“Fizika je poput seksa: možda neće dati praktične rezultate, ali to nije razlog da se ne bavite time”- slogan je s kojim je Richard Feynman išao kroz život, osvajajući tisuće ljudi svojom neobuzdanom strašću. Briljantan znanstvenik, radoznali mikrobiolog, promišljeni stručnjak za majanska pisma, umjetnik, glazbenik i povremeno obijač sefova, Feynman je iza sebe ostavio opsežnu znanstvenu ostavštinu na području teorijske fizike i znatan broj govora u kojima je Profesor nam je pokušao prenijeti svoje divljenje genijalnosti i jednostavnosti prirode, mnogim zakonitostima koje još uvijek ne možemo dokučiti.
U tom smislu, Feynmanov Glasnik predaje o toj temi "Priroda fizičkih zakona", koji je pročitao 1964. godine na Sveučilištu Cornell, univerzalni je mini-udžbenik fizike, koji kratko, britko, pristupačno i emotivno prikazuje dostignuća ove znanosti i probleme s kojima se suočavaju istraživači. Da, prošlo je 50 godina, puno toga se promijenilo (postavljena je teorija struna, otkriven Higgsov bozon, postojanje tamne energije, širenje svemira), ali te osnove, ti fizikalni zakoni o kojima Feynman govori su univerzalni ključ s kojim možete pouzdano pristupiti upoznavanju s najnovijim otkrićima znanstvenika na ovom području. No, može se i bez te pragmatične patetike: Feynmanova predavanja su nevjerojatna i svidjet će se svima koji stoje otupjeli pred veličinom Prirode i harmonijom koja prožima sve u našem svijetu, od strukture stanice do strukture Svemira. . Uostalom, kako je sam Feynman rekao, . Pa uživajmo.
Predavanje br.1
"Zakon univerzalne gravitacije"
U ovom predavanju Richard Feynman gledatelje upoznaje sa zakonom univerzalna gravitacija kao primjer fizikalnog zakona, govori o povijesti njegovog otkrića, karakteristične značajke, razlikujući ga od drugih zakona, te o izvanrednim posljedicama koje je za sobom povuklo otkriće gravitacije. Još jedan znanstvenik ovdje razmišlja o inerciji i tome kako sve nevjerojatno funkcionira:
Ovaj zakon se zvao "najveća generalizacija koju je postigao ljudski um". Ali već od otvaranje primjedbe vjerojatno razumijete da me ne zanima toliko ljudski um koliko čuda prirode, koja se može pokoravati tako elegantnim i jednostavnim zakonima kao što je zakon univerzalne gravitacije. Stoga nećemo govoriti o tome koliko smo pametni u otkrivanju tog zakona, već o tome koliko je priroda mudra u njegovom promatranju.
Predavanje br.2
"Veza fizike i matematike"
Matematika je jezik kojim govori priroda, prema Richardu Feynmanu. Svi argumenti u korist ovog zaključka su u videu.
Nikakvi intelektualni argumenti ne mogu gluhoj osobi prenijeti osjećaj glazbe. Na isti način, nikakvi intelektualni argumenti ne mogu prenijeti čovjeku razumijevanje prirode. "druga kultura" Filozofi pokušavaju govoriti o prirodi bez matematike. Pokušavam matematički opisati prirodu. Ali ako me ne razumiju, to nije zato što je nemoguće. Možda se moj neuspjeh objašnjava činjenicom da su horizonti ovih ljudi previše ograničeni i da čovjeka smatraju središtem Svemira.
Predavanje br.3
"Veliki zakoni očuvanja"
Ovdje Richard Feynman počinje govoriti o općim principima koji prožimaju cjelokupnu raznolikost fizikalnih zakona, obraćajući posebnu pozornost na princip zakona održanja energije: povijest njegovog otkrića, njegovu primjenu u raznim područjima i misterije koje energija nosi. za znanstvenike.
Potraga za zakonima fizike je poput dječje igre kockama od kojih treba složiti cijelu sliku. Imamo veliki izbor kockica, a svakim danom ih je sve više. Mnogi leže po strani i čini se da se ne uklapaju s drugima. Kako znamo da su svi iz istog skupa? Kako znamo da bi zajedno trebali činiti cjelovitu sliku? Potpune sigurnosti nema i to nas pomalo zabrinjava. Ali činjenica da mnoge kocke imaju nešto zajedničko daje nam nadu. Svi imaju naslikano plavo nebo, svi su napravljeni od iste vrste drveta. Svi fizikalni zakoni podliježu istim zakonima očuvanja.
