, след което се завръща в ПОМИ. През декември 2005 г. напуска поста водещ научен сътрудник в лабораторията по математическа физика в института. Практически напълно прекъсва контакт с колегите си. Не проявява интерес към по-нататъшна научна кариера . Живее с майка си, води твърде закрит начин на живот, избягва журналисти.

- През 1994 г. Г. Перелман доказва Хипотезата за душата. (Soul theorem).

- Бидейки представител на Ленинградската геометрическа школа, развива и прилага ленинградската теория на пространствата на Александров за анализ на потоци на Ричи.
- През 2002 г. Перелман за първи път публикува своята новаторска работа, посветена на решаването на частен случай на хипотезата за геометризация на Уилям Търстон (William Thurston), от която следва справедливостта на знаменитата хипотеза на Поанкаре, формулирана от френския математик, физик и философ Анри Поанкаре през 1904 г. Описаният от него метод за изучаване на потока на Ричи получава названието теория на Хамилтън-Перелман. 1996 г. - удостоен с премия на Европейското математическо дружество за млади математици, но отказва да я получи.

2006 г.: за решаване на хипотезата на Поанкаре му е присъдена международната премия «Филдсов медал», обаче се отказва и от нея; списание „Сайънс“ нарича доказването на теоремата на Поанкаре научен «пробив на годината» («Breakthrough of the Year»), като това е първата работа по математика, заслужила такова звание.

2007 г. - британският вестник „Дейли Телеграф“ публикува списък на «100-те живи гении», в който Григорий Перелман заема 9-то място преди другите 2 граждани на Русия (Гари Каспаров на 25-то място и Михаил Калашников на 83-то място).
Март 2010 г. - американският Математически институт „Л. Клей“, Кеймбридж, щ. Масачузетс му присъжда премия в размер на 1 милион ам. долара за доказване на хипотезата на Поанкаре, станало първото в историята присъждане на премията за решаване на задача от Задачите на хилядолетието. През юни 2010 г. Перелман не уважава с присъствието си математическата конференция в Париж, на която се предполагало да му се връчи «Премията на хилядолетието», а на 1 юли 2010 г. публично заявява за своя отказ от премията.






...







Биографично за Поанкаре




След тридесет години напрегната научна работа Анри Поанкаре оставя огромно математическо наследство, обхващащо най-различни дялове на математиката:
топология, теория на вероятностите, неевклидова геометрия, теория на диференциалните уравнения, теория на автоморфните функции, комплексен анализ и много други, като изследва и връзките между отделните дялове. Неговите работи, публикувани от Парижката академия на науките, изпълват 10 тома. Разработва - още преди 1884 г., теорията на автоморфните функции, които той нарича фуксови функции. През 1895 г. публикува „Analysis situs“ (букв. „Анализ на положението“), което се счита за първото системно изложение на топологията. Създател е на теорията на функциите на много комплексни променливи (многомерен комплексен анализ) и на алгебричната топология. Има съществен принос в алгебричната геометрия (дава доказателства на твърдения на Севари, Енрикес и Кастелнуово), както и в теорията на числата.

Занимава се също с решаването на различни задачи от астрономията и небесната механика. Доказва неинтегрируемостта на уравненията за движение на три тела. Въвежда методите на малкия параметър, на неподвижните точки, разработва теорията на интегралните инварианти. Впоследствие развива теорията на хаоса.

В областта на физиката изучава и допринася за развитието на: теорията на еластичността, термодинамиката, оптиката, електричеството, космологията и др. Има съществен принос в развитието на теорията на относителността. Именно в неговите трудове за първи път е формулирана в достатъчно пълна и ясна математическа форма специалната теория на относителността.
През 1904 - 1905 г. изказва принципа на относителността, въвежда термините „преобразувания на Лоренц“ и „групи на Лоренц“ и показва, че е невъзможно да се констатира абсолютно движение, като се изхожда от представите за етера и уравненията на Максуел - Лоренц. Така Поанкаре прави решаващата крачка към създаването на теорията на относителността. Той дава изходните принципи на новата теория, дошла да смени класическата механика и наложила преразглеждане на физичните представи за пространството и времето.

Необратимостта на термодинамичните процеси и дифракцията на светлината, космогоничните хипотези и природата на рентгеновите лъчи, теорията на морските приливи и безжичния телеграф - навсякъде той оставя незаличимите следи на универсалното си дарование.


Като философ Поанкаре е известен с трудовете си по общометодологичните проблеми на науката, клони към махизма.

Той е носител на редица международни научни награди и медали като наградите „Жан Рейно“, „Бояй“ и „Лобачевски“, участва в научни конгреси и конкурси, чете лекции в Берлин, Лондон и др. градове извън Франция. Полага и значителни усилия за популяризирането на науката във Франция по онова време, като пише редица научнопопулярни статии.

Ученик на Анри Поанкаре е видният наш математик Кирил Попов.





...

петък, 4 май 2012 г.

Приказка за това как била зачената и как се родила квантовата физика

...


“Едно от най-големите предизвикателства пред съвременната наука е да проследи смесването на простотата и сложността, на закономерност и случайност, на ред и безредие нагоре по стълбата от физиката на елементарните частици и космологията до сферата на сложните адаптивни системи”

Мъри Гел-Ман










История за възникването на квантовите идеи




От незапомнени времена човекът търси закономерности в поведението на света.

Научните закони почиват на наблюдения и на теоретични предположения относно определено явление, както и са валидни докато не бъдат опровергани от други наблюдения или нови теории.

Светлината е предизвикала по-вече дискусии от всеки друг феномен.

Историята на квантовата механика води началото си още от 1838 година, когато Майкъл Фарадей открива катодните лъчи.

Около 1874 Исак Нютон постулира, че светлината се състои от частици. Кристиан Хюйгенс пък заявява, че светлината се състои от вълни. Накрая е приет моделът на Нютон, докато английският физик Томас Йънг не доказва обратното. Той демонстрира, че светлината се разпространява подобно на смущенията във вода под формата на вълни. Вълновата теория успява да обясни почти всички оптични и електромагнитни явления и е голям успех на физиката на 19-ти век.

В края на 19-ти век обаче, се оказва, че съществува един минимален брой явления, които не могат да бъдат обяснени или са в пряк конфликт с тази теория. Една от тези аномалии е противоречието, свързано със скоростта на светлината. Постоянната скорост на светлината, изведена от уравненията на Максуел и потвърдена от опитите на Майкелсън-Морли противоречи на законите на механиката, известни и непроменени още от времето на Галилео Галилей, които постулират, че всички скорости са относителни по отношения на наблюдателя.

