До читателите на руското издание
Това са лекции по обща физика, водени от теоретичен физик. Те изобщо не са подобни на нито един известен курс. Това може да изглежда странно: основните принципи на класическата физика, и не само класическата, но и квантовата, отдавна са установени, курсът по обща физика се преподава по целия свят в хиляди образователни институциивече много години и е крайно време да се превърне в стандартна поредица от известни факти и теории, като например елементарната геометрия в училище. Въпреки това дори математиците смятат, че тяхната наука трябва да се преподава по различен начин. И да не говорим за физиката: тя се развива толкова интензивно, че дори най-добрите учители през цялото време се сблъскват с големи трудности, когато трябва да разкажат на учениците за съвременната наука. Те се оплакват, че трябва да разчупят това, което се нарича стари или обичайни идеи. Но откъде идват обичайните идеи? Обикновено те влизат в младите глави в училище от същите учители, които след това ще говорят за недостъпността на идеите. съвременна наука. Следователно, преди да се стигне до същността на въпроса, човек трябва да отдели много време, опитвайки се да убеди слушателите в неистинността на това, което преди това е било вдъхновено от тях като очевидна и неоспорима истина. Би било лудост първо да се каже на учениците „за простота“, че Земята е плоска, а след това като откритие да се докладва за нейната сферичност. И толкова далеч ли е от този абсурден пример пътят, по който излизат бъдещите специалисти в света? модерен святидеи на теорията на относителността и квантовата? Въпросът се усложнява и от факта, че в по-голямата си част лекторът и слушателите са хора от различни поколения и за лектора е много трудно да избегне изкушението да поведе слушателите по познатия и надежден път, по който самият той веднъж достигнали желаните висоти. Старият път обаче не винаги остава най-добрият. Физиката се развива много бързо и за да бъде в крак с нея, е необходимо да се променят начините на изучаване. Всички са съгласни, че физиката е една от най интересни науки. В същото време много учебници по физика не могат да се нарекат интересни. В такива учебници е посочено всичко, което следва програмата. Те обикновено обясняват какви са ползите от физиката и колко е важно да я изучавате, но много рядко можете да разберете защо изучаването на физика е интересно от тях. Но и тази страна на въпроса заслужава внимание. Как можете да направите една скучна тема едновременно интересна и модерна? На първо място, тези физици, които сами работят със страст и могат да предадат тази страст на другите, трябва да помислят за това. Времето за експериментиране вече е настъпило. Тяхната цел е да намерят най-много ефективни начиниобучение по физика, което би позволило бързото предаване на новото поколение на целия запас от знания, натрупани от науката през цялата й история. Търсенето на нови начини в преподаването винаги е било важна част от науката. Обучението, следвайки развитието на науката, трябва непрекъснато да променя своите форми, да нарушава традициите и да търси нови методи. Тук важна роля играе фактът, че в науката през цялото време има удивителен процес на своеобразно опростяване, което ви позволява просто и кратко да посочите това, което някога е изисквало много години работа.
Изключително интересен опит в тази насока е направен в Калифорнийския технологичен институт (САЩ), който се нарича съкратено CALTECH, където група професори и учители след множество дискусии разработиха нова програма по обща физика, а един от участниците в тази група, виден американски физик Ричард Фейнман, чете лекции.
Лекциите на Файнман се отличават с това, че са адресирани до слушател, живеещ през втората половина на 20 век, който вече знае или е чул много. Затова в лекциите не се губи време за обясняване на „научен език” на вече известното. От друга страна, те увлекателно описват как човек изучава природата около себе си, за границите, достигнати днес в познанието за света, за това какви проблеми науката решава днес и ще решава утре.