Izvor videa: Evgeny Kruychkov / Youtube
Predavanje br.4
"Simetrija u fizičkim zakonima"
Predavanje o značajkama simetrije fizikalnih zakona, njezinim svojstvima i proturječnostima.
Budući da govorim o zakonima simetrije, želio bih vam reći da se u vezi s njima pojavilo nekoliko novih problema. Na primjer, svaki elementarna čestica postoji odgovarajuća antičestica: za elektron je to pozitron, za proton je antiproton. U principu, mogli bismo stvoriti takozvanu antimateriju, u kojoj bi svaki atom bio sastavljen od odgovarajućih antičestica. Dakle, obični atom vodika sastoji se od jednog protona i jednog elektrona. Ako uzmemo jedan antiproton, električno punjenje koji je negativan, i jedan pozitron i spojimo ih, tada dobivamo posebnu vrstu atoma vodika, da tako kažemo, atom antivodika. Štoviše, utvrđeno je da u načelu takav atom ne bi bio ništa lošiji od običnog i da bi na taj način bilo moguće stvoriti samu antimateriju različiti tipovi. Sada je dopušteno pitati hoće li se takva antimaterija ponašati potpuno isto kao naša materija? I, koliko znamo, odgovor na ovo pitanje trebao bi biti da. Jedan od zakona simetrije je da ako napravimo instalaciju od antimaterije, ona će se ponašati potpuno isto kao instalacija od naše obične materije. Istina, čim se te instalacije spoje na jedno mjesto, dogodit će se anihilacija i samo će frcati iskre.
Predavanje br.5
"Razlika između prošlosti i budućnosti"
Jedno od najzanimljivijih Feynmanovih predavanja, koje je, ironično, jedino ostalo neprevedeno. Nema potrebe da se obeshrabrujete - za one koji ne pokušavaju razumjeti zamršenosti znanstvenog engleskog jezika, možete pročitati istoimeno poglavlje iz znanstvenikove knjige, za sve ostale - objavljujemo englesku verziju fizičarevog govora .
Sjećamo se prošlosti, ali se ne sjećamo budućnosti. Naša svijest o tome što bi se moglo dogoditi vrlo je različite vrste od naše svijesti o tome što se vjerojatno već dogodilo. Prošlost i sadašnjost psihološki se percipiraju na potpuno različite načine: za prošlost imamo tako stvaran pojam kao što je sjećanje, a za budućnost imamo pojam prividne slobodne volje. Sigurni smo da nekako možemo utjecati na budućnost, ali nitko od nas, osim možda samaca, ne misli da može promijeniti prošlost. Pokajanje, žaljenje i nada riječi su koje jasno povlače granicu između prošlosti i budućnosti.<…>. Ali ako je sve na ovom svijetu napravljeno od atoma i ako se mi također sastojimo od atoma i pokoravamo se fizikalnim zakonima, onda bi najprirodnije ova očita razlika između prošlosti i budućnosti, ta nepovratnost svih pojava bila objašnjena činjenicom da neki zakoni atoma kretanja imaju samo jedan smjer – da atomski zakoni nisu isti u odnosu na prošlost i budućnost. Negdje mora postojati princip poput: "Možete napraviti štap od božićnog drvca, ali ne možete napraviti božićno drvce od štapa," u vezi s čime naš svijet neprestano mijenja svoj karakter od božićnog drvca do drvca - i ta nepovratnost međudjelovanja trebala bi biti razlogom nepovratnosti svih pojava našeg života.
Predavanje br.6
“Vjerojatnost i neizvjesnost – pogled na prirodu kvantne mehanike”
Evo kako sam Feynman postavlja problem vjerojatnosti i neizvjesnosti:
Teorija relativnosti kaže da ako vjerujete da su se dva događaja dogodila u isto vrijeme, onda je to samo vaše osobno gledište, a netko drugi s istim razlogom može tvrditi da se jedan od tih događaja dogodio prije drugog, tako da koncept simultanosti pokazuje se čisto subjektivnim<…>. Naravno, drugačije ne može biti, budući da se u svakodnevnom životu suočavamo s ogromnim nakupinama čestica, vrlo sporim procesima i drugim vrlo specifičnim uvjetima, tako da nam naše iskustvo daje samo vrlo ograničeno razumijevanje prirode. Samo se vrlo mali dio prirodnih fenomena može saznati iz izravnog iskustva. A samo uz pomoć vrlo suptilnih mjerenja i pažljivo pripremljenih eksperimenata može se postići širi pogled na stvari. A onda počinjemo nailaziti na iznenađenja. Ono što promatramo uopće nije ono što smo mogli zamisliti, uopće nije ono što smo zamislili. Moramo više naprezati svoju maštu, ne da bismo, kao u fikciji, zamislili nešto čega zapravo nema, nego da bismo shvatili što se stvarno događa. O tome danas želim razgovarati.
