Ящик — вещь простая. Но наука способна наделить этот предмет глубокими смыслами — хоть физическими, хоть метафизическими. Она может увидеть ящик в пересечении графиков, воздушной пушке, приборе для дрессировки животных и многом другом.
Ящик Шрёдингера
Что это Это святое! Напоминаем: в ящике находятся кот, кусочек радиоактивного вещества, счётчик Гейгера, молоток и колба с ядом. В течение часа с вероятностью ½ может случиться распад ядра — молоток ударит по колбе, и кот умрёт. А может и не случиться. Если бы эта система подчинялась законам квантовой механики, то кот был бы одновременно и жив, и мёртв, а однозначный статус приобрёл бы только при открывании ящика. Как уверял сам Эрвин Шрёдингер, «это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким фото и снимком тумана».
Для чего нужен: Мысленный эксперимент с котом показывает принципиальные различия законов макро- и микромира. Да и вообще метафора красивая.
Ящик Вуда
Что это Действительно ящик. Только в нём есть мембрана, которая выталкивает воздух через круглое отверстие. В результате воздушный поток начинает закручиваться, и образуется вихрь тороидальной формы (если проще — в форме бублика)
Вот как описывал демонстрацию своего изобретения американский физик Вуд (дело было на рубеже XIX-XX веков): «Большой ящик приберёг к концу лекции. Если я направлял его вверх, невидимое воздушное кольцо ударялось о купол аудитории и гасило большую часть рожков газовой люстры, висевшей под потолком. Два или три из них всё же не гасли, и от них свет опять распространялся по всему кругу люстры, так что опыт можно было повторять снова и снова — так быстро, насколько позволяли удары по ящику. Затем я начал “блицкриг” против аудитории, “стреляя” мощными невидимыми кольцами в море лиц. Зрители были в восхищении!»
Для чего нужен: Сейчас такой аттракцион имеется почти в каждом музее занимательных наук наряду с кривой комнатой или зеркальным лабиринтом. Принцип ящика Вуда применяется при тушении пожаров.
Клетка Фарадея
Что это Устройство, изобретённое в 1836 году Майклом Фарадеем — британским химиком и физиком. Представляет собой заземлённую металлическую клетку, эффективность которой определяется толщиной материала и размерами ячеек (чем меньше, тем лучше). Принцип работы заключается в том, что, если клетка попадает во внешнее электрическое поле, свободные электроны внутри неё концентрируются в определённом месте. В итоге противоположные стороны клетки получают разноимённые заряды, создают новое поле и сводят на нет электромагнитное воздействие извне. Именно поэтому, кстати, в лифте часто пропадает сигнал мобильной связи.
Для чего нужен: Используется везде, где требуется блокировать воздействие электромагнитных полей на человека или аппаратуру. Например, в помещениях с высоковольтным оборудованием. Самый доступный пример — микроволновка.
Ящики Дирихле
Что это Данный принцип комбинаторики сформулирован немецким математиком Дирихле в 1834 году и устанавливает связь между объектами (зайцами) и контейнерами (клетками) при выполнении определённых условий. Существует множество формулировок этого принципа, многие из них кажутся совершенно очевидными, например: «Если в n клетках сидит n + 1 или больше зайцев, то найдётся клетка, в которой сидят по крайней мере два зайца».
Для чего нужен: Несмотря на свою простоту, этот принцип неплохо помогает решать некоторые математические задачи. Обычно с его помощью доказывается существование некоторого объекта без указания места, где он находится. Это так называемое неконструктивное доказательство: мы не можем сказать, в какой именно клетке сидят два зайца, а знаем только, что такая клетка есть.
Ящик Эджворта
Что это В основе схемы, созданной британским экономистом Фрэнсисом Эджвортом в 1881 году, лежат две системы координат, одна из которых перевёрнута на 180 градусов по отношению к первой так, что получается прямоугольник (ящик). В каждой координатной плоскости изображена кривая безразличия. Что это такое? Допустим, речь идёт о сладостях. На одной оси отложено количество пирожных, на другой — кексов. Для кого-то из потребителей комплект из 3 кексов и 7 пирожных будет представлять такую же ценность, как набор из 4 кексов и 6 пирожных. Так строится кривая безразличия. А ящик Эджворта — модель для сопоставления этих кривых.
Для чего нужен: Помогает решать задачи, связанные с эффективным распределением благ.
Ящик Торндайка
Что это Конструкция, придуманная одним из первых психологов — Эдвардом Ли Торндайком. Экспериментальное животное помещали в клетку, сделанную из хитро расположенных реек. Пытаясь вырваться, зверёк случайно приводил в действие механизм, открывавший путь на свободу. При неоднократном повторении опыта количество действий, не дававших нужного результата, постепенно уменьшалось до нуля, а манипуляции, приводившие к успеху, становились всё более точными.
Для чего нужен: Чтобы понять механизмы научения.
Ящик Скиннера
Что это Похож на ящик Торндайка и устройства, которыми пользовался Павлов, вырабатывая условный рефлекс у собак. Представляет собой пустой ящик, оснащённый педалью, нажатие на которую приводит к подаче пищи. Запущенная туда крыса сначала хаотично исследовала пространство, пока не задевала педаль и не получала порцию лакомства. После нескольких случайных нажатий у животного формировалась новая модель поведения, не связанная ни с какими предшествующими стимулами. Теперь, проголодавшись, крыса бежала прямиком к педали и, нажав на неё, получала желаемое. Скиннер сделал аналогичный ящик для младенцев и экспериментировал со своей дочерью, стремясь путём подкрепления выработать у неё полезные навыки.
Для чего нужен: Это тоже про механизмы научения.
Чёрный ящик № 1
Что это Модель системы, о принципах работы которой ничего не известно. На схемах изображается как чёрный прямоугольник. Наблюдатель знает, что ящик имеет «вход» для ввода информации и «выход» для вывода, но при этом не имеет понятия, как система работает.
Для чего нужен: Эту метафору любят кибернетики и психологи-бихевиористы. В последнем случае чёрный ящик — это наш мозг.
Чёрный ящик № 2
Что это Большой чёрный ящик с зеркальной внутренней поверхностью и дырочкой в одной из стенок. Демонстрирует способность абсолютно чёрного тела поглощать свет (электромагнитное излучение). Луч света, проникающий в ящик через отверстие, навсегда остаётся внутри, бесконечно отражаясь от стенок. Такой способ объяснения иногда критикуется физиками, но суть передана точно: свет действительно не выходит из чёрного ящика.
Для чего нужен: Объясняет одно из базовых понятий квантовой механики.
Ящик Пандоры
Что это Образ из древнегреческого мифа. Эпиметею, младшему брату Прометея, богами была послана прекрасная во всех отношениях девушка Пандора, к которой прилагался ларец с рекомендацией не открывать его. Поддавшись соблазну, Пандора открыла подарок, и на мир обрушилось множество бед и печалей. Испугавшись, она захлопнула крышку, и на самом дне ящика осталась надежда.
Для чего нужен: Часто используется при описании открытий и изобретений. Мол, наука может создать нечто, способное нас погубить, но она же дарует и надежду.