През 1905 година Алберт Айнщайн разрешава този парадокс като ревизира модела на Галилео за време и пространство и законите на Нютон за движение с добавката за постоянна скорост на светлината. Айнщайн формулира своите идеи в специалната теория на относителността - СТО, която дава съвсем нов поглед върху понятията време и пространство. Айнщайн също така показва равностойността на маса и енергия с широко популярното си уравнение: , където E е енргията, m е обикновено масата в покой или релативистката маса и c е скоростта на светлината във вакуум.








В края на 19 в. осветлението на ток, вече завладява пазара. За да разработят стандарти за крушките, физиците търсят законите по силата на които нагретите тела излъчват топлина и светлина.

Класическата физика допуска, че с нагряването си, тялото трябва да излъчва все повече светлина. Изследванията обаче опровергават това твърдение или поне показват, че не е съвсем точно. При различни температури напр. стоманата свети в различни цветове. Наблюдава се трансформация на топлинна в светлинна енергия. Според класическата физика с повишаване на температурата светлинната енергия трябва да расте докато стигне до ултравиолетово лъчение, недоловимо за човешкото око. Иначе казано, стоманата би трябвало да става невидима. Това допускане обаче, не може да се потвърди експериментално. Стоманата винаги остава видима. Учените започват да се дразнят от това явно противоречие.








Един от многото търсещи обяснение на радиационните процеси е Макс Планк.
Роден в Кил – Германия на 23.04. 1858 г., той е шестото дете в семейство, в което уважението, честността и благонадеждността са важни ценности. Всестранно развит и надарен е. Голямата му страст е пианото и това не се променя до края на живота му. През 1874 г. е приет да учи физика в Мюнхенския университет, макар да го разубеждават. Професорът му по физика в Мюнхен го съветва да не се посвещава на физиката, защото по неговите думи „почти всичко в тази наука вече е открито“, на което Планк отговаря, че той не иска да открива нови неща, а да разбере съществуващите - из основи. Макс Планк се интересува от термодинамика и решава да защити докторска дисертация по темата. През 1894 той започва да работи над проблема на абсолютното черно тяло. Над този проблем работи още Кирхоф през 1859 г. търсейки отговор на въпроси като този - каква е зависимостта на интензитета на излъчването на абсолютно черно тяло от честотата (цвета) и температурата. Експерименталните данни не съвпадат с теорията, предложена от няколко специалисти. Вилхелм Вин предлага формула която добре обяснява поведението при високи честоти, но е невалидна при ниските. Формулата на Релей от друга страна прави точно обратното и създава така наречената ултравиолетова катастрофа.

През 1899, Планк също предлага нов закон, но се оказва, че той не се потвърждава от експериментите, както и другите преди него. 1900 г., формулира закон за излъчването на абсолютно черно тяло, но този първи вариант не взима предвид квантуването на енергията и не употребява статистическа механика. Т.е по този начин формулирания от него закон отново не дава задоволителен отговор. В продължение на пет години Планк се опитва да обясни този феномен с помощта на инструментите на класическата физика и в един момент зарязва „здравият разум” пренебрегвайки до сега установените физични закони, които добре познава и в които дълбоко вярва и ревизира пресмятанията си, благодарение на което, през ноември същата година променя формулата, включвайки статистическата интерпретация на Болцман на втория закон на термодинамиката. В отчаянието си, той отхвърля предишните си убеждения и допуска, че радиацията не се излъчва непрекъснато, а под формата на малки „пакетчета” енергия, които нарича „кванти”. Т.е

Той предполага, че енергията е квантизирана като водата, която тече на капки, а не като непрекъсната струя и общата енергия може да бъде само кратно на кванта на действието - константа обозначавана с h – черта. Така се появява на бял сват закона, който гласи, че енергията е продукт на константата h и честотата на лъчението. Честотата и енергията са известни величини, но епохалното постижение на Планк е въвеждането на константата. По формулата E=hv, излъчената енергия може да бъде само с дискретни (определени, целочислено) кратни на h стойности. Планк обаче, дълго време възприема собствената си идея само като чисто математически подход, който няма съответствие в обективната действителност. За него това е само удобен начин да се опише физичната реалност. Тъй като специалността на Планк всъщност била в областта на теоретичната физика, поради което, той разчитал на приложните физици да изпитат теорията му. Те наистина я потвърждават като дори пресмятат стойността на константата. h = 6,63.10"34 J.s. Според самия Планк, уравнението е само свойство на поглъщането и излъчването на лъчения, което не е свързано с характера на самата енергия.











В разрез с дълбоките убеждения на Планк във верността на досега определените от физиката закони, чрез тази константа той открива, че природата действа „на скокове”. Откритието дълбоко го смущава. И като повечето си колеги и той не може да повярва. Тайно се надява рано или късно да открие нов закон за излъчването в съответствие с принципа за запазването на енергията, който да направи константата излишна. Все пак, коренът на научният живот на Планк е бил в класическата термодинамика и стремежите му били насочени натам. Независимо от това, немското физично общество се събира на 14.12.1900 г. и Планк обявява своя закон – константата, по-късно кръстена на него в негова чест. Този ден се приема като рожден ден за квантовата физика.
След Първата Световна Война получава нобелова награда за физика (1918) като признание за заслугите му за развитието на физиката, чрез откриването на „кванта на действието”, познат още и като „енергийния квант".

След тази си заслуга, той се отдава на научна политика и става ректор на университета „Фридрих Вилхелм”, както и секретар на пруската академия на науките.

Планк посява семенцето за зачеването на квантовата физика, но един друг гений подсигурява почвата, за зачеването на квантовата механика.

Публикацията на СТО(специалната теория на отнозителността) привлича вниманието му и той я популяризира сред физиците в Берлин. Планк не само разпознава гения у Айнщайн, но и съдейства за привличането му в „Пруската Академия на Науките.” Въпреки многобройните разногласия по научни въпроси, Планк и Айнщайн се свързват от дълбоко приятелство. През 1905 г. Айнщайн използва „кванта на действието” , за да обясни фотоелектричния ефект, така той ПРЪВ ИНТЕРПРЕТИРА И ПРИЛАГА КОНСТАНТАТА ПЛАНК ПРАВИЛНО.









Фотоелектричният ефект разкрива други трудности на досегашните физични закони да обяснят явленията, при които, ако повърхността на метал се освети, се освобождават електрони от тази повърхност и протича електрически ток. Експериментите показват, че енергията на индивидуалните електрони е пропорционална на честотата, вместо на интензитета на източника на светлина. Под една определена честота, в зависимост от метала, не протича електрически ток, независимо от интензитета. Това противоречи на вълновата теория и върху този проблем физиците работят в продължение на много години, за да намерят обяснение.

Падащата върху метална пластина светлина може да избива електрони. Очевидно виолетовата светлина или високочестотната светлина с по-къса вълна го може, докато нискочестотната – червена – не, без значение колко (какво количество) червена светлина попада върху металната пластина. Този факт не може да бъде обяснен от „вълновата теория на светлината”.