Predavanje br.7
"U potrazi za novim zakonima"
Strogo govoreći, ono o čemu ću govoriti u ovom predavanju ne može se nazvati obilježjem zakona fizike. Kada govorimo o prirodi fizikalnih zakona, možemo barem pretpostaviti da govorimo o samoj prirodi. Ali sada ne želim govoriti toliko o prirodi, koliko o našem odnosu prema njoj. Želio bih vam reći o onome što danas smatramo poznatim, o onome što tek treba nagađati i o tome kako se pogađaju zakoni u fizici. Netko je čak predložio da bi bilo najbolje da vam, kako vam kažem, malo po malo, objasnim kako pogađate zakon, a na kraju vam otkrijem novi zakon. Ne znam mogu li ovo.
Richard Feynman o materijalu koji pokreće sve fizikalne zakone (materija), o problemu nekompatibilnosti fizikalnih principa, o mjestu prešutnih pretpostavki u znanosti i, naravno, o tome kako se otkrivaju novi zakoni.
Čitateljima ruskog izdanja
To su predavanja iz opće fizike koja drži teorijski fizičar. Oni uopće nisu slični nijednom poznatom tečaju. Ovo se može činiti čudnim: osnovni principi klasične fizike, i ne samo klasične, već i kvantne, odavno su uspostavljeni, tečaj opće fizike poučava se diljem svijeta u tisućama obrazovne ustanove već dugi niz godina i vrijeme je da se pretvori u standardni niz poznatih činjenica i teorija, poput, primjerice, elementarne geometrije u školi. Međutim, čak i matematičari smatraju da bi se njihova znanost trebala podučavati drugačije. A o fizici se nema što govoriti: ona se toliko intenzivno razvija da se i najbolji učitelji stalno suočavaju s velikim poteškoćama kada učenicima trebaju govoriti o suvremenoj znanosti. Žale se da moraju prekinuti ono što se naziva starim ili uobičajenim idejama. Ali odakle dolaze uobičajene ideje? Obično upadaju u mlade glave u školi od istih učitelja, koji će onda govoriti o nedostupnosti ideja moderne znanosti. Stoga, prije nego što prijeđemo na srž stvari, potrebno je potrošiti mnogo vremena uvjeravajući slušatelje u lažnost onoga što im je prethodno usađeno kao očita i nepromjenjiva istina. Bilo bi ludo prvo školarcima “jednostavnije radi” reći da je Zemlja ravna, a onda, kao otkriće, reći da je sferna. Je li put kojim budući specijalisti ulaze u struku tako daleko od ovog apsurdnog primjera? moderni svijet ideje teorije relativnosti i kvantne? Stvar je komplicirana i činjenicom da su najvećim dijelom predavač i slušatelji ljudi različitih generacija, te je predavaču vrlo teško izbjeći iskušenje da slušatelje povede poznatim i pouzdanim putem kojim je i sam nekada išao. vrijeme doseglo željene visine. No, stara cesta ne ostaje zauvijek najbolja. Fizika se razvija vrlo brzo, a da bismo je držali korak moramo promijeniti način na koji je proučavamo. Svi se slažu da je fizika jedna od naj zanimljive znanosti. U isto vrijeme, mnogi udžbenici fizike ne mogu se nazvati zanimljivima. U takvim udžbenicima je u glavnim crtama sve ono što prati program. Obično objašnjavaju kakve dobrobiti donosi fizika i koliko ju je važno proučavati, no iz njih se vrlo rijetko može shvatiti zašto je studiranje fizike zanimljivo. Ali i ova strana pitanja zaslužuje pozornost. Kako dosadan predmet učiniti zanimljivim i modernim? O tome bi prije svega trebali razmišljati oni fizičari koji i sami rade sa strašću i znaju kako tu strast prenijeti na druge. Vrijeme za eksperimentiranje već je došlo. Njihov cilj je pronaći najviše učinkovite načine nastave fizike, koja bi omogućila brzo prenošenje na novi naraštaj cjelokupnog znanja koje je znanost akumulirala kroz svoju povijest. Pronalaženje novih načina poučavanja također je uvijek bilo važan dio znanosti. Nastava, prateći razvoj znanosti, mora neprestano mijenjati svoje oblike, prekidati tradiciju i tražiti nove metode. Tu važnu ulogu igra činjenica da se u znanosti neprestano odvija nevjerojatan proces svojevrsne simplifikacije, koja omogućuje jednostavno i kratko prikazati ono što je nekad zahtijevalo dugogodišnji rad.
