Естественные науки в нашей жизни

   По данным журнала «Nature», в результате опроса, проведенного в восьми европейских странах, выяснилось, что 30% респондентов испытывают страх перед химическими веществами, а 40% — желают жить в мире, в котором химические вещества не существуют вовсе. Большинство европейцев имеют довольно ограниченные знания об окружающем мире: 82% опрошенных не знали, что соль, добытая из моря, и синтезированная искусственно — на самом деле одно и то же химическое вещество. Ситуация в России пока не столь удручающая, но катастрофически сокращающееся число часов, отводимых на изучение естественнонаучных дисциплин в средней школе, создает почву для различных заблуждений и фобий.

   По сути, хемофобия (боязнь химических веществ) – родственница страха неизвестности. Поэтому одной из актуальных задач не только для учителей, но и для всех, кто занимается популяризацией науки (в частности химии) - своевременно дать понятный, но в то же время полный и грамотный ответ на вопрос, интересующий общественность.

• Чем может быть вредно то или иное вещество, входящее в состав продукта питания, косметики, лекарств и прочее?
• Чем оправдано его присутствие в этом продукте?
• Какие у него есть свойства, приносящие нам пользу?
• Каких правил следует придерживаться в использовании продукта, чтобы не навредить себе и окружающим?

   Это лишь некоторые примеры подобных вопросов.

   Поскольку многие из них требуют специализированных знаний, например, в области фармакологии, пищевой химии, физиологии человека, то роль учителей в борьбе с хемофобией может быть несколько иной. Можно проанализировать какое-либо известное явление или предмет, с которыми учащиеся часто сталкивались в жизни с позиции науки: показать, что без химии невозможно существование вещей, которые важны для человека, вызывают у него положительные эмоции. Ведь химия – это не только Е-добавки, вызывающие аллергию красители и ароматизаторы, моющие средства и токсичные вещества, но и абсолютно все, что вокруг нас и внутри нас.

   Приведем несколько бытовых примеров, демонстрирующих присутствие химии в повседневности.

   Почему при прожарке мясо становится вкуснее? Причина заключается в том, что содержащиеся в нем сахара и аминокислоты при совместном нагревании дают красящие вещества—меланоидины, из-за которых мясо темнеет. Это происходит не только с мясом, но и при обжарке кофе, сушке фруктов и выпекании хлеба. Меланоидины не только меняют цвет, но и придают продуктам приятный вкус и характерный запах, которые мы любим.

   Популярна и очень удобна в носке одежда из немнущейся ткани. В чем ее отличие от обычной? Само образование складок и заломов связано со слабой прочностью связей между волокнами. На ткани есть участки, где молекулы целлюлозы расположены близко друг другу, а есть «зазоры», конечно же, невидимые глазу. Чем дальше друг от друга находятся волокна, тем слабее связи между ними, и тем легче они ломаются, поэтому там, где встречаются пустоты, формируются складки. Если же попробовать соединить все волокна между собой дополнительными «мостиками», то ткань не будет мяться. Роль таких «мостиков» могут играть молекулы формальдегида.

   Природа существует не только в химических реакциях, но и в физических явлениях. В школе физика, так же как и химия, вызывает у многих учеников затруднения в освоении, а в последствии, уже взрослые люди не имеют четкого представления о том, что они изучали на уроках и как это применимо в реальности. Возможно, это, опять-таки, связано с особенностями преподавания данного предмета. Зачастую его изучение сводится к наработке алгоритмов решения типовых задач и заучиванию формул и законов – всему, что может пригодиться на экзамене. Но как полученные знания связаны с жизнью?

   Приведем несколько примеров явлений (в данном случае физических), природу которых знает не каждый.

   Во время грозы можно наблюдать красивые светящиеся «ветви» на небе. Сам удар молнии – это кратковременный электрический ток, который возникает из-за того, что облака, несущие на своей нижней поверхности отрицательный заряд, поляризуют под собой землю, вызывая на ней положительный заряд. После этого току нужно пройти от облака до земли через воздух, и делает он это по наиболее простому для себя пути. Поскольку состав и электромагнитные характеристики воздуха не везде одинаковые, этот путь не получается прямым, и молния оказывается такой причудливой неровной формы.

           Законы физики спасают нас от переохлаждения.

   Живое существо ощущает холод, когда энергия, передающаяся от теплой крови у поверхности тела, уходит в окружающую среду. В результате теплообмена происходят энергетические потери. Каким образом наш организм их уменьшает в отсутствие одежды и внешнего обогрева? Первое, что приходит в голову: при помощи слоя жира. Это правильная мысль, однако вспомним, что у человека жир распределен по телу неравномерно, и такие чувствительные участки как спина, внешняя поверхность рук и ног, кисти и стопы имеют сравнительно тонкий его слой. Количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду, можно приблизительно приравнять к тому количеству теплоты, которое приносится с артериальной кровью. Значит, чтобы уменьшить энергетические потери, нужно снизить приток энергии с кровью. А для того, чтобы понять, как снижается интенсивность поступления энергии к поверхности тела, вспомним несложный закон физики : Q=cmΔt  , где Δt - разница в температурах между «теплой» артериальной кровью, и «холодной» венозной. Уменьшить этот параметр Δt  помогает особое устройство кровеносной системы. У человека есть два типа вен: одни располагаются сразу под кожей, а другие—близко к артериям. Когда вены тесно соприкасаются с артериями, разница в температурах уменьшается, т.к. кровь в венах немного нагревается, а в артериях—охлаждается. Уменьшается Δt , значит уменьшается и отданное Q . Если опустить руку в холодную воду, то подкожные вены сузятся, а те, что расположены у артерий – расширятся, и основной транспорт крови будет происходить по «энергосберегающему» пути. Если же опустить руку в горячую воду, то произойдет обратный эффект: сузятся вены у артерий, а поток крови будет проходить ближе к коже, уменьшая поступление тепла в организм.

   Находить различные примеры, демонстрирующие неразрывность естественных наук с повседневностью, можно настолько много, насколько хватает желания и знаний. Хочется верить, что со временем о неизвестной, а потому вызывающей недоверие «химии», станут все больше говорить интересно и доступно, а на уроках физики будут уделять больше внимания связи изучаемого материала с реальной жизнью.

Элина Фарба, РХТУ им. Д.И.Менделеева