Поради това, Айнщайн допуска, че светлината е и поток от частици – фотони. Всеки фотон отдава енергията си само на един електрон. Ако тази енергия е достатъчна електронът ще бъде избит. „Виолетовите” фотони имат по-голяма честота и съответно по-голяма енергия от червените, и един виолетов фотон прави това, което безчет червени не могат. За да изчисли нужната енергия за всеки случай, Айнщайн приема, че фотонната, както радиационната енергия, е продукт на тяхната честота и константата на Планк – h.

Американският физик Робърт Миликан доказва опитно тази теория. През 1921 г., след което Айнщайн получава нобелова награда за откриването на закона за фотоелектричния ефект.

Това приложение на квантовата теория показва, че светлината е и вълна и частица. Старият спор за естеството на светлината остава в миналото.
Постепенно квантовата теория се развива и намира приложение във все повече сфери, с което учените започват да се отърсват от опасенията си.

Изследвайки фотоелектричния ефект на основата на квантовата ХИПОТЕЗА, Алберт Айнщайн използва и обобщава идеята на Планк. Неговото допускане, че енергията не само се излъчва и поглъща на „порции“ т. е. на кванти, но и се разпространява по същия начин, довежда до съвременното схващане, че светлината представлява поток от кванти, които впоследствие са наречени фотони, т.е, че светлината е вълна и поток(въкна) от частици едновременно. (така наречената двойствена природа на светлината –корпускулярно- вълновата теория).






Айнщайн разрешава и тази загадка, този път с помощта на забравената и отхвърлена корпускулярна теория на светлината. Поради този факт обаче, идеите на Алберт Айнщайн в началото са посрещнати с голяма доза скептицизъм в средата на известните физици. Но неговото обяснение постепенно се утвърждава, той дори получава Нобеловата си награда именно заради фотоелектичния ефект. Всичко това създава основата за корпускулярно-вълновия дуализъм и една голяма част от квантовата механика. Именно от този постулат на Айнщайн се ражда "широкото поле" на обсъждания, теоретични работи и експерименти, в резултат на което възниква новата област от физиката, така наречената квантовата физика.
Чрез обяснението на фотоелектричният ефект, което предлага Айнщайн убедително показва, че енергията на фотона е пропорционална на неговата честота. Неговата теория изказва становището, че въобще всичко има вълнова и корпускулярна същност и че могат да се проведат различни опити, които да показват едната или другата същност.

Корпускулярната същност е видна повече при обекти с голяма маса. През 1924 година Луи дьо Бройл прави предположение, което кара научната общност да осъзнае, че електроните също проявяват този дуализъм и са едновременно частица и вълна. Вълновата природа на електрона е експериментално потвърдена от Дейвисън и Джермър през 1927 година. Айнщайн получава Нобелова награда през 1921 година за работата си над дуализма на фотона и по-специално заради обяснението си на фотоелектричния ефект. През 1929 година дьо Бройл получава Нобелова награда заради своето предположение, че корпускулярно-вълновият дуализъм е характерен и за други елементарни частици.










В основата на квантовата меха¬ника заляга идеята за корпускулярно-вълновия дуализъм. Според тази идея електронът притежава и вълнови свойства. Това прави описанието на неговото движение по орбита несъстоятелно. Но такова описание се използва и до днес за онагледяване на процесите в атома и поради тази причина моделът на Ръдърфорд-Бор и днес се прилага в обучението по физика. Нещо повече, поради своята нагледност и поради важната роля, която квантовата физика играе през последното столетие, този модел се превърна в своеобразна емблема на научно-техническия прогрес.

Ще разкажа за това как се стига до там, датският физик Нилс Бор да използва идеята за светлинните кванти, за да обясни стабилността на атома и каква е историята на неговата теория.

След продължителни експерименти, в които се изучавало разсейването на а-частици от тънки метални пластинки, през 1911 г. английският физик Ърнест Ръдърфорд предложил модел на атома, известен като планетарен (или ядрен). В него атомът се представял като миниатюрна слънчева система, в центъра на която се намира положително заредено ядро около което обикалят електрони.

Проведените опити потвърдили съществуването на атомни ядра и позволили да се определят някои техни свойства: маса, електричен заряд, размери.

Въпреки тези положителни резултати, моделът на Ръдърфорд не предлагал подходящо обяснение за устойчивостта на атомите и дискретния (линеен) характер на техните спектри.

От детайлният анализ на предложената от Ръдърфорд теория – модел следва, че
въртящият се около ядрото електрон трябва да излъчва електромагнитни вълни и следователно енергията му непрекъснато да намалява. В резултат на това да намалява и радиуса на неговата орбита и за време по-малко от микросекундата той да „падне” върху ядрото. При такова движение на електроните, спектърът на излъчване излиза, че е не¬прекъснат, а атомът - неустойчив. И двата извода са в рязко противоречие с известните свойства на атомите.

Това означавало, че законите на Нютоновата физика, валидни за движението на планетите, не са приложими за движението на електроните в атома.

Датският учен Нилс Бор пръв измежду физиците осъзнава, че поведението на електрона се различава от поведението на големи¬те тела и, че неговото движение не е механично движение.

През 1913 г. Нилс Бор предлага нова теория за строежа и свойствата на атома.

В нейната основа той поставя планетарния модел на Ръдърфорд, но допълнен с идеята на Планк и Айнщайн за квантовия характер на излъчването и поглъщането на светлината.

Бор допуснка, че вътрешната енергия на атомите, подобно на енергията на светлината, се квантува - може да заема само определени стойности. Такива състояния на атома, в които неговата енергия има определени, неизменящи се във времето стойности, се наричат стационарни.

Бор свързва стационарните състояния на атомите с движението на електроните по определени орбити. За да обясни устойчивостта на атомите и наблюдаваните линейни спектри, той допуска съществуването на нови закони за движение на електроните около ядрото.


Тези закони са известни като постулати на Бор:

1. Електроните могат да се движат само по опреде¬лени орбити, наречени стационарни.

2. При своето движение около ядрото електроните не излъчват електромагнитни вълни.

3. Атомите излъчват или поглъщат светлина само при преход на електроните от една стационарна орбита в друга.

4. Енергията, която се излъчва или поглъща, е равна на разликата между енергиите на съответните стационарни състояния.


Нилс Бор прилага своите постулати за обяснение на спектъра на най-простия атом - водородния. Той се състои от положително за¬реден протон (ядро), около който обикаля електрон. Електронът може да се движи само по стационарни орбити, които съответстват на енергетични състояния Еь Ег, Ек, Еп, ... Всяка стационарна орбита се характеризира с кван¬тово число п, което заема цели стойности п = 1, 2,... Най-близката до ядрото орбита притежава квантово число п = 1.