Izuzetno zanimljiv pokušaj u tom smjeru učinjen je na Kalifornijskom institutu za tehnologiju (SAD), koji se skraćeno naziva CALTECH, gdje je skupina profesora i nastavnika nakon brojnih rasprava razvila novi program iz opće fizike, a jedan od sudionika u ovoj skupini predavanja je držao istaknuti američki fizičar Richard Feynman.
Feynmanova predavanja izdvajaju se činjenicom da su upućena slušatelju koji živi u drugoj polovici 20. stoljeća, a koji već mnogo zna ili je čuo. Stoga se na predavanjima ne gubi vrijeme na objašnjavanje “znanstvenim jezikom” onoga što je već poznato. Ali oni fascinantno govore o tome kako čovjek proučava prirodu oko sebe, o granicama koje je danas dosegla spoznaja o svijetu, o tome koje probleme znanost rješava danas i koje će rješavati sutra.
Predavanja su održana 1961.–1962. i 1962.–1963 akademske godine; snimljeni su na vrpcu, a zatim (što se pokazalo kao težak zadatak) profesori M. Sands i R. Leighton "preveli" ih na "pisani engleski". Ovaj jedinstveni “prijevod” čuva mnoge značajke predavačeva živog govora, njegovu živost, šale i digresije. No, ta vrlo vrijedna kvaliteta predavanja nipošto nije bila glavna i samodostatna. Ništa manje važne nisu bile ni originalne metode prezentiranja gradiva koje je kreirao predavač, a koje su odražavale svijetlu znanstvenu individualnost autora i njegovo stajalište o načinu poučavanja studenata fizike. To, naravno, nije slučajno. Poznato je da u njihovoj znanstveni radovi Feynman je uvijek pronalazio nove metode koje su brzo postale općeprihvaćene. Feynmanov rad na kvantnoj elektrodinamici i statistici donio mu je široko priznanje, a njegova metoda - takozvani "Feynmanovi dijagrami" - danas se koristi u gotovo svim područjima teorijske fizike.
Što god govorili o tim predavanjima - bilo da se dive stilu izlaganja ili žale za rušenjem dobrih starih tradicija - jedno ostaje neosporno: potrebno je započeti s pedagoškim eksperimentima. Vjerojatno se neće svi složiti s autorovim načinom prezentiranja određenih pitanja, niti će se svi složiti s ocjenom ciljeva i perspektiva moderne fizike. Ali to će potaknuti pojavu novih knjiga u kojima će se reflektirati drugačija stajališta. Ovo je eksperiment.
Ali pitanje nije samo što reći. Drugo pitanje koje nije manje važno je kojim redom to treba učiniti. Mjesto odjeljaka unutar općeg kolegija fizike i slijed izlaganja uvijek je uvjetno pitanje. Svi dijelovi znanosti međusobno su toliko povezani da je često teško odlučiti što prvo treba prezentirati, a što sljedeće.
Međutim, u većini sveučilišnih programa i dostupnih udžbenika još uvijek su sačuvane određene tradicije.
Odbijanje uobičajenog slijeda prezentacije jedna je od karakterističnih značajki Feynmanova predavanja. Oni govore ne samo o specifičnim zadacima, već io mjestu koje fizika zauzima u nizu drugih znanosti, o načinima opisivanja i proučavanja prirodnih pojava. Vjerojatno se predstavnici drugih znanosti - recimo matematike - neće složiti s mjestom koje Feynman dodjeljuje tim znanostima. Njemu, kao fizičaru, “njegova” znanost, naravno, izgleda najvažnija. Ali ta okolnost ne zauzima mnogo mjesta u njegovu izlaganju. Ali njegova priča jasno odražava razloge koji motiviraju fizičara da obavlja mukotrpan rad istraživača, kao i sumnje koje se javljaju kada se suoči s poteškoćama koje se sada čine nepremostivim.