Лекции са изнасяни през 1961-1962 и 1962-1963 учебни години; те бяха записани на магнетофон, а след това (и това се оказа трудна задача само по себе си) "преведени" на "писмен английски" от професорите М. Сандс и Р. Лейтън. Този особен "превод" запазва много черти на оживената реч на лектора, нейната живост, шеги, отклонения. Но това толкова ценно качество на лекциите съвсем не беше основното и самодостатъчно. Не по-малко важни бяха оригиналните методи на представяне на материала, създаден от преподавателя, който отразява ярката научна личност на автора, неговата гледна точка по пътя на обучението на студентите по физика. Това, разбира се, не е случайно. Известно е, че в техните научни трудовеФайнман винаги намира нови методи, които бързо се приемат. Трудовете на Файнман по квантова електродинамика и статистика му донесоха широко признание и неговият метод - така наречените "диаграми на Файнман" - сега се използва в почти всички области на теоретичната физика.
Каквото и да казват хората за тези лекции, дали се възхищават от стила на изложение или оплакват нарушаването на добрите стари традиции, едно остава безспорно: педагогическите експерименти трябва да започнат. Вероятно не всеки ще се съгласи с начина, по който авторът представя определени въпроси, не всеки ще се съгласи с оценката на целите и перспективите на съвременната физика. Но това ще послужи като стимул за появата на нови книги, които ще отразяват други възгледи. Това е експериментът.
Но въпросът не е само какво да се каже. Не по-малко важен е и друг въпрос - в какъв ред трябва да стане това. Подреждането на разделите в рамките на курса по обща физика и последователността на изложение винаги е условен въпрос. Всички части на науката са толкова свързани една с друга, че често е трудно да се реши какво трябва да се каже първо и какво трябва да се каже по-късно.
Въпреки това, някои традиции все още са запазени в повечето университетски програми и наличните учебници.
Отхвърлянето на обичайната последователност на представяне е една от отличителните черти Файнман изнася лекции. Те разказват не само за конкретни проблеми, но и за мястото, което заема физиката в редица други науки, за начините за описание и изучаване на природните явления. Вероятно представители на други науки - да речем, математици - няма да се съгласят с мястото, което Файнман определя на тези науки. За него, като физик, „своята“ наука, разбира се, изглежда най-важна. Но това обстоятелство не заема много място в изложението му. Но неговата история ясно отразява причините, които подтикват физика да върши тежката работа на изследователя, както и съмненията, които изпитва, когато е изправен пред трудности, които сега изглеждат непреодолими.
Младият естествен учен трябва не само да разбере защо е интересно да се занимаваш с наука, но и да почувства колко скъпи са победите и колко трудни са понякога пътищата, водещи до тях.
Трябва също така да се има предвид, че ако първоначално авторът се е отказал от математическия апарат или е използвал само този, представен в лекциите, тогава читателят, докато се движи напред, ще трябва да увеличи своя математически багаж. Опитът обаче показва, че математическият анализ (поне неговите основи) вече е по-лесен за научаване от физиката.
Лекциите на Файнман са публикувани в САЩ в три големи тома. Първият съдържа основно лекции по механика и теория на топлината, вторият – електродинамика и физика на непрекъснатите среди, а третият – квантова механика. За да бъде книгата достъпна за по-голям брой читатели и за по-удобна употреба, руското издание ще бъде издадено в малък тираж. Първите четири от тях отговарят на първия том на американското издание.
Кой ще се възползва от тази книга? Преди всичко на учителите, които ще го прочетат изцяло: ще ги накара да се замислят за промяна на преобладаващите възгледи за това как да започнат да преподават физика. След това учениците ще го прочетат. Те ще намерят много нови неща в него в допълнение към това, което научават на лекции. Разбира се, учениците също ще се опитат да го прочетат. Повечето от тях трудно ще преодолеят всичко, но това, което могат да прочетат и разберат, ще им помогне да навлязат в съвременната наука, пътят към която винаги е труден, но никога скучен. Всеки, който не вярва, че може да го премине, не трябва да се захваща с изучаването на тази книга! И накрая, всеки друг може да го прочете. Просто четете за удоволствие. Това също е много полезно. Файнман в предговора си не оценява много високо резултатите от своя опит: твърде малко от студентите, които са посещавали курса му, са научили всички лекции. Но така трябва да бъде.