С увеличаване на квантовото число радиусът на орбитите расте. Според теорията на Бор енергията на електрона расте с увеличаване на разстоянието му до ядрото (радиуса на орбитата).

Атомът излъчва светлина, когато електронът извърш¬ва преход от стационарна орбита
с по-голям радиус към орбита с по-малък радиус. При това честотата на излъчената светлина, в съответствие с формулата на Планк, удовлетворява равенството: hv = En-Ek.

Обратно, атомът може да погълне светлина, ако енергията, която тя му придава е достатъчна, за да се осъществи преход на електрона от една стационарна орбита в друга, с по-голям радиус.

С помощта на приетите постулати за движенията на електрона, Бор получил формула за честотата на излъчената или погълната светлина, подобна на изразите, описващи закономерностите в спектралните серии на водородния атом. Оказало се, че пресметнатата според теорията на Бор константа удивително точно съвпадала с опитно определената константа на Ридберг.

Следователно тази теория може да опише всички известни спектрални закономерности за водородния атом. Стационарните състояния на атома могат да се онагледят графично с помощта на система от хоризонтални линии, които се характеризират с определени стойности на квантовите числа. Прието е тези линии да се наричат енергетични нива. Разстоянието между всеки две от тези нива е пропорционално на излъчената при съответния преход енергия.








Казано по друг начин, Бор се опитва да обясни стабилността на атома, допускайки, че електроните не обикалят ядрото БЕЗРАЗБОРНО, А ПО ТОЧНО ОПРЕДЕЛЕНИ ОРБИТИ, по които не могат да губят енергия. Той предполага, че близо до ядрото енергийните нива са по-ниски от периферните. Ако прескочи на „по-горна”(по-външна) орбита, електронът трябва да погълне един квант енергия, т.е фотон, когато се върне, излъчва кванта енергия обратно. Това е прочутият така наречен „квантов скок”, който твърди, че количеството енергия съответства на продукта на константата на Планк и на честотата на фотона. През 1923 г. въз основа на своя модел на атома той първи успява да обясни периодичната система на елементите на Менделеев.

Количествено обяснение на многообразието на явленията в атомния свят дава квантовата механика, за чието същинско развитие заслугата на Бор и неговият институт е голяма. Главната идея на Бор се състои в това, че заимстваните от класическата физика динамични характеристики на микрочастиците - координати, импулс, енергия, не са присъщи на самата частица. Те се разкриват във взаимните им връзки с класическите обекти, за които тези величини имат определен смисъл.

В резултат се създадава обща теория, която обяснява всички процеси в микросвета в нерелативистката област и като граничен случай автоматично води до класическите закони и понятия. Поставени са и основите на релативистката теория. През 1927 г. Бор формулира най-важния принцип във физиката - принципа на допълнителността, а през 1936 г. - фундаменталната за ядрената физика представа за протичането на ядрените реакции - модела на сложните ядра. През 1939 г. съвместно с Дж. А. Уилър развива теорията за деленето на ядрото - процеса, при който се освобождават огромни количества ядрена енергия. Основател е на Института по теоретична физика в Копенхаген и създава там световна научна школа. Израсналите в неговия научен институт физици работят по целия свят. Любимият му ученик и близък приятел е Е. Ландау. Член е на Датското кралско научно дружество, а също и на много други научни дружества и академии. Получава Нобелова награда за физика през 1922 г. От 1920 до 1962 г. е негов директор. През годините 1943 - 1945 работи в САЩ. Участва в проекта Манхатън за създаването на атомната бомба.

С напредването на идеите и опитът обаче, се оказва, че „атомния модел на Бор”, е непълен и вътрешно противоречив, защото механично обединява понятия и закони от класическата физика с квантови условия. Според теорията му, електронът се движи по орбити съгласно с представите на нютоновата механика, но не излъчва енергия, както повелява електромагнитната теория. Освен това теорията на Бор се оказва неприложима за по-сложни атоми - с два, три или повече електрона.

Т.е, той се явява смес от нови постулати и стари методи - планетарият модел на атома, квантовите представи и предложените от Бор постулати, което на свой ред създава предпоставки за съдържащите се теоретични противоречия. Въпреки редицата си недостатъци обаче, той изиг¬рава огромна роля в историята на физиката, показвайки необходимостта от отхвърляне на привичните представи, характерни за физиката на XIX век. Неговата „преходна роля” е исторически обоснована като етап в развитието на всяка една нова идея в теория. При прехода от стари към радикално нови модели и представи, чрез които намираме начин да описваме… да създаваме картина на света, началните хипотези и теории търпят развитие, промяна, несъвършенства, но това не омаловажава важността им.

Великата заслуга на Бор е, че посочва пътя, по който трябва да се създаде нова теория за атома.









Тази теория се създава десетина години след смъртта му и е известна като квантова механика. В квантовата теория на атома постулатите на Бор получават изчерпателна обосновка.

Но Планк със своя "квант на действието”, Алберт Айнщайн с корпускулярно-вълновата теория и Нилс Бор със своя атомен модел изливат основите на една нова физика, легитимирайки първите квантови идеи, създавайки условията за развитието на квантовата физика, която обяснява процесите протичащи в атомните и субатомните частици.

Много от днешните си технологични постижения дължим на квантовата теория.
Сред тях са компютърът, лазерът с множеството си приложения, електронните микроскопи, електрониката въобще. Без квантовата теория медицинската технология днес, би била немислима, като напр. ядрено-магнитния резонанс. Той показва образ на цялото тяло спестявайки на пациента поредицата от отделни прегледи. Позитронно-емисионната томография пък онагледява метаболизма. Тя локализира ракови клетки тъй като различава метаболизма им от този на здравите клетки.

Квантовата физика допринася за възникването и развитието на нанотехнологиите., както и за прогресивното смаляване на съставните части на компютрите, които в резултат ще стават все по-бързи и все по-мощни. Вече има успешни разработки на квантови компютри на бъдещето.








...

...

вторник, 13 март 2012 г.

ЕВОЛЮЦИОННО РАЗВИТИЕ НА ПСИХИКАТА

...







Рефлекторен характер на психиката.
/„Отразяване" на латински е „рефлекс" – т.е отразяващият характер на психиката/






Малките деца рисуват човека изключително опростено: огромна глава с очи и изведнъж - крака. От гледна точка на тригодишния художник няма никакви излишни детайли – човекът има очи, за да гледа, и крака, за да ходи.

Психиката е понятие, обозначаващо отражението на „външния” и „вътрешен” "свят" в/от мозъка, чрез нервната система.

Но защо „е потрябвало" на еволюцията такова „дублиране" на света? Каква е необходимостта от психиката?

Основното условие за съществуването на всеки жив организъм е равновесието му с околната среда.(хомеостаза)
Такова равновесие се постига благодарение на факта, че на всяко жизненоважно изменение в околната среда организмът отговаря с някаква целесъобразна (приспособителна) реакция.

