Рауан Калдыбаев: Лаборатория своими руками

Лаборатория - оборудованное помещение, приспособленное для научных опытов и исследований: химических, физических, технических, механических, физиологических, психологических и других.

В различных фильмах и книгах лаборатория - место, где безумные ученые делает невозможные вещи возможными. По итогу сложилось впечатление, что в данном месте могут находиться лишь опытные люди в белых халатах, и с полным кошельком. Однако, Рауан Калдыбаев на своём примере доказывает, что любой человек может позволить себе свою собственную лабораторию

1. Рауан, тяжело поверить, что ты смог создать лабораторию прямо в собственном доме. Выходит, что для этого не требуются большие средства и профессиональное оборудование?

Нет, большинство материалов для лаборатории я нашел либо на свалке, либо во дворе. Остальное можно недорого купить на строительном базаре или в магазине вроде «12 месяцев». Но осциллограф, необходимый для моих экспериментов, стоит довольно дорого, минимум 200 долларов.

Поначалу этого набора хватает для множества интересных опытов, однако со временем домашней лаборатории становится недостаточно - последний год я вообще занимаюсь только теоретическими исследованиями.

2. В таком случае, назови, пожалуйста, необходимые компоненты для создания хоть и любительского, но эффективного рабочего пространства?

Если речь идет о физике, то, во-первых, нужно как можно больше всякого строительного «хлама» – доски, железки, гвозди, болты, изолента. Еще очень полезно иметь пластик «коматекс» для моделирования - он прочный, легкий, и легко обрабатывается. С помощью этих материалов можно собирать множество механических устройств, однако для того чтобы проводить эксперименты и по электричеству, нужны: 1) лабораторный источник питания (китайский источник на 12 вольт пойдет) и 2) как можно больше деталей, вроде транзисторов и конденсаторов. Их можно купить в «Радиомарте» или достать из сломанных телевизоров со свалки. Если живете в Алматы, можно еще делать опыты по оптике и химии, так как в этом городе можно купить необходимые запчасти.

3. Как происходит выбор темы для исследования? Чем ты вдохновляешься перед и в процессе работы?

Обычно, тема для исследования приходит ко мне из подсознания, когда я ничем не занят, а мой мозг отдыхает. В том числе поэтому я люблю гулять в парке – там мне на ум часто приходят интересные идеи. В подсознание, в свою очередь, идеи для экспериментов попадают на основе просмотренных мною видео (советую канал Applied Science), лекций, и задач, которые я решаю. Например, концепт моего последнего проекта я придумал благодаря видео на Youtube, где опорный кабель ударяют гаечным ключом и получается любопытный звук.

4. Можешь детально описать процесс проведения исследования? Какие аспекты необходимо учитывать при их проведении?

Исследование – это творческий процесс.

Вначале приходит вдохновение. Потом нужно опробовать идею, понять имеет ли она смысл и выполнима ли (часто нет). Если тема утверждена, начинается сама работа. Теперь варианта два – или тема оказалась слишком сложной и прогресса нет, или получаются какие-то интересные результаты. Начало работы обычно самое сложное, так что как правило, если вначале все гладко, то и весь эксперимент пройдет хорошо. Это самая интересная часть, где все «веселье» и происходит - чем-то похоже на поиск сокровищ на детском утреннике в стиле пиратов. Ну и спустя какое-то время работа подходит к логическому завершению – клад найден, пора подводить итоги и дописывать статью. Во время исследования я полностью погружаюсь в процесс, иногда настолько сильно, что начинаю нервничать по пустякам. Так что нужно держать себя в руках и не слишком увлекаться, но, опять же, все это зависит от человека.

5. А какие именно эксперименты ты уже успел провести в своем доме?

Разные. Большинство из них довольно маленькие, меньше недели длиной, и почти все из них – это экспериментальная проверка того, что я учил теоретически в классе: по физике это, например, электролиз воды в кислород и водород (и последующее «взрывание» полученной смеси), а по химии – диссоциация нашатырного спирта в аммиак и воду. Я намеренно выбирал эксперименты, которые можно легко провести дома - диссоциацию нашатыря, например, легко обнаружить благодаря острому запаху аммиака (по той же причине я еще проводил реакцию серной кислоты и серы с выделением сильно пахнущего сероводорода).