Глава 1
АТОМИТЕ В ДВИЖЕНИЕ
§ 1. Въведение
§ 3. Атомни процеси
§ четири. химична реакция
§ 1. Въведение
Този двугодишен курс по физика е предназначен да гарантира, че вие, читателят, сте на път да станете физик. Разбира се, това не е толкова необходимо, но кой учител не се надява на това! Ако наистина искате да бъдете физик, трябва да работите усилено. В крайна сметка двеста години бързо развитие на най-мощната област на знанието означават нещо! Такова изобилие от материал, може би, няма да научите за четири години; последвано от специални курсове.
И все пак, целият резултат от колосалната работа, извършена през тези векове, може да бъде кондензиран - сведен до малък брой закони, които обобщават цялото ни знание. Въпреки това, тези закони също не са лесни за разбиране и би било просто нечестно от ваша страна да започнете изучаването на такъв труден предмет без някаква схема под ръка, някаква скица на връзката на някои части от науката с други. Първите три глави са такова есе. В тези глави ще се запознаем с това как физиката е свързана с други науки, как тези други науки са свързани помежду си и какво представлява самата наука. Това ще ни помогне да "почувстваме" предмета физика.
Питате: защо не веднага, още на първата страница, да дадете основните закони и след това само да покажете как работят различни условия? В края на краищата, точно това правят в геометрията: те формулират аксиоми и след това остава само да се направят изводи. (Не е лоша идея: да заявите за 4 минути какво не можете да вложите за 4 години.) Невъзможно е да направите това по две причини. Първо, ние не знаем всички основни закони; напротив, колкото повече знаем, толкова повече се разширяват границите на това, което трябва да знаем! Второ, точната формулировка на законите на физиката е свързана с много необичайни идеи и концепции, които изискват също толкова необичайна математика за тяхното описание. Необходима е много практика, за да разберете значението на думите. Така че офертата ви няма да работи. Ще трябва да се движим постепенно, стъпка по стъпка.
Всяка стъпка в изучаването на природата винаги е само приближение до истината или по-скоро до това, което смятаме за истина. Всичко, което научаваме, е някакво приближение, защото знаем, че все още не знаем всички закони. Всичко се изучава само за да стане отново неразбираемо или в най-добрия случай да изисква корекция.
Принципът на науката, почти нейното определение, е следният: пробният камък на цялото ни знание е опитът. Опитът, експериментът е единственият съдник за научната "истина". Какъв е източникът на знанието? Откъде идват законите, които тестваме? Да, от същия опит; тя ни помага да изведем закони, намеци за тях се крият в нея. А освен това е необходимо и въображение, за да видим нещо голямо и важно зад намеците, за да отгатнем неочакваната, проста и красива картина, която възниква зад тях, и след това да поставим експеримент, който да ни убеди в правотата. на предположението. Този процес на въображение е толкова труден, че има разделение на труда: има физици теоретични, те си представят, мислят и отгатват нови закони, но не поставят експерименти, а има физици експериментатори, чиято работа е да поставят експерименти, представете си, помислете и познайте.
Казахме, че законите на природата са приближени; първо се откриват „грешните“ закони, а след това „правилните“. Но как опитът може да бъде "грешен"? Е, първо, по най-простата причина: когато нещо не е наред във вашите устройства, но вие не го забелязвате. Но такава грешка е лесна за улавяне, просто трябва да проверите и проверите всичко. Е, ако не откриете грешка в дреболии, резултатите от експеримента все още могат да бъдат погрешни? Може би поради липсата на точност. Например, масата на обект изглежда непроменена; въртящ се връх тежи същото като въртящ се връх. Така че "законът" е готов за вас: масата е постоянна и не зависи от скоростта. Но този „закон“, както се оказва, е грешен. Оказа се, че масата нараства с увеличаване на скоростта, но само за забележимо увеличение са необходими скорости, близки до светлинните. Правилният закон е следният: ако скоростта на обект е по-малка от 100 km/s, масата е постоянна с точност до една милионна. Този закон е верен приблизително в тази приблизителна форма. Човек може да си помисли, че практически няма съществена разлика между стария закон и новия. Да и не. За обикновените скорости може да се забрави за резервите и в добро приближение да се приеме за закон твърдението, че масата е постоянна. Но при високи скорости ще започнем да правим грешки и колкото повече, толкова по-висока е скоростта.
