Физик в гостях у медика

Владислав Сыщенко, докт. физ.-мат. наук (Белгородский государственный национальный исследовательский университет), размышляет над тем, какие книги рекомендовать студентам по курсу «медицинская физика».

Биология и медицина всегда были для меня чем-то вроде хобби, поэтому я с энтузиазмом воспринял открытие в нашем университете специальности «медицинская физика». Однако согласно учебному плану, спецкурсы, связанные с медициной, появляются только на четвертом году обучения. В таких обстоятельствах примеры медико-биологического характера следует приводить всюду, где это возможно, не дожидаясь от студентов недоуменных вопросов типа «когда же нас будут учить хоть чему-то медицинскому?»

Наиболее подходящими источниками материала, содержащего наряду с качественным обсуждением и количественные оценки, мне показались три книги, первая из которых была в моем распоряжении с детства и доставила в свое время немало удовольствия.

Совсем для детворы

Книга Е.А. Безденежных и И.С. Брикман «Физика в живой природе и медицине» [1] была довольно широко распространенна Украине. Она представ- в ляет собой своеобразное биомедицинское сопровождение школьного курса физики, рекомендованное также для медучилищ и младших курсов биофаков и мединститутов. Несмотря на «детский» стиль и то, что часть материала устарела, из книги можно почерпнуть не мало полезного. Например,там объясняется принцип классической, то есть некомпьютерной, томографии (благодаря своей низкой стоимости такие томографы до сих пор используются в отечественных противотуберкулезных медучреждениях). По-видимому, мою высокую оценку данной книги разделяют многие читатели: запрос в поисковой системе показывает, что и в наши дни она
входит в списки дополнительной литературы для студентов-медиков.

Для «продвинутых»

Книга К.Ю. Богданова «Физик в гостях у биолога» [2] представляет собой 49-й выпуск серии «Библиотечки «Квант»». Научный уровень этих книжек в рекомендациях не нуждается, единственный недостаток является продолжением достоинств: книги этой серии, формально ориентированные на старших школьников,для их восприятия несколько сложноваты. Независимо от года издания, я знакомился с ними заметно позже школьного возраста (такие книжки удивительно хороши в качестве развлекательного чтения в перерывах между штудиями квантовой теории поля и физики плазмы).

Конкретно, книга [2] в доступной и занимательной форме охватывает большинство тем, относимых к «общей биофизике»: электрические, оптические и акустические явления в живых организмах, биофизика дыхания, механика опорно-двигательного аппарата и динамика кровообращения. Использование этого материала в курсе общей физики просто напрашивается. Но если в этом случае от преподавателя все-таки потребуется некоторая подготовительная работа, то в следующей книге из сегодняшнего обзора она уже проведена.

Премед — человек взрослый

Книга Дж.Б. Мэриона «Общая физика с биологическими примерами» [3] представляет собой вводный курс физики для студентов, у которых он будет первым и последним, рассчитанный на один год и не использующий высшей математики. Для конкретизации целевой аудитории были выбраны студенты прикладных медико-биологических специальностей, в том числе будущие врачи (некоторые реалии подготовки американских премедов со свойственным ему мягким юмором описал физик и блоггер traveller2 [4]).

Сам учебник написан в довольно стандартной манере, несколько суше, чем аналогичный вводный курс Дж. Орира, о котором я писал ранее [5], и с большим количеством технических деталей. «Изюминкой» же курса Мэриона являются именно эти биологические примеры — по одному (или более) разделу в каждой главе, со своими собственными задачами (и даже отдельным списком ответов в конце книги).

В сумме эти разделы составляют примерно 13% от общего объема учебника, и читать их можно независимо от основного текста (что подчеркнуто в оригинальном английском названии книги Jerry B. Marion «General Physics with Bioscience Essays»). Вот полный перечень этих разделов (гипотетический врач, прорешавший все задачи к ним, вызывает у меня чувство восхищения):

1. Шкалирование и размеры предметов (крайне неудачный перевод заголовка, на самом деле речь идет о простых оценках, раскрывающих влияние размеров тела на образ жизни животных).

2. Скорости бега.

3. Прыжок в длину с разбега.

4. Силы, ломающие кости при прыжках.

5. Распределение массы в теле человека.

6. Системы вытяжки костей.

7. Силы, действующие на мышцы и кости.

8. Искусственная гравитация.

9. Энергетика бега.

10. Энергетика прыжков.

11. Течение крови в кровеносной системе.

12. Энергия и скорость метаболизма у животных.

13. Диффузия.

14. Осмос.

15. Упругие свойства биологических материалов.

16. Мембранные потенциалы и нервные импульсы.

17. Электромагнитные счетчики скорости крови.

18. Действие электрического тока на тело человека. Риск поражения током в быту.

19. Ухо и слух.

20. Глаз и зрение.

21. Острота зрения.

22. Электронный микроскоп.

23. Использование лазеров в медицине.

24. Молекулярная спектроскопия.

25. Радиационное облучение людей.

26. Биологическое действие радиационного излучения на людей.

Книги Мэриона и Богданова удивительно гармонируют друг с другом как по тематике, так и по уровню изложения. Вышедшие в один год, эти две книги взаимно дополняют друг друга, зачастую объясняя одно и то же (например теорию распространения нервного импульса) несколько разными словами. После их проработки у студента вполне может сформироваться некое целостное представление о том, как «работают» законы физики в живом организме.

А что у нас?

Книга [3], написанная для американских премедов, приводит наc к вопросу о преподавании физики отечественным студентам-медикам. Не будучи специалистом, я воздержусь от оценки существующих руководств, программ и практики преподавания. Вместо этого я хотел бы призвать коллег, занятых в связке физика — медицина, поделиться опытом и высказать свои суждения о том, какая физика нужна (если нужна?) студентам-медикам и какие физики нужны (если нужны?) в современной отечественной медицине.

1. Безденежных Е.А., Брикман И.С. Физика в живой природе и медицине.— Киев: Радянська школа, 1976.

2. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога (Библиотечка «Квант», вып. 49) — М.: Наука, 1986.

3. Мэрион Дж.Б. Общая физика с биологическими примерами. — М.: Высшая школа, 1986.

4. См. ниже заметку traveller2.

5. В. Сыщенко. Похвальное слово «Популярной физике» Дж. Орира. ТрВ-124, 12 марта 2013 года. http://goo.gl/kVdV9L