«Красота науки»

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Новосибирской области

«Татарский политехнический колледж»

«Красота науки»

Разработчики: Золотых Л.А., Осипова Е.В.

2016 г.

«Красота науки»- комплексное внеурочное мероприятие, состоящее из двух частей: лектория «Красота науки» и фотоконкурса «Наука в фокусе».

Цель мероприятия: создание образовательных условий для

расширения их научного кругозора студентов, приобретения ими общенаучных, исследовательских навыков.

План мероприятия:

1. Организационная работа по основным направлениям фотоконкурса, отбор работ на фотоконкурс.

2. Оформление фотовыставки, работа жюри.

3. Проведение лектория «Красота науки».

4. Награждение победителей фотоконкурса.

Оборудование, средства: компьютер, проектор, презентация «Наука в фокусе», презентация «Нанотцветы металлов и сплавов», фотоэкспонаты.

Межпредметная связь: английский язык, биология, микробиология, материаловедение, физика.

Ход лектория.

Ведущий преподаватель:- Всегда ли мы видим красоту науки?

- А если это формулы и схемы…

- А если это правила и цифры…

-Конечно же, нет. А «красота науки» есть, может не видимая с первого взгляда или не вооружённым взглядом. А быть может надо «включить» воображение. Сегодня мы постараемся разобраться в этом.

- Окружающий нас мир неимоверно сложен. Понимание мира означает его упрощающее представление . С самого детства ребенок должен видеть, что наука – это интереснейший, увлекательнейший мир, частью которого он может быть уже сейчас. Красота в науке связана с пониманием истины. Красота — поводырь на границе знания и незнания, индикатор понимания и указатель истины.

-Понятие красоты в науке можно представить формулой К. Н. = Наблюдаемая сложность / Минимальная программа

И числитель, и знаменатель в правой части выражены в битах – единицах количества информации. Минимизация программы означает отсечение избыточной информации, характеризующей наблюдаемую сложность.

Одно из главных побуждений к занятию наукой, по словам Эйнштейна, состоит в том, чтобы «каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира... Этим занимается художник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспытатель, каждый по-своему». Наука сближается с искусством, то есть с эстетикой, и высшее эстетическое значение имеет «простая и ясная картина мира».

Многие великие учёные указывают на связь науки и искусства, задачи которых в конечном счете едины – они сводятся к познанию и отображению гармонии реального мира.

-Если мы перейдём к современным условиям, то многие исследователи, пришли к мысли , что включение фото снимка в свои работы, поднимает уровень фотографии до уровня произведения искусств. Налицо эстетическое осмысление ин­формации  о факте, обращение документа в образ. Сила же подобных снимков - именно в передаче правды дня, а часто и в раскрытии напряжённого душевной стояния людей...» Именно эти факты привели фотографию в науку, к там уже это способ подтверждения данных.

Многие научные журналы не просто выставляют фото, но и проводят конкурсы типа «Наука в фокусе». Например лучшие научные фотографии 2015 года по версии Wired под названием — антарктической исследовательской станции Halley VI, загрязнённая река мышьяком, кадмием, свинцом, синяя лаваиз кратера КавахЛьен на индонезийском острове Ява. Здесь шахтёры добывают серу, Плутон до неё долетела автоматическая межпланетная станция НАСА «Новые горизонты», Учёные обнаружили на Марсе воду в жидком виде, фрагмент жизненного цикла миксомицета тип слизевиков (грибоподобных организмов), археологи в процессе раскопок на Почтовой площади в Киеве, и другие фото.

-Фото конкурсы проводятся и в виртуальной сети. Соревнование было учреждено ради привлечения ученых и людей, интересующихся научной тематикой, к редактированию Википедии, а также для улучшения иллюстративности статей. Широкий охват виртуальной энциклопедии стал причиной, по которой именно она стала площадкой для проведения конкурса.

Итоги Европейского конкурса научной фотографии будут подведены до конца января 2016-го года. 

Сейчас мы предлагаем вам окунуться в удивительный мир наноцветов.