Но най-забележителното е, че от обща гледна точка всеки приблизителен закон е абсолютно погрешен. Нашето виждане за света ще изисква преразглеждане дори когато масата се промени дори малко. Това е характерно свойство на общата картина на света, което стои зад законите. Дори малък ефект понякога изисква дълбока промяна в нашите възгледи.
И така, какво трябва да изучим първо? Трябва ли да преподаваме правилни, но необичайни закони с техните странни и трудни концепции, като теорията на относителността, четириизмерното пространство-време и т.н.? Или трябва да започнем с простия закон за "постоянната маса"? Въпреки че е приблизително, се справя без трудни идеи. Първият, без съмнение, е по-приятен, по-привлекателен; първият е много примамлив, но вторият е по-лесен за започване и след това е първата стъпка към по-дълбоко разбиране на правилната идея. Този въпрос възниква през цялото време, когато преподавате физика. На различни етапиразбира се, ще го решим по различни начини, но на всеки етап ще се опитаме да изложим какво е известно сега и с каква точност, как то се съгласува с останалото и какво може да се промени, когато научим повече за него.
Нека да преминем към нашата схема, към очертание на нашето разбиране за съвременната наука (предимно физиката, но и други науки, близки до нея), така че когато по-късно трябва да се задълбочим в различни въпроси, да можем да видим какво лежи в основата им, С какво са интересни и как се вписват цялостна структура.
И така, как изглежда картината на света?
§ 2. Материята се състои от атоми
Ако в резултат на някаква глобална катастрофа всички натрупани научно познаниеАко само една фраза бъде предадена на бъдещите поколения живи същества, тогава кое твърдение, съставено от най-малко думи, би донесло най-много информация? Вярвам, че това е атомната хипотеза (можете да я наречете не хипотеза, а факт, но това не променя нищо): всички тела са съставени от атоми - малки тела, които са в постоянно движение, привличат се на кратко разстояние, но отблъскват, ако едното от тях е по-плътно притиснато към другото. Това едно изречение, както ще видите, съдържа невероятно количество информация за света, просто трябва да приложите малко въображение и малко внимание към него.
За да покажете силата на идеята за атома, представете си капка вода с размери 0,5 см. Ако я погледнем отблизо, тогава няма да видим нищо друго освен вода, спокойна, непрекъсната вода. Дори под най-добрия оптичен микроскоп при 2000-кратно увеличение, когато капката придобие размерите на голяма стая, пак ще видим относително спокойна вода, с изключение на това, че някои „футболни топки“ ще започнат да се стрелкат през нея. Този парамеций е много интересно нещо. В този момент можете да се задържите и да погледнете парамециума, неговите реснички, да наблюдавате как се свива и отпуска и да махнете с ръка за по-нататъшно увеличаване (освен ако не искате да го разгледате отвътре). Биологията се занимава с парамеция, а ние ще минем покрай тях и за да видим водата още по-добре, ще я увеличим отново 2000 пъти. Сега капката ще нарасне до 20 км и ще видим как нещо гъмжи в нея; сега вече не е толкова спокоен и солиден, сега прилича на тълпа на стадион в деня на футболен мач от птичи поглед. С какво гъмжи? За да го видите по-добре, нека увеличим още 250 пъти. Очите ни ще видят нещо подобно на фиг. 1.1.
Фиг. 1.1. Капка вода (увеличена милиард пъти).