Затова може да се каже, че психиката е нещо като „орган” за отразяване на действителността и за регулиране на организма в съответствие с отразените свойства на околната среда, но понеже не е локализиран, а е съвкупност от множество взаимодействащи си органи и функции, е прието да се говори за нея като за психичен „апарат”.

„Апарат” е системно понятие, което обозначава съвкупност от устройства или системи (с относително сложна вътрешна структура), предназначена да изпълнява конкретни функции.

Това, че е невидима, не означава, че не съществува и че емпирично не може да бъде изследвана.
Психиката е толкова невидима и също толкова реална, колкото е невидима и реална – ВИРТУАЛНАТА РЕАЛНОСТ, изразена чрез глобалната мрежа.

Така както виртуалната реалност се осъществява – реализира, чрез глобалната интернет мрежа, така и психиката се реализира, чрез нервната система, но и двете не могат да бъдат единствено материално-енергийно локализирани и описани, макар, че се осъществяват чрез материални и енергийни мрежи от връзки, защото представляват сложни СИСТЕМИ, изградени от строго специфичното взаимодействие на материя, енергия и информация.

Понятието „виртуален” означава "като истински" и е създадено, за да пояснява, че съществителното изпълнява същите функции и предназначение като реално съществуващо, но няма физическа (механична, онтологична ...) реализация и е резултат на мисловна дейност – мисловна конструкция (образ) , фантазия, нещо, което е резултат от ВЗАИМНО СПОРАЗУМЕНИЕ споразумение или внушение.
Най често се употребява когато програмен продукт (също резултат на мисловна дейност) реализира в електронен аналог нещо физически съществуващо - виртуален тренажор, виртуален пост терминал за електронно разплащане, виртуален моден салон, виртуален свят и т.н.).
Виртуален образ на реален предмет може да се получи и в резултат на оптично, електронно или друго преобразуване.

Виртуално е синоним на идейно, а идейно на ПОНЯТИЙНО ( от понятие)

Идея е термин свързан с мисловен образ на някаква част от битието, атрибут на мисленето и логиката. Идея е главната мисъл, главната тема на произведението или теорията. Когато идеята е тясно свързана с думите, с вербалните знаци тя дава съдържание на мисловната конструкция ПОНЯТИЕ, създадена и достъпна само за човека.

Животните не могат да боравят с понятия.

Понятието е основна форма на човешкото мислене, в която обобщено са представени съществените признаци на предмети и явления. Функциите на понятието са да разделя, идентифицира и класообразува. Понятието е продукт и средство на мисленето. Същността на понятието се разкрива в съжденията.

По-късно ще посветя специален пост на това, кaква е ролята на ПОНЯТИЯТА в и за организацията на ЧОВЕШКАТА ПСИХИКА и с това, ролята им за съставянето - изграждането на задоволителна картина на света.



......






Нервната система е най-сложната и най-високо еволюиралата система ръководеща, координираща и интегрираща функциите на всички останали органи и системи.
Тя представлява милиони свързани помежду си нервни клетки наречени още неврони. Състои се от:

- Периферна нервна система, която представлява МРЕЖА от нерви и
- Централна нервна система ЦНС (главен, малък, продълговат и гръбначен мозък).

При животните нервната система КОДИРА дейността на мускулите, следи за правилното функциониране на органите, отправя и спира СИГНАЛИ от сетивните органи, реагира на измененията в условията на външната и вътрешната среда.


От биологична гледна точка нервната система бива:

- мрежеста - най-просто устроена. Тя е съставена от множество клетки разположени по цялото тяло и свързани по между си чрез израстъци.
Медузите, хидрата и коралите имат мрежеста нервна система.

- ганглийна - съставена е от нервни гангли и връзки по между им, чрез които се образуват нервни вериги.
При някой червеи, при раци и насекомите ганглиите в предната част на тялото се разрастват и образуват по големи струпвания - надглътъчни гангли, подглътъчни ганглии и коремна нервна верига.

- тръбеста - характерна за гръбначните животни и е най-сложно устроена. Тя има две части-централна и периферна нервна система. Централната нервна система включва главен и гръбначен мозък. При различните групи гръбначни животни частите на главният мозък са различно развити. Периферната нервна система е съставена от нерви и ганглии.



Всички живи същества зависят на живот и смърт от това удовлетворително да възприемат околния свят.

Даже амебата, която наблюдаваме под микроскоп, в своята капка вода търси онова място, където са оптималните й жизнено важни фактори (температура, осветеност, кислород и т.н.).
Когато наблюдаваме нашите котки и кучета ни става ясно, че и те носят със себе си една твърде сложна картина за действителността и реагират със страх и даже паника, ако външните събития не могат да се вградят в представата им за света и изглежда, че й противоречат.

Несъзнателно обаче, ние приемаме, че организмите по подразбиране имат способността удовлетворително да възприемат околния свят, сякаш той и работещият ред в него е очевиден, сякаш очите имат способността да виждат света такъв, какъвто той е в "действителност".

Ще посветя специален пост на сетивата. Засега карам под ред.
Но за секунди само ще се спра напр. на окото.


...

Окото е чифтен сетивен орган при човека и животните, който притежава способност да възприема електромагнитното излъчване на светлинните вълни и така да обезпечава основната сетивна и когнитивна функция - зрението. При човека органът око е само компонент на цялостния зрителен апарат, който включва периферен, проводников и централен отдел. При различните организми очите са устроени по различен начин. Единствената функция на най-просто устроените очи е да разграничава тъмнина и светлина. По-сложно устроените предполагат по-развито зрение.

Най-висшеустроени видове от класовете Бозайници, Птици, Влечуги и Риби имат по две очи, които могат да са разположени в една равнина и дават възможност за възприемане на триизмерен образ (стереозрение), както е например при човека. При други видове - като заека и хамелеона - очите са в различни равнини и виждат два отделни образа (монокулярно зрение). Посредством очите организмът набавя около 90% от информацията в околния свят.

Но окото е и един от многото „входове” – чрез които се приема огромният поток информация от средата.
Очите, сетивата въобще, са „входовете”, чрез които постъпва информацията, която се обработва от специализираните за целта центрове на нервната система, така че накрая организма да има своята, необходима за оцеляването му „картина за света” – „картина на вътрешната и външна среда”, така че да й реагира адекватно.

В действителност, много по-точно би било да се каже, че мозъкът вижда, а не окото. Окото може да бъде сравнено с обектива на фотоапарата.

