Zinātkāre brīvsolī

Publicēts žurnālā IR 20.09.2012.

Lai piedzīvotu brīnumus, pietiek paskatīties uz pasauli no neierasta skatpunkta, un Rīgā to ļauj interaktīvs zinātnes minimuzejs

Sociālajos tīklos uzzinot, ka Galleria Riga atklāts zinātkāres centrs Zili brīnumi, jautājums, kā pavadīt svētdienas pēcpusdienu ar ģimeni, uzreiz bija atrisināts. Atceroties bērnu sajūsmu par Zilu brīnumu «vecākā brāļa» zinātnes centra Zin(oo) apmeklējumu šovasar Cēsīs, jutos drošs, ka Rīgā mūs gaida kaut kas ne mazāk interesants. Šīs cerības pārņemti, mēs — tētis un divi bērni — devāmies izpētīt, kādus brīnumus varēs piedzīvot.

Jau nosaukums «zinātkāres centrs» liek atteikties no stereotipiem un aizdomāties. Vai tā ir mākslas galerija, mācību klase, zinātnes muzejs, meditācijas telpa? Pa druskai no katra, bet visvairāk tā ir vieta, kur vienkāršas lietas var ieraudzīt un piedzīvot pavisam negaidītā leņķī, reizēm vārda vistiešākajā nozīmē. Ekspozīcija ir eklektiska — sākot ar instalācijām, kas piemāna telpas izjūtu un redzi, un beidzot ar gudrām skārienjutīgām virsmām, skaņas, ūdens, dzīvnieku eksponātiem un pat sportam spēlēm. Visam var pieskarties, izmēģināt, pamainīt.

Bērni ir palaisti brīvsolī un steidz visu atklāt paši. Ja rodas aizķeršanās, jauni un laipni centra darbinieki palīdz noorientēties, bet ar lielāko daļu bērni un vecāki tiek galā paši (vai noskatās, ko dara citi apmeklētāji).
Telpu plānojums un daudzveidīga ekspozīcija palīdz katram atrast savu īpašo «pērli» vai nodarbi.  Mans personīgais favorīts ir pilošais ūdens ar stroboskopisku apgaismojumu, kas rada pārliecinošu (taustāmu!) ilūziju par apturētu vai pat pretēji pagrieztu laiku. Dēlam, kurš vēl iet bērnudārzā, visvairāk patika būvēt koka dzelzceļu un uzspēlēt florbolu, savukārt otrklasnieci meitu apbūra iespēja «jogot» jeb izmēģināt jogu, un viņa visspilgtāk atceras dīvainu rokturi, kuram pievienotie striķi pārvērta rata griešanu par koka «sliekas» locīšanos. Centrs nav liels, bet arī pēc divarpus stundām nedz mazajiem, nedz lielajam vēl negribējās iet prom.

Zili brīnumi ir ne tikai interaktīvs zinātnes minimuzejs. Kamēr bērni ir nodarbināti, vecāki var atrast laiku un telpu kādai dziļākai domai. Tam palīdz veiksmīgs telpu dizains, tēli no Alda Kalniņa grāmatas Zili brīnumi, eksponātu skices, fotogrāfijas un citi interjera elementi. Ja atnāks par ģimeni lielāka skolēnu grupa, atradīsies arī vieta macību stundai vai radošajām aktivitātēm.

Kopumā manī radās pārliecība, ka Zili brīnumi ir veiksmīgs sākums — gan šaurākā, gan plašākā nozīmē. Vispirms jau pašam centram ir kur augt — ne visi eksponāti ir vienlīdz saistoši, dažiem (piemēram, mikroskopam ar projektoru vai interaktīvajai tāfelei) ir vēl neizmantots potenciāls pārsteigt un uzrunāt. Savukārt cerība uz turpinājumu plašākā nozīmē ir saistīta ar Zilo brīnumu veiksmīgi apliecināto pamattēzi: radot izbrīnu, mēs rosinām zinātkāri. Taustāmi un saistoši eksponāti palīdz ieraudzīt «smagos» skolas mācību priekšmetus — matemātiku, fiziku, bioloģiju, informācijas tehnoloģijas — pievilcīgā gaismā. Bet izbrīns vien vēl nepalīdz sasaistīt centrā piedzīvoto ar skolas vielu. Mani kā «fizmatu» pēc pārliecības un profesijas daudzi eksponāti uzrunā kā lieliskas fizikas parādību un matemātikas koncepciju demonstrācijas. Piemēram, meitas iecienītais «rokturis» slēpj sevī saistību starp sinusu un kosinusu, viļņa fāzi un amplitūdu. Aizkavētās runas caurule ļauj aprēķināt skaņas ātrumu. Mikroskops var atklāt planšetdatora ekrāna uzbūvi un darbības principu. Kāpēc kāda no skolas stundām nevarētu notikt zinātnes centrā? Protams, ar brīnumiem vien būs par maz. Lai būvētu tiltu no zinātkāres uz zināšanām, ir vajadzīgs liels radošs ieguldījums gan no ekspozīciju veidotājiem, gan no skolotāju un izglītības speciālistu puses. Veiksmīgi piemēri no kaimiņavalstīm — zinātnes centri AHHAA Igaunijā vai HEUREKA Somijā — dod cerību, ka tas ir paveicams.