Mladi prirodoslovac mora ne samo shvatiti zašto je zanimljivo baviti se znanošću, već i osjetiti po koju se cijenu pobjede osvajaju i koliko su ponekad teški putevi do njih.
Čitateljima ruskog izdanja
To su predavanja iz opće fizike koja drži teorijski fizičar. Oni uopće nisu slični nijednom poznatom tečaju. Ovo se može činiti čudnim: osnovni principi klasične fizike, i ne samo klasične, već i kvantne, odavno su uspostavljeni, kolegij opće fizike poučavao se diljem svijeta u tisućama obrazovnih institucija već dugi niz godina i vrijeme je da se pretvori u standardni niz poznatih činjenica i teorija, kao npr. elementarna geometrija u školi. Međutim, čak i matematičari smatraju da bi se njihova znanost trebala podučavati drugačije. A o fizici se nema što govoriti: ona se toliko intenzivno razvija da se i najbolji učitelji stalno suočavaju s velikim poteškoćama kada učenicima trebaju govoriti o suvremenoj znanosti. Žale se da moraju prekinuti ono što se naziva starim ili uobičajenim idejama. Ali odakle dolaze uobičajene ideje? Obično upadaju u mlade glave u školi od istih učitelja, koji će onda govoriti o nedostupnosti ideja moderne znanosti. Stoga, prije nego što prijeđemo na srž stvari, potrebno je potrošiti mnogo vremena uvjeravajući slušatelje u lažnost onoga što im je prethodno usađeno kao očita i nepromjenjiva istina. Bilo bi ludo prvo školarcima “jednostavnije radi” reći da je Zemlja ravna, a onda, kao otkriće, reći da je sferna. Je li put kojim budući stručnjaci ulaze u suvremeni svijet ideja teorije relativnosti i kvantiteta tako daleko od ovog apsurdnog primjera? Stvar je komplicirana i činjenicom da su najvećim dijelom predavač i slušatelji ljudi različitih generacija, te je predavaču vrlo teško izbjeći iskušenje da slušatelje povede poznatim i pouzdanim putem kojim je i sam nekada išao. vrijeme doseglo željene visine. No, stara cesta ne ostaje zauvijek najbolja. Fizika se razvija vrlo brzo, a da bismo je držali korak moramo promijeniti način na koji je proučavamo. Svi se slažu da je fizika jedna od najzanimljivijih znanosti. U isto vrijeme, mnogi udžbenici fizike ne mogu se nazvati zanimljivima. U takvim udžbenicima je u glavnim crtama sve ono što prati program. Obično objašnjavaju kakve dobrobiti donosi fizika i koliko ju je važno proučavati, no iz njih se vrlo rijetko može shvatiti zašto je studiranje fizike zanimljivo. Ali i ova strana pitanja zaslužuje pozornost. Kako dosadan predmet učiniti zanimljivim i modernim? O tome bi prije svega trebali razmišljati oni fizičari koji i sami rade sa strašću i znaju kako tu strast prenijeti na druge. Vrijeme za eksperimentiranje već je došlo. Njihov cilj je pronaći najučinkovitije načine poučavanja fizike, koji bi im omogućili da na novu generaciju brzo prenesu cjelokupno znanje koje je znanost akumulirala kroz svoju povijest. Pronalaženje novih načina poučavanja također je uvijek bilo važan dio znanosti. Nastava, prateći razvoj znanosti, mora neprestano mijenjati svoje oblike, prekidati tradiciju i tražiti nove metode. Tu važnu ulogu igra činjenica da se u znanosti neprestano odvija nevjerojatan proces svojevrsne simplifikacije, koja omogućuje jednostavno i kratko prikazati ono što je nekad zahtijevalo dugogodišnji rad.
Izuzetno zanimljiv pokušaj u tom smjeru učinjen je na Kalifornijskom institutu za tehnologiju (SAD), koji se skraćeno naziva CALTECH, gdje je skupina profesora i nastavnika nakon brojnih rasprava razvila novi program iz opće fizike, a jedan od sudionika u ovoj skupini predavanja je držao istaknuti američki fizičar Richard Feynman.