Всяка сетивна система се състои от рецептори, неврални пътища и части от мозъка, участващи в сетивните възприятия. При много животни има по няколко отделни сетивни системи — за зрение, слух, осезание, вкус, обоняние, равновесие. Всяка сетивна система, представлява сложна невродинамична система, която по своята функция и строеж е преди всичко аферентно (донасящо) образувание. Тази функция е продукт на историческото развитие на организма, който в хода на еволюцията се приспособява все по-точно да разграничава свойствата на дразнителите, падащи върху рецепторите.

Условните и безусловните рефлекси са закономерен отговор на организма към
въздействието на вътрешната и външната среда, който ОТГОВОР се осъществява благодарение на взаимодействието на нервната система със средата, опосредставно от сетивата.


Имат ли психика живите същества, които нямат нервна система и ако имат каква е ? Как се развива психиката?








Елементарна СЕНЗОРНА ПСИХИКА



Сензор или „датчик” , е първичен преобразовател на физични или химични параметри в УДОБЕН ЗА ИЗПОЛЗВАНЕ СИГНАЛ. Тези устройства представляват неизменна част от системите с автоматизирано управление. Разграничаването на термините сензор и измервателен елемент е проблематично, тъй като не съществуват единни дефиниции.
Сензори са интегрирани в множество устройства, които използваме всеки ден, като например електроуреди, мобилни телефони и т.н. Възможните им приложения са практически неограничени.
Чувствителността на сензора е индикатор за големината на промяната на изходния сигнал при дадена промяна на входната величина.



Биологичният еквивалент на сензора е РЕЦЕПТОРЪТ.


Рецепторите са органи у живите организми, които имат способността да УЛАВЯТ промени в околната среда и да ги пренасят към централната или вегетативната нервна система за ОБРАБОТКА.

Това са вид нервни клетки, които реагират на различни промени в средата - например допир, натиск, топло, студено, горчиво, сладко, кисело. Рецептори има също в ушите и очите, където се улавят съответно светлина, цветове и звукови вълни. Те са специализирани за улавянето на точно определени промени. Така рецепторите за топлина не могат да уловят светлинни или звукови промени.

Всеки рецептор има минимални и максимални нива на инервация.
Минималното ниво на инвервация представлява минималната промяна във външната среда, която рецепторът може да улови. Пример за това е, че човешкото ухо не чува всички звуци, както и човешкото око не вижда всички честоти на електромагнитния спектър. Максималното ниво на инервация представлява максималното ниво на дразнителя, което може да бъде регистрирано адекватно. След това ниво рецепторът провежда нереален или смущаващ сигнал.

Примери: при топлене на ръката на печка, вие усещате топлите вълни - рецепторите работят нормално. При доближаване усещате повишаване на температурата. Но ако хванете с ръка котлона, рецепторът ще пренесе информация за болка вместо за още по-висока температура. Същият пример е валиден и при удар по окото - когато рецепторите в зрителния анализатор пренасят сигнал за светлина, като такава не е регистрирана реално.

Рецепторите играят важна роля в „рефлексната дъга“.
Те са разпространени по всички места в живия организъм и предават постоянно ИНФОРМАЦИЯ към ЦНС.

Предаваната информация за една секунда възлиза на няколко гигабайта, ако трябва да ги запишем на компютър. Интересен е фактът, че в мозъка няма рецептори. Това противоречи на израза „боли ме главата“. На практика болката идва от промени в налягането в черепната кухина, а не вследствие на инервация на рецептори за болка.

Смисълът на рецепторите, които непрестанно пренасят информация към нервната система независимо, Е че благодарение на тях организмът КОНТРОЛИРА всеки един процес и следи за дразнители, които го застрашават. Болката, независимо от органа, от който идва, е важен СИГНАЛ към организма за проблем. Понякога организмът сам решава този проблем, но сигналът за болка кара човек да потърси помощта на специалист за отстраняване на съответния проблем. Без рецепторите в организма ще се извършват процеси, застрашаващи живота му, без той да има ясна представа за случващото се.

Клетката като най-малка жива единица също притежава рецептори. Те са също тясно специализирани към определени промени на средата. Обикновено се намират по клетъчната мембрана и са изградени от белтъци в третична и четвъртична структура. Рецептори има разпръснати и из цитоплазмата на клетката. Чрез клетъчните рецептори клетката следи промените във вътрешната и външната среда – концентрация на химични елементи, ензими, белтъци, липиди, вирусни единици и др.





Хайде сега да се върнем ОБРАТНО НА ТЕМАТА - ПСИХИКА.


Първият етап от развитието на психиката е стадият на елементарната сензорна(рецепторна) психика.За животните с такава психика околният свят е „представен" не във вид на предметите в ОТНОШЕНИЕТО ИМ ЕДИН КЪМ ДРУГ, както за животните с тръбеста нервна система (включително и човека), а като отделни свойства, елементи, от които зависи задоволяването на основните жизнени потребности.

На това равнище на отражението съответства най-низшата степен в еволюционното развитие — мрежестата нервна система (например при мешестите животни),
и на висшия етап — възловата или ганглийната нервна система (при насекомите).

Като типичен пример за такова отражение само на някои, но затова пък важни свойства на предметите и явленията е поведението на паяка напр.

Щом като някое животно попадне в паяжината, паякът незабавно се насочва към него и започва да го оплита в мрежите си. Какво именно предизвиква тази дейност на паяка и към какво е насочена тя?

За паяка е важен само един признак — вибрацията (която извършват крилата на насекомото), предаваща се по паяжината. Щом като вибрирането на крилата престане, паякът престава да се придвижва към жертвата. На паяка, ако може да се каже така, му е безразлично всичко останало: стига да има вибрация.

Ако се докосне паяжина със звучащ камертон. В отговор паякът незабавно се насочва към камертона , покачва се на краищата му, оплита ги в паяжина и започва да им нанася удари с крайниците си – пипалата. За паяка, всичко, което вибрира е храна.
Това поведение е инстинктивно поведение, и е основното поведение характерно за животните със сензорна психика.




ПЕРЦЕПТИВНА ПСИХИКА


Следващият етап от еволюцията на психиката е стадият на перцептивната (възприемащата) психика.

Животните, които се намират на този етап, отразяват околния свят вече не под формата на отделни елементарни усещания, а под формата на ОБРАЗИ на цялостни предмети и на техните ОТНОШЕНИЯ ЕДИН КЪМ ДРУГ.

Това равнище на развитието на нервната система изисква еволюционно нов стадий в развитието на нервната система — централната нервна система (ЦНЦ).

Заедно с ИНСТИНКТИТЕ в поведението на тези животни основна роля започват да играят така наречените НАВИЦИ (условни рефлекси), придобити в живота на всяко отделно същество.

На висшите етапи поведението на тези животни придобива такива особености, които ни карат да говорим за появата на ИНТЕЛЕКТ, макар и елементарен и водят до добре известния, но далеч нерешен проблем: мислят ли животните?

Да разгледаме основните видове на целесъобразно поведение на животните — инстинктите, навиците и най-елементарния интелект.