Переход к слайдшоу «Нанотцветы металлов и сплавов»

Вед1.Говорят, в науке нет красоты. Наука оперирует фактами, теориями, цифрами. Но это популярное заблуждение. Мы представляем вашему вниманию фильм, позволяющий говорить о красоте науки - нанотехнологии, объединяющей физику, математику, химию и биологию. Нанотехнология оперирует веществами на уровне молекул, с размерами, составляющими одну миллиардную часть метра.

Вед2.The film presents unique photographs obtained from the work of two talented scientists from the Laboratory of Superconductivity Institute of Solid State Physics ( Chernogolovka – Moscow region) Gennady and Galina Strukows.

Вед1.Фильм представляет уникальные фотографии, полученные в ходе работы двух талантливых ученых из лаборатории сверхпроводимости Института Физики Твердых тел Геннадия и Галины Струковой.

Вед2.Scientists have long been trying to understand the laws of biological growth and morphogenesis whereas material scientists and engineers have been making models of wonderful nature creating to reproduce their useful functional properties

Вед1.Ученые долго пытались понять законы биологического роста и морфогенеза. Были созданы модели уникальных творений природы для воспроизведения их полезных функциональных свойств

Вед2.The fact in that millions of years of evolution have created materials with characteristics that are still unattainable for artificial materials

Вед1.Миллионы лет эволюция создавала материалы со свойствами, которые не достижимы искусственными материалами.

Вед2.At the Institute of Solid State Physics RAS where material science is one of the major research fields we studied nanostructured metallic coatings and nanowires with magnetic and superconducting properties.

Вед1.В институте физики твердых тел РАН изучили наноструктуры металлических покрытий и нитевидные нанокристаллы с магнитными и сверхпроводимыми свойствами.

Вед2.In the course of nanowire growth by electrodeposition of metal on porous membranes our attention was attracted by the mesostructures forming on the membrane.

Вед1.По ходу роста нитевидных нанокристаллов в результате электроосаждения металла на пористые мембраны их внимание привлекли мезо структуры, формируемые на мембране

Вед2.Using an automatic units enable deposition of metals from two baths with different electrolytes and programmable deposition mode unit described in Gennady Strukov ( 2009)

Вед1.Использование автоматических устройств делает возможным запрограммированное осаждение металлов из двух емкостей с различными электролитами. Этот способ описан в работе Геннадия Струкова в 2009 году.

Вед2.Bunches of nanowires from Pd Ni alloy «broom» growing from separate point.

Вед1.Пучки нитевидных нанокристаллов из сплава палладия и никеля вырастают из отдельных точек.

Вед2.The pulsed current electrodeposition on the templates is a general biomimetic method to fabrication of the metal models of natural objects: protozoa, plants, mushrooms, sheels. The resulting metal copy reproduce the Benoit Mandelbrot classic natural fractals.

Вед1.Электроосаждение под действием импульсного тока на матрицы – это главный биомиметический метод производства металлических моделей природных объектов: простейших, растений, грибов, ракушек. Эти металлические копии представлены в галерее природных фракталов Бенуа Мандельброта.

Вед2.The electron microscope images were amazing: the resemblance of the metallic mesostructures grown on the membrane surface to plants, fungi, shells was flaring.

Вед1.Изображения полученные с помощью электронного микроскопа поражают воображение сходством металлических мезоструктур с растениями, водорослями, морскими ракушками

Чашечка цветка

Чередованием в процессе гальванотехники слоев свинца и сплава палладия с никелем получились удлиненные листья, похожие на
пальмовые. На конце каждого из них вот такой "бутон", диаметр которого – одна вторая миллионной доли метра.

Это ракушка из сплавов палладия и никеля

А это папоротник, образованный из сплавов свинца и индия, палладия и никеля

Вед2.The SEM research revealed that the multilayer frame of the metallic “lotus leaf” has a hierarchic fractal structure made by self-assembly of conical nanowires bundles

Вед1.Электронные микроскопы позволили обнаружить, что металлический листок лотоса имеет иерархическую фрактальную структуру

Вед2.The method proposed enables the reproduction not only of the external shapes of the natural objects, but also of their hierarchic structure at the nano- micro- and mesolevels.

Вед1.Мезоструктуры чудесным образом переплетаются в рисунок на поверхности ракушки.