Feynmanova predavanja izdvajaju se činjenicom da su upućena slušatelju koji živi u drugoj polovici 20. stoljeća, a koji već mnogo zna ili je čuo. Stoga se na predavanjima ne gubi vrijeme na objašnjavanje “znanstvenim jezikom” onoga što je već poznato. Ali oni fascinantno govore o tome kako čovjek proučava prirodu oko sebe, o granicama koje je danas dosegla spoznaja o svijetu, o tome koje probleme znanost rješava danas i koje će rješavati sutra.
Predavanja su održana u akademskim godinama 1961.–1962. i 1962.–1963.; snimljeni su na vrpcu, a zatim (što se pokazalo kao težak zadatak) profesori M. Sands i R. Leighton "preveli" ih na "pisani engleski". Ovaj jedinstveni “prijevod” čuva mnoge značajke predavačeva živog govora, njegovu živost, šale i digresije. No, ta vrlo vrijedna kvaliteta predavanja nipošto nije bila glavna i samodostatna. Ništa manje važne nisu bile ni originalne metode prezentiranja gradiva koje je kreirao predavač, a koje su odražavale svijetlu znanstvenu individualnost autora i njegovo stajalište o načinu poučavanja studenata fizike. To, naravno, nije slučajno. Poznato je da je Feynman u svojim znanstvenim radovima pronalazio uvijek nove metode, koje su vrlo brzo postale općeprihvaćene. Feynmanov rad na kvantnoj elektrodinamici i statistici donio mu je široko priznanje, a njegova metoda - takozvani "Feynmanovi dijagrami" - danas se koristi u gotovo svim područjima teorijske fizike.
Što god govorili o tim predavanjima - bilo da se dive stilu izlaganja ili žale za rušenjem dobrih starih tradicija - jedno ostaje neosporno: potrebno je započeti s pedagoškim eksperimentima. Vjerojatno se neće svi složiti s autorovim načinom prezentiranja određenih pitanja, niti će se svi složiti s ocjenom ciljeva i perspektiva moderne fizike. Ali to će potaknuti pojavu novih knjiga u kojima će se reflektirati drugačija stajališta. Ovo je eksperiment.
Ali pitanje nije samo što reći. Drugo pitanje koje nije manje važno je kojim redom to treba učiniti. Mjesto odjeljaka unutar općeg kolegija fizike i slijed izlaganja uvijek je uvjetno pitanje. Svi dijelovi znanosti međusobno su toliko povezani da je često teško odlučiti što prvo treba prezentirati, a što sljedeće.
Međutim, u većini sveučilišnih programa i dostupnih udžbenika još uvijek su sačuvane određene tradicije.
Odbacivanje uobičajenog slijeda izlaganja jedno je od razlikovnih obilježja Feynmanovih predavanja. Oni govore ne samo o specifičnim zadacima, već io mjestu koje fizika zauzima u nizu drugih znanosti, o načinima opisivanja i proučavanja prirodnih pojava. Vjerojatno se predstavnici drugih znanosti - recimo matematike - neće složiti s mjestom koje Feynman dodjeljuje tim znanostima. Njemu, kao fizičaru, “njegova” znanost, naravno, izgleda najvažnija. Ali ta okolnost ne zauzima mnogo mjesta u njegovu izlaganju. Ali njegova priča jasno odražava razloge koji motiviraju fizičara da obavlja mukotrpan rad istraživača, kao i sumnje koje se javljaju kada se suoči s poteškoćama koje se sada čine nepremostivim.
Mladi prirodoslovac mora ne samo shvatiti zašto je zanimljivo baviti se znanošću, već i osjetiti po koju se cijenu pobjede osvajaju i koliko su ponekad teški putevi do njih.
Također se mora imati na umu da ako je autor u početku radio bez matematičkog aparata ili je koristio samo onaj predstavljen u predavanjima, tada će čitatelj, kako napreduje, morati povećati svoje matematičko znanje. Međutim, iskustvo pokazuje da je matematičku analizu (barem njene osnove) danas lakše naučiti nego fiziku.
Feynmanova predavanja objavljena su u Sjedinjenim Državama u tri velika toma. Prvi sadrži uglavnom predavanja iz mehanike i teorije topline, drugi iz elektrodinamike i fizike kontinuuma, a treći iz kvantne mehanike. Kako bi knjiga bila dostupna što većem broju čitatelja i što je