ИНСТИНКТИ. ИНСТИНКТИВНО ПОВЕДЕНИЕ


Тези понятия се използват широко не само от учените, но и в обикновени жизнени ситуации. Попитайте познатите си какво е инстинктът. Отговорите ще бъдат различни, но всички ще подчертаят, че това е такова поведение на живото същество, което не изисква научаване.

Животното „знае" как и какво прави още от раждането си.
Това е като че ли „монтирана” в психиката от самата природа форма на реагиране на околния свят.

По повод на човека за инстинктивни действия най-често се говори тогава, когато тези действия са автоматизирани, човек ги извършва, още преди да е помислил: „Отдръпна инстинктивно ръката си от пламъка на огъня"; „Инстинктивно замаха с ръце и заплува" и т. н.

По същият начин човек извършва и някои добре заучени действия, които обаче трябва да различаваме от вродените.

Инстинктите винаги са интересували човека.

Поразителната сложност в поведението на мравките и пчелите, прелитанията на птиците, строителството на бентове от бобъра — всичко това е предизвикало мисълта за съществуването на разум у животните. Затова още в древността хората се опитвали да разгадаят тайната на инстинктите.


Съществува разказ, че легендарният законодател на древна Спарта Ликург направил следния опит.
Той сложил две малки кученца от едно котило в яма, а други две израсли на воля в общуване с кучетата. Когато кучетата пораснали, в присъствие на много хора той пуснал заек. Кучето, възпитано на открито, скочило след заека, хванало го и го задушило. А кучето, възпитано в пълна изолация, избягало страхливо от заека.
С този опит Ликург доказал на съгражданите си каква роля играе възпитанието и ги убедил в необходимостта от онази система за възпитание на войните, която получила названието спартанска.

Подобни опити показват, че поведението на животните се определя не само от инстинкта и че самият инстинкт се усъвършенства в живота.
Когато говорим за инстинктите, трябва да имаме предвид, че те играят различна роля в поведението на животните от различните видове.

„Шампиони" по инстинктивно регулиране на поведението са насекомите.
Именно въз основа на наблюденията на живота на насекомите известният френски природоизпитател Ж. А. Фабър описва инстинктивното поведение на насекомите. Фабър, можел с часове да лежи на земята, край дупката на някой бръмбар и просто да наблюдава. Той описва как земната оса напр. — сфекс, преследва щуреца, като при това „демонстрира" сложността на инстинктивното поведение, неговата сила и слабост.

Сфексът се притиска към коремчето на противника, като се обръща с глава към края на неговото туловище.
И най-богатото въображение няма да измисли по-добър начин за нападение. Сфексът вкарва няколко пъти жилото си в тялото на щуреца. Отначало под шията, после в част от предгърдието и накрая в основата на коремчето. Именно в тези три удара „с кинжал” се разкрива цялото великолепие и непогрешимост на инстинкта. Работата е там, че сфексът не убива жертвата си, а само я парализира с удари в нервните възли. След това сфексът вкарва парализирания щурец в дупката — неговата личинка ще се храни с тези „живи консерви”.
Великолепие и непогрешимост? Да, но само в стандартни, неизменно повтарящи се ситуации.
Ако например се отрежат мустачките, за които сфексът вкарва щурчето в дупката, „съобразителният ловец” започва да се държи изключително безразсъдно. Той оставя жертвата си и се насочва към нова.

Защо осата не се хваща за едно от шестте крачета на плячката?

Защото инстинктът е ПРОГРАМА, която влиза в действие само тогава, когато всички външни условия са строго спазени и звената на ситуацията следват последователно, в определен ред едно след друго.

Именно в това е особеността на сензорната психика:
животните реагират не на предмета, не на цялостна ситуация, а на НЕЙНИ ОТДЕЛНИ ЕЛЕМЕНТИ.

Колкото и сложен да е инстинктът, той е, макар и винаги целесъобразно в определени условия, но СТЕРЕОТИПНО, ШАБЛОННО, АВТОМАТИЧНО поведение.

Не напразно се казва: инстинктът е сляп.






ВЪВЕДЕНИЕ КЪМ „МЕМИТЕ”













НАВИЦИ





ЗАЩО ИНСТИНКТИТЕ НЕ ВИНАГИ СА ЦЕЛЕСЪОБРАЗНИ?
Просто казано, защото са отговори.

Няма отговори към постоянно променящата се външна среда, които, така да се каже, да са веднъж за винаги – валидни и универсални.

Околната среда ПОСТАВЯ ОРГАНИЗМИТЕ ПОСТОЯННО ПРЕД НЕШАБЛОННИ – НЕОЧАКВАНИ задачи и за тяхното решаване, в процеса на еволюцията, възниква по-съвършен начин за приспособяване.

Ако организмът не се справи, не реши задачите - загива.
А справилите се вече организми предават „знанието” за това справяне един на друг, или от поколение на поколение, чрез поведенчески „ритуали”, до голяма степен на несъзнавано ниво.

Това също има своя биологичен смисъл. Предаваната информация на несъзнавано ниво, не би срещнала съпротивата, която получава предаваната информация изискваща подчертано участие на съзнанието.

Ако на някой му се „подпали задника” и това застрашава да "изгорят" и други много хора, предаващото се поведение от човек на човек, трябва да „действа” бързо, за да извиква - предизвика бърза реакция.
Това в масов мащаб може да бъде осъществявано най-ефективно на несъзнавано ниво.

За това, по пътя на опит – грешка или опит – „печалба” , в хода на ежедневните предизвикателства отправени от страна на средата, към вродените, „ВГРАДЕНИТЕ" в психиката (базови) ПРОГРАМИ се прибавят заучените, основани на СОБСТВЕНИЯ ЖИЗНЕН ОПИТ, СВОИ, ИНДИВИДУАЛНИ за всеки организъм форми на поведение- навиците.

Както вече не еднократно споменах, инстинктите са основани на вродени, безусловни рефлекси, навиците се основават на придобити, условни рефлекси.

Но и навиците имат, от гледна точка на приспособяването към околната среда, редица недостатъци.

Преди всичко изработването им у животните е много продължителен процес на проби и грешки. А нали в природата далеч невинаги съществува възможност да се премине към такъв систематичен курс на обучение...
Т.е не всеки организъм има способността и възможността да подлага на съмнение, преработка и ежедневно ПРЕОТКРИВАНЕ на подходящите модели на поведение, на отговори към средата.

Освен това, не всеки организъм има възможността и капацитета, всеки път, когато възникне изменение от страна на средата да се обучава отново и често да се връща и да започва отначалото. Ако не успее, умира.