Растение из Родия и свинца

Ракушка из палладия

Это прекрасные бутоны, похожие на бутоны едкого очитка, полые внутри. А толщина стенок составляет 10-20 нанометров (нанометр – миллионная доля метра)

Такие тонкие листочки вырастают на поверхностях мембран из нанокристаллов путем самоорганизации.

Ракушки из палладия из никеля

Грибы из никеля

Этот « гриб» состоит из нанокристаллов палладия и никеля

А это также образовано из сплава палладия и никеля

Соцветие

Ряды ракушек вырастают из специально сделанных пор.

А здесь мы видим поперечные кольца на поверхностях ракушки

Так выглядит иерархическая структура на нано- и микро-уровнях

Здесь показаны различные стадии роста

Листок из серебра

Ракушка из серебра

Коралл

А здесь мы видим, что внешняя поверхность, формируемая нанокристаллами похожа на щетку.

Рост листьев и ракушек это примеры переплетения многоуровневых поверхностей

Здесь показаны края ракушки, где видно, что стенки образованы переплетенными нитевидными нанокристаллами

Вед2.Hypothesis of morphogenesis: we assume that pulsed growth on the membranes is a morphogenesis` tool for most plants, mushrooms and shells

Вед1.Импульсный рост на мембранах – это инструмент морфогенеза большинства растений, грибов, ракушек.

Папоротник в природе и папоротник из Палладия и никеля

При росте живых растений одна клетка производит дочерние клетки, которые наслаиваются друг на друга, и при росте металлического цветка атомы металла наслаиваются друг на друга.
Природа процесса роста – неравномерная и импульсная

Вед2.This pulsed growth is accompanied by fractal branchingand self-assembly of growing cluster and provides a hierarchical structure

Вед1.Импульсный рост сопровождается фрактальным ветвлением растущих пучков волокон и обеспечивает иерархическую структуру

Цветы в природе и образованные из палладия и никеля

Пальма в природе и пальма металлическая

Галина Струкова прошла трудовой путь от лаборанта до старшего научного сотрудника. В 1984 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему: «Исследование дислокаций в полупроводниках методами травления и просвечивающей электронной микроскопии». Работы, вошедшие в диссертацию Струковой, опубликованы в научных журналах «Физика и химия обработки поверхности», «Физика твердого тела», «Philosophical magazin». Свои исследования Галина Струкова доводила до практического использования: разработанный ею метод химического травления полупроводников запатентован, использовался в Институте и на заводе. За эту практическую разработку Г.Струкова отмечена медалью «Изобретатель СССР». Сразу после открытия высокотемпературной сверхпроводимости hightemperaturesuperconductivity (HTSC) Галина Струкова активно включилась в развитие этой темы в Институте физики твердого тела.

Вместе с Г. Струковым были найдены оригинальные способы нанесения покрытий из благородных и других металлов и сплавов, которые были апробированы в масштабе лаборатории, пилотной установки и цеха. Свой богатый экспериментальный опыт Г. Струкова использовала для разработки методик получения, изучения структуры и физических свойств тонких металлических пленок

Разработка запатентована и используется в производстве электронных приборов. Она отмечена дипломами и золотыми медалями на международных выставках в Брюсселе и в Москве.

В 2011 – 2012 г.г. Струковы разработали биомиметический метод регулируемой фабрикации наноструктурированных мезоструктур из различных металлов и сплавов. Работа представлена на Международной конференции «Поверхности, покрытия и наноструктурированные материалы» 2012 г, США

Эта работа открывает перспективу целенаправленного синтеза образцов с полезными свойствами: супергидрофобных покрытий, гибридных структур для электронных приборов, золотых и серебряных структур для наноплазмоники, эффективных катализаторов и литий-ионных батарей.

Преподаватель. Теперь мы переходим к торжественному моменту, награждению победителей фотоконкурса «Наука в фокусе»

Награждение победителей.

Преподаватель…Все, что скрыто и неизвестно и чего не могут открыть никакие научные исследования, вернее всего будет открыто по волею случая человеком, самым настойчивым в поисках и самым внимательным ко всему, имеющему хоть малейшее отношение к предмету поиска.
Чарльз Гудийр.

Приложение