Това е капка вода, увеличена милиард пъти, но, разбира се, тази картина е условна. Първо, тук частиците са изобразени опростено, с остри ръбове - това е първата неточност. За простота, те са разположени на равнина, всъщност те се скитат във всичките три измерения - това е второто. Фигурата показва "петна" (или кръгове) от две разновидности - черни (кислород) и бели (водород); може да се види, че два водорода са прикрепени към всеки кислород. (Такава група от кислороден атом и два водородни атома се нарича молекула.) И накрая, третото опростяване е, че истинските частици в природата непрекъснато трептят и подскачат, въртят се и се въртят една около друга. Трябва да си представите в картината не почивка, а движение. Също така е невъзможно да се покаже на фигурата как частиците се "залепват", привличат, залепват една за друга и т.н. Може да се каже, че целите им групи са "залепени" с нещо. Нито едно от телата обаче не е в състояние да се промъкне през другото. Ако се опитате да насила един срещу друг, те ще се отблъснат.
Радиусът на атомите е приблизително равен на 1 или 2 в 10 -8 см. Стойността от 10 -8 см е ангстрьом, така че радиусът на атома е равен на 1 или 2 ангстрьома (A). Ето още един начин...
До читателите на руското издание
Това са лекции по обща физика, водени от теоретичен физик. Те изобщо не са подобни на нито един известен курс. Това може да изглежда странно: основните принципи на класическата физика, и не само на класическата, но и на квантовата, отдавна са установени, курсът по обща физика се преподава по целия свят в хиляди образователни институции в продължение на много години и е време да се превърне в стандартна последователност от известни факти и теории, като например елементарната геометрия в училище. Въпреки това дори математиците смятат, че тяхната наука трябва да се преподава по различен начин. И да не говорим за физиката: тя се развива толкова интензивно, че дори най-добрите учители през цялото време се сблъскват с големи трудности, когато трябва да разкажат на учениците за съвременната наука. Те се оплакват, че трябва да разчупят това, което се нарича стари или обичайни идеи. Но откъде идват обичайните идеи? Обикновено те влизат в младите глави в училище от същите учители, които след това ще говорят за недостъпността на идеите на съвременната наука. Следователно, преди да се стигне до същността на въпроса, човек трябва да отдели много време, опитвайки се да убеди слушателите в неистинността на това, което преди това е било вдъхновено от тях като очевидна и неоспорима истина. Би било лудост първо да се каже на учениците „за простота“, че Земята е плоска, а след това като откритие да се докладва за нейната сферичност. Дали обаче пътят, по който бъдещите специалисти навлизат в съвременния свят на идеите на теорията на относителността и квантовата теория, е далеч от този абсурден пример? Въпросът се усложнява и от факта, че в по-голямата си част лекторът и слушателите са хора от различни поколения и за лектора е много трудно да избегне изкушението да поведе слушателите по познатия и надежден път, по който самият той веднъж достигнали желаните висоти. Старият път обаче не винаги остава най-добрият. Физиката се развива много бързо и за да бъде в крак с нея, е необходимо да се променят начините на изучаване. Всички са съгласни, че физиката е една от най-интересните науки. В същото време много учебници по физика не могат да се нарекат интересни. В такива учебници е посочено всичко, което следва програмата. Те обикновено обясняват какви са ползите от физиката и колко е важно да я изучавате, но много рядко можете да разберете защо изучаването на физика е интересно от тях. Но и тази страна на въпроса заслужава внимание. Как можете да направите една скучна тема едновременно интересна и модерна? На първо място, тези физици, които сами работят със страст и могат да предадат тази страст на другите, трябва да помислят за това. Времето за експериментиране вече е настъпило. Тяхната цел е да намерят най-ефективните начини за преподаване на физика, които бързо да предадат на новото поколение целия запас от знания, натрупани от науката през цялата й история. Търсенето на нови начини в преподаването винаги е било важна част от науката. Обучението, следвайки развитието на науката, трябва непрекъснато да променя своите форми, да нарушава традициите и да търси нови методи. Тук важна роля играе фактът, че в науката през цялото време има удивителен процес на своеобразно опростяване, което ви позволява просто и кратко да посочите това, което някога е изисквало много години работа.