Некоторые эксперименты не были научными, например, сборка картофельной пушки. Был один опыт, связанный с поляризацией графитовых электродов. Он был очень длинный и сложный – настолько сложный, что в итоге ничего не вышло. Но было интересно над ним работать, и я все равно много чего узнал. В частности, было увлекательно собирать экспериментальные установки (был даже специальный робот для очистки электродов).

6. Рауан, как бы ты оценил возможности, которые представляет твоя собственная лаборатория?

До девятого класса это была отличная возможность взаимодействовать напрямую с физическим миром и поэкспериментировать с наукой. Занимаясь только в школе, легко начать думать о физике, как о какой-то научной фантастике, которая существует только в книжках. Лаборатория позволяет легко убедиться в пользе науки, не говоря уж о том, как это интересно. Если вы начинаете изучать естественные науки – это просто отличный выбор, но когда дело доходит до уравнений Максвелла и квантовой механики, к сожалению, домашней лаборатории стало недостаточно - тут уже только университетская подойдет. 

7. Создание целой лаборатории требует не только терпения, но и другие качества. Можешь их перечислить?

Я бы сказал, что это, во-первых, воображение: как можно создать лабораторию, не зная, что будешь там делать? По той же причине необходимо знание физики, ну и желательно иметь хоть какие-то организационные навыки. В противном случае все будет свалено в кучу и пользоваться лабораторией будет крайне неудобно.

8. Есть ли у тебя наставник, или помощник, который поддерживает тебя на разных этапах исследовательской работы?

В девятом классе в работе мне помогала учительница химии Гульжан Советовна, но так как в проекте было очень много физики и математики, у меня не получалось держать ее в курсе всей работы, соответственно она не могла помогать мне на всех этапах. Также я хожу на занятия по олимпиадной физике в «Квадрат», где я раньше часто задавал учителю вопросы. Но это не совсем то, так как он не координирует весь процесс, а только отвечает на специфичные вопросы. С этой осени я являюсь стажером в «Вольфрам», но работа там идет над одной определенной теорией, и вся работа сосредоточена на ней. Исходя из всего это, наставника, который бы координировал и управлял моими исследованиями, у меня не было.

9.Важно ли для лаборанта быть одинаково хорошим как в практике, так и в теории? Насколько сильно знания олимпиадной физики (и математический аппарат) помогают при проведении экспериментов?

В принципе, можно тыкать в приборы и соединять проводки не зная, что делаешь, но в таком случае можно получить только давно известные, примитивные результаты. В эксперименте всегда возникают неожиданности, и чем он сложнее, тем таких неожиданностей больше. Чтобы их понять, очень важно иметь хорошее понимание теории. Математический аппарат же важен, во-первых, для понимания теории, а во-вторых, для проведения расчетов параметров эксперимента. Ну и надо сказать, что опыт эксперимента помогает в понимании теории, так как она становится более осязаемой.

Помимо этого, очень полезны будут компьютерные симуляции, которые можно сделать, например, в Питоне, имея минимальное знание языка.

10.Повлияла ли лабораторная деятельность на твои успехи в учебе?

Определенно да, в положительную сторону. Эксперименты заставили меня мыслить креативно, что сильно помогло мне в учебе. В биографии Фейнмана* описывается, как в Принстоне студентам постоянно приходилось чинить часто ломающуюся лабораторную установку и, казалось бы, это плохо, но на самом деле, в процессе починки студенты понимали гораздо больше, чем если бы все работало, как должно. Думаю, у меня с лабораторией произошло что-то похожее.

11. Ну и последний вопрос: насколько важен объективный и научный взгляд на окружающий мир? Как развить в себе это необычное качество?

Это безусловно важно так же, как легкое телосложение важно в занятии спринтом. Однако, стоит отметить, что нельзя путать объективность и отсутствие фантазии – фантазия является одним из самых главных качеств для ученого. Если вы по своей натуре не ученый, то переделывать себя будет очень сложно и болезненно.

*Ричард Фейнман (1918-1988) – выдающийся американский физик-теоретик