КАЗАНО ОЩЕ ПО-ПРОСТО:
НЕ ВСЕКИ ОРГАНИЗЪМ ИМА ВЪЗМОЖНОСТТА ЕЖЕДНЕВНО ДА ПРЕОТКРИВА  "ТОПЛАТА ВОДА" , "ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА КРУШКА", "КОМПЮТЪРА" и т.н. , КАКТО И  НАЧИНИТЕ ЗА НАМИРАНЕ НА ВАЖНИТЕ ЗА ЖИВОТА МУ РЕСУРСИ. НЕ Е И НУЖНО, УТВЪРДЕНИЯТ ОПИТ СЕ ПРЕДАВА МТРИЧНО и ЧРЕЗ МЕМИТЕ.

От друга страна обаче, поради натиска на постоянно променящите се условия на средата, "ТОПЛАТА ВОДА" трябва да бъде в известен смисъл И преоткривана (усъвършенствана, променяна в някакви граници) в "нова светлина" и в това се състои еволюцията.

Историческата памет се пренася биологично, чрез ДНК и биологичните ИС, но човекът, е единственият организъм с Историческа Памет, така да се каже и виртуално (мисловно, идейно) съхранявана и предавана.

Организмите имат способността един на друг, да предават (пренасят) информация – пакети информация, съдържаща „проверени вече, чрез чуждият опит” отговори към средата, начини за справяне със средата, не само генетично, но и чрез базисните психични процеси – идентификация /интруекция и проекция/ - проективна идентификация.

На разговорен език, чрез така наречените, „културни клишета”, които станаха популярни последните години под понятието – Мем.

Да уточним, че ще използваме понятието мем, само като обозначаващо човешките мисловни и поведенчески конструкции, за да е ясно къде се разполага, в сравнение с подобните процеси при животните.










„Клишетата” не са само мисловни или вербални конструкции, те често се изразяват и в така наречените – ритуали, или ритуално поведение. В психотерапията, поведенческите разстройства – поведенческите симптоми, се разглеждат като ритуално поведение.

Смисълът на подобно копиране на комплекс от характерно поведение често не може да бъде схванат, преди внимателен анализ, свързан с проследяване на етимологията, на възникването на това поведение, но то винаги има, така да се каже, символичен характер и възниква като конкретен отговор към дадено предизвикателство отправено от страна на средата.

В голямата си част, това което прави ритуалите неразбираеми и да изглеждат сякаш безсмислени, е фактът, че в даден момент, те продължават КОПИРНО/ШАБЛОННО да пренасят ненужен вече – „стар отговор”, към КАЧЕСТВНО НОВА СРЕДА, поставяща съответно КАЧЕСТВЕНО НОВИ ЗАДАЧИ.

Клишетата, ритуалите, културните обреди, навици и т.н., пренасят информация за навиците (целият спектър явления) утвърждавали се в човешката история като специфични социални и индивидуално – видови реакции, така както ДНК го прави. Голяма част от база данните в ДНК в зората на генетиката се считаха за грешка на природата или за баласт.

Днес на ДНК се гледа и като на специфичен биологичен носител на информацията, запечатала биологичната еволюция .

Трябва да се знае, че всяко ритуално, клиширано поведение – всеки "мем", добил масов характер и утвърдил се хилядолетия наред, столетия, дори и в по-кратки отрязъци от време, е бил биологично, социално или емоционално НЕОБХОДИМ.

Дори и за момента да не разбираме смисъла му, той е възникнал като подходящ поведенчески отговор към конкретно предизвикателство от страна на средата. По този начин е ИНФОРМАЦИОНЕН НОСИТЕЛ, макар и нематериален, а виртуален, на еволюционната поведенческа история на човека и най-вече на ПСИХИЧНАТА ЕВОЛЮЦИЯ.

А с това и има най-тясно отношение към понятия като човешка култура… възпитание, които понятия, на по-базисното, животинско ниво се откриват ( се изразяват, се състоят) в така наречения инпритинг.











Предаването на мем може и да е предаване на подходящото средство - инструмент, придобит чрез опита.  Но, за да могат тези инструментите да се усъвършенстват, защото промяната на средата го изисква, трябва да бъде разбирано тяхното практично и идейно значение.

Никой човек, колкото и начетен, и интелигентен да е, не би могъл да проверява, да бъде адекватно и непрекъснато критичен, към новостите – новите отговори – новите „инструменти” новите начини за справяне”, появяващи се чрез човешкото знание, които начини, макар че може да звучат революционно все още не са проверени чрез ОПИТА – НЕ СА ИЗДЪРЖАЛИ ИЗПИТАНИЕТО НА ВРЕМЕТО. Така че, подхождането със съмнение към тези новости, до голяма степен е подходящо предпазно поведение.

От друга страна
Ако човек остане да разчита само на старите модели / инструменти… в един момент, особено при днешните силни темпове, с които изменяме средата си на живот, няма да може да разполага с удовлетворяващи го, адекватни към средата отговори.

В този контекст, „клишетата” са патерни на поведение, които задават нормата, нормите.
Задават границите.

Функцията на границите, колкото и да са гъвкави и пропускливи, е преди всичко да пазят и вторично да пречат на драстичните промени.
За това, трябва да бъдат постепенно преодолявани.

И … за да им се противостои, за да бъдат променяни, трябва предложенията за замяната им, да са практически, не само нови, но и адекватни отговори към новите изисквания на средата.

Колкото поведението на един организъм е по-свободно от безусловните рефлекси, толкова, в по-голяма степен, е управлявано от условните рефлекси.

Защото „клишетата” – в това число и мемета, като ИНФОРМАЦИОННИ единици имат и координиращо – управляващо действие - определят и предизвикват поведение.

Непредвидимото поведение на организмите може да застрашава биоединството, защото всички организми са ВЗАИМОСВЪРЗАНИ ИМЕННО, ЧРЕЗ СВОЕТО ПОВЕДЕНИЕ, но и да го координира, организира в КАЧЕСТВЕНО НОВ ред, по еволюционно нов начин.
Драстични промени в конструкцията, могат да срутят сградата, така както драстични промени в ДНК – кода, могат да предизвикат неподозирани застрашаващи целостта на системата промени.

Когато предлагаш, когато си открил качествено нова конструкция, тя пак трябва да се съобразява с ОГРАНИЧЕНИЯТА – ГРАНИЦИТЕ на физичните закони.
По същият начин, колкото и да е пластично поведението на организмите на земята, най-вече – ЧОВЕШКОТО, ТО НЕ МОЖЕ И НЕ БИВА ДА Е В РАЗРЕЗ С БИОЛОГИЧНИТЕ ЗАКОНИ.

Това е една от основните причини, промените да се извършват стъпка по стъпка, но и да се следи ефекта от тях и да му се отреагира, пак чрез корекции – корективни промени.











автор: Светла Ненова



...


Ще ви шибам, ако не четете!!!
От кого да започна? :))))))))))


...