Изключително интересен опит в тази насока е направен в Калифорнийския технологичен институт (САЩ), който се нарича съкратено CALTECH, където група професори и учители след множество дискусии разработиха нова програма по обща физика, а един от участниците в тази група, виден американски физик Ричард Фейнман, чете лекции.
Лекциите на Файнман се отличават с това, че са адресирани до слушател, живеещ през втората половина на 20 век, който вече знае или е чул много. Затова в лекциите не се губи време за обясняване на „научен език” на вече известното. От друга страна, те увлекателно описват как човек изучава природата около себе си, за границите, достигнати днес в познанието за света, за това какви проблеми науката решава днес и ще решава утре.
Лекции са изнасяни през 1961-1962 и 1962-1963 учебни години; те бяха записани на магнетофон, а след това (и това се оказа трудна задача само по себе си) "преведени" на "писмен английски" от професорите М. Сандс и Р. Лейтън. Този особен "превод" запазва много черти на оживената реч на лектора, нейната живост, шеги, отклонения. Но това толкова ценно качество на лекциите съвсем не беше основното и самодостатъчно. Не по-малко важни бяха оригиналните методи на представяне на материала, създаден от преподавателя, който отразява ярката научна личност на автора, неговата гледна точка по пътя на обучението на студентите по физика. Това, разбира се, не е случайно. Известно е, че в своите научни трудове Файнман винаги намира нови методи, които много бързо стават общоприети. Трудовете на Файнман по квантова електродинамика и статистика му донесоха широко признание и неговият метод - така наречените "диаграми на Файнман" - сега се използва в почти всички области на теоретичната физика.
Каквото и да казват хората за тези лекции, дали се възхищават от стила на изложение или оплакват нарушаването на добрите стари традиции, едно остава безспорно: педагогическите експерименти трябва да започнат. Вероятно не всеки ще се съгласи с начина, по който авторът представя определени въпроси, не всеки ще се съгласи с оценката на целите и перспективите на съвременната физика. Но това ще послужи като стимул за появата на нови книги, които ще отразяват други възгледи. Това е експериментът.
Но въпросът не е само какво да се каже. Не по-малко важен е и друг въпрос - в какъв ред трябва да стане това. Подреждането на разделите в рамките на курса по обща физика и последователността на изложение винаги е условен въпрос. Всички части на науката са толкова свързани една с друга, че често е трудно да се реши какво трябва да се каже първо и какво трябва да се каже по-късно.
Въпреки това, някои традиции все още са запазени в повечето университетски програми и наличните учебници.
Отхвърлянето на обичайната последователност на изложение е една от отличителните черти на лекциите на Файнман. Те разказват не само за конкретни проблеми, но и за мястото, което заема физиката в редица други науки, за начините за описание и изучаване на природните явления. Вероятно представители на други науки - да речем, математици - няма да се съгласят с мястото, което Файнман определя на тези науки. За него, като физик, „своята“ наука, разбира се, изглежда най-важна. Но това обстоятелство не заема много място в изложението му. Но неговата история ясно отразява причините, които подтикват физика да върши тежката работа на изследователя, както и съмненията, които изпитва, когато е изправен пред трудности, които сега изглеждат непреодолими.
Младият естествен учен трябва не само да разбере защо е интересно да се занимаваш с наука, но и да почувства колко скъпи са победите и колко трудни са понякога пътищата, водещи до тях.
"Физиката е като секса: може да не дава практически резултати, но това не е причина да не го правите"- лозунгът, с който Ричард Файнман премина през живота, пленявайки хиляди хора с необузданата си страст. Гениален учен, любознателен микробиолог, задълбочен експерт по писмеността на маите, художник, музикант и почасово запален крадец на сейфове, Файнман остави след себе си обширно научно наследство в областта на теоретичната физика и значителен брой речи, в които професорът се опита да ни предаде възхищението си от гениалността и простотата на природата., много закони, които все още не можем да разберем.