Populāri par Higsa Bozonu

[sākotnēji publicēts Higsa bozona atklājuma paziņošanas dienā Google Plus vietnē]

Par daļiņām, kas veido pasauli, bija aizdomājušies vēl senie grieķi. Tomēr tikai mūsdienās zinātnieki ir iemācījušies izzināt, kādas tās daļiņas ir un kādus likumus ievēro.  Tādu daļiņu, kas ir stabilas un veido matēriju mums apkārt, nemaz nav daudz. To īpašības ir labi zināmas, rūpīgi pārbaudītas un tiek lietotas uz katra soļa. Bet ir arī retas, eksotiskas daļiņas, kas rodas tikai īpašos apstākļos un pēc mirkļa atkal sarbūk. Līdzīgi notiek ar radioaktīvajiem atomiem, tikai eksotiskās daļiņas dzīvo vēl īsāk. 

Dabā eksotiskās daļiņas noķert un izpētīt praktiski nav iespējams, tādēļ fiziķi būvē speciālas jaudīgas, jūtīgas un ļoti sarežģītas iekārtas, ko sauc pa daļiņu paātrinātājiem. Tie paātrina un pēc tam „sadauza kopā” parastās matērijas „pikučus” (piemēram, mākoņus ar ūdeņraža atomu kodoliem – protoniem). Tādās sadursmēs rodas daudz „šķembu”, un jo spēcīgāka sadursme, jo retāko daļiņu sugu pārstāvjus var uz mirkli „materializēt”. Precīzi mērot uz visām pusēm aizlidojušo šķembu pēdas, fiziķi var izpētīt, kas bija noticis sadursmes brīdī un līdz ar to precīzi pārbaudīt fizikas likumus.

Eksotisko daļiņu jeb “mirkļā uzplaiksnījumu” izpēte 20. gadsimta otrā pusē ļāva zinātniekiem izveidot kompaktu, matemātiski skaistu un ļoti precīzu teoriju, ko sauc par Standartmodeli. Tas ir burtiski fundaments, uz kura stāv visa fizikas ēka. Par standartu Standartmodelis tiek saukts tāpēc, ka visas mums līdz šim zināmās daļiņas un spēki  “danco” precīzi pēc Standartmodeļa priekšrakstiem (ar vienu būtisku izņēmumu – smaguma spēku). 

Visi svarīgie likumi un daļiņas, ko paredz Standartmodelis, ir jau atklātas un pārbaudītas, atskaitot vienu –  t.s. Higsa bozonu. “Higsa bozons” ir kā  vārds un uzvārds. Vārds “Higss” ir iedots par godu bozona “tēvam” – angļu fiziķim-teorētiķim Pīteram Higsam, kas ir viens no Standartmodeļa autoriem. Savukārt “bozons” ir uzvārds – visas daļiņas (gan parastās, gan eksotiskās) pieder vienai no divām saimēm: vai nu “bozoni”, vai nu “fermioni”.  Paredzējums (hipotēze) par Higsa bozona eksistenci nāk no pašiem Standartmodeļa pamatiem – no pieņēmuma par visaptverošo Higsa lauku. Higsa lauks pievelkot citas daļiņas un ļauj tām „nostāvēt uz vietas” (fiziķi saka – piešķir masu). Piemēram, gaismas daļiņas Higsa lauks nepievelk, tādēļ gaismu nevar apturēt un, piemēram, ielikt tukšā kastē. Kamēr Higsa bozons nav radīts un detektēts, mums nav pamata teikt, ka Higsa lauks ir reāls un Standartmodeļa teorija paliek „gaisā karājoties”, līdz galam nepārbaudīta.

Lielākais pasaulē daļiņu paātrinātājs atrodas Šveicē, un to sauc par Lielo hadronu paātrinātāju.Tas ir izbūvēts ar mērķi sasniegt tik lielas enerģijas un tik smalku jūtību, lai uzzinātu, vai Higsa bozons tiešām eksistē un vai tas pakļaujas Standrtamodeļa priekšrakstiem. 

2012. gada 4. jūlijā zinātnieki, kas strādā ar Lielo hadrona pāatrinātāju, ir ziņojuši par daudzu gadu darba galveno rezultātu. Ir atklāta daļiņa, kuras pirmās izmērītās īpašības atbilst Higsa bozonam. Jaunatklātā bozona masa ir izrādījusies liela, bet ne pārāk: tādi pati, kā 134 ūdeņraža atomiem. Priekšā ir liels darbs lai rūpīgi izpētītu jaunās daļiņas uzvedību un izzināt, cik precīzi tā atbilst Standartmodeļa teorijai. Pat mazākas novirzes var pateikt ko būtiski negaidītu par materiālās pasaules tikko sasniegto attālo „nostūri”.

Fundamentālā fizika ir sasniegusi jaunu virsotni, bet šī virsotne noteikti nav pēdējā. Standartmodelis neatbild uz vairākiem fundamentāliem un vēl neatrisinātiem jautājumiem: kā apvienot kvantu teoriju un gravitāciju? no kā sastāv tumšā matērija? kāpēc Visums izplešas pāatrināti? 

Ir arī jāatceras, ka fizikas pamatlikumu zināšana netuvu nepasaka visu par fiziku – pat ļoti vienkāršās situācijās ar daudzām daļiņām no pamatlikumiem ir maz jēgas. Fiziķiem ir nemitīgi jāatklāj jauni domāšanas veidi, jārada jaunas teorijas un jāapliecina tās praksē – pasaules izziņa nekad neapstājas.