В този смисъл Feynman's Messenger Lectures по темата „Характерът на физическите закони“, прочетена от него през 1964 г. в университета Корнел, е универсален мини-учебник по физика, в който кратко, остро, достъпно и емоционално са изложени постиженията на тази наука и проблемите, които стоят пред изследователите. Да, минаха 50 години, много се промени (представи се струнната теория, открит е бозонът на Хигс, съществуването на тъмна енергия, разширяването на Вселената), но тези основи, тези физични закони, за които говори Файнман , са универсален ключ, с който можете уверено да се запознаете с най-новите открития на учените в тази област. Но можете и без този прагматичен патос: лекциите на Файнман са невероятни и ще се харесат на всеки, който стои вцепенен пред величието на природата и хармонията, която прониква във всичко в нашия свят - от структурата на клетката до структурата на Вселената. В крайна сметка, както каза самият Файнман, . Така че нека се наслаждаваме.
Лекция №1
"Закон за гравитацията"
В тази лекция Ричард Файнман запознава зрителите със закона земно притеглянекато пример за физичен закон, разказва историята на откриването му, отличителни черти, които го отличават от другите закони, както и за необикновените последици, до които е довело откриването на гравитацията. Друг учен тук разсъждава върху инерцията и колко невероятно работи всичко:
Този закон се наричаше „най-голямото обобщение, достигнато от човешкия ум“.Но вече от встъпителни бележкивероятно сте разбрали, че не се интересувам толкова от човешкия ум, а от чудесата на природата, която може да се подчинява на толкова елегантни и прости закони като закона за всемирното притегляне. Затова няма да говорим колко сме умни, че сме открили този закон, а колко мъдра е природата, която го спазва.
Лекция №2
"Връзката между физика и математика"
Математиката е езикът, на който говори природата, според Ричард Файнман. Всички аргументи в полза на това заключение - вижте във видеото.
Никакви интелектуални разсъждения не могат да предадат усещането за музика на глухите. По същия начин никакви интелектуални аргументи не могат да предадат разбирането на природата на човека. „друга култура“.Философите се опитват да говорят за природата без математика. Опитвам се да опиша природата математически. Но ако не ме разбират, не е защото е невъзможно. Може би провалът ми се дължи на факта, че хоризонтът на тези хора е твърде ограничен и те смятат човека за център на Вселената.
Лекция №3
„Велики закони за опазване“
Тук Ричард Файнман започва да говори за общите принципи, които проникват в цялото разнообразие от физични закони, като обръща специално внимание на принципа на закона за запазване на енергията: историята на откриването му, приложенията му в различни области и мистериите, които енергийни пози на учените.
Търсенето на законите на физиката е като детска игра на кубчета, от които трябва да съберете цялата картина. Имаме огромен брой кубчета и всеки ден те стават все повече и повече. Мнозина лежат отстрани и сякаш не се доближават до останалите. Как да разберем, че всички те са от една и съща група? Как да разберем, че заедно трябва да съставляват цяла картина? Няма абсолютна сигурност и това малко ни притеснява. Но фактът, че много от кубовете имат нещо общо, е окуражаващ. Всички имат нарисувано синьо небе, всички са направени от един и същи вид дърво. Всички физически закони са подчинени на едни и същи закони за запазване.
Източник на видео: Евгений Круичков / Youtube
Лекция №4
"Симетрия във физическите закони"
Лекция за характеристиките на симетрията на физическите закони, нейните свойства и противоречия.
Тъй като говоря за законите на симетрията, бих искал да ви кажа, че във връзка с тях възникнаха няколко нови проблема. Например всеки елементарна частицаима съответстваща му античастица: за електрона това е позитрон, за протона е антипротон. По принцип бихме могли да създадем така наречената антиматерия, в която всеки атом ще бъде съставен от съответните античастици. Така обикновеният водороден атом се състои от един протон и един електрон. Ако вземем един антипротон, електрически зарядкойто е отрицателен, и един позитрон и ги комбинираме, тогава получаваме водороден атом от специален тип, така да се каже, антиводороден атом. Освен това беше установено, че по принцип такъв атом не би бил по-лош от обикновения и че по този начин би било възможно да се създаде антиматерия от най-разнообразен тип. Сега е позволено да попитаме дали такава антиматерия ще се държи точно по същия начин като нашата материя? И, доколкото знаем, отговорът на този въпрос трябва да е да. Един от законите на симетрията е, че ако направим растение от антиматерия, то ще се държи точно като растение, направено от нашата обикновена материя. Вярно е, че си струва да поставите тези инсталации на едно място, тъй като ще настъпи унищожение и ще летят само искри.
Лекция №5
"Разликата между миналото и бъдещето"
Една от най-интересните лекции на Файнман, която по ирония на съдбата остава единствената непреведена. Не трябва да губите сърце - за тези, които не се опитват да разберат тънкостите на научния английски, можете да прочетете едноименната глава от книгата на учения, за всички останали - ние поставяме английската версия на речта на физика.
Помним миналото, но не помним бъдещето. Нашето съзнание за това, което може да се случи, е от много различен вид от това, което вероятно вече се е случило. Миналото и настоящето се възприемат психологически съвсем различно: за миналото имаме такова реално понятие като памет, а за бъдещето имаме понятието привидна свободна воля. Сигурни сме, че по някакъв начин можем да повлияем на бъдещето, но никой от нас, с изключение може би на самотниците, не мисли, че е възможно да променим миналото. Покаяние, съжаление и надежда са думи, които ясно очертават границата между миналото и бъдещето.<…>. Но ако всичко в този свят е направено от атоми и ние също сме направени от атоми и се подчиняваме на физическите закони, тогава най-естественото е тази очевидна разлика между миналото и бъдещето, тази необратимост на всички явления би се обяснила с факта, че че някои закони на движението на атомите имат само една посока - че атомните закони не са еднакви по отношение на миналото и бъдещето. Някъде трябва да има принцип като: "Можете да направите пръчка от коледно дърво, но не можете да направите коледно дърво от пръчка"във връзка с което нашият свят непрекъснато променя характера си от коледна елха на пръчка и тази необратимост на взаимодействията трябва да е причината за необратимостта на всички явления в нашия живот.
Лекция №6
„Вероятност и несигурност – поглед към природата на квантовата механика“
Ето как самият Файнман поставя проблема за вероятността и несигурността:
Теорията на относителността гласи, че ако вярвате, че две събития са се случили по едно и също време, тогава това е само вашата лична гледна точка и някой друг може да твърди със същата причина, че едно от тези явления се е случило преди другото, така че концепцията на едновременността се оказва чисто субективна.<…>. Разбира се, не може да бъде другояче, тъй като в ежедневието си имаме работа с огромни натрупвания на частици, много бавни процеси и други много специфични условия, така че нашият опит ни дава само много ограничена представа за природата. Само много малка част от природните явления могат да бъдат извлечени от пряк опит. И само с помощта на много фини измервания и внимателно подготвени експерименти може да се постигне по-широк поглед върху нещата. И тогава започваме да се сблъскваме с изненади. Това, което виждаме, съвсем не е това, което сме очаквали, изобщо не е това, което сме си представяли. Трябва да напрегнем по-силно въображението си, не както в художествената литература, за да си представим това, което всъщност го няма, а за да разберем какво наистина се случва. Това е, за което искам да говоря днес.
Лекция №7
„В търсене на нови закони“
Строго погледнато, това, за което ще говоря в тази лекция, не може да се нарече характеристика на законите на физиката. Когато говорим за природата на физическите закони, можем поне да приемем, че говорим за самата природа. Но сега искам да говоря не толкова за природата, колкото за нашето отношение към нея. Бих искал да ви разкажа за това, което днес смятаме за известно, какво предстои да се отгатне и как се отгатват законите във физиката. Някой дори предложи, че би било най-добре, както ви казах, постепенно да ви обясня как да познаете закона и накрая да ви разкрия нов закон. Не знам дали мога да го направя.
Ричард Файнман за материала, който движи всички физически закони (за материята), за проблема с несъвместимостта на физическите принципи, за мястото на мълчаливите предположения в науката и, разбира се, за това как се откриват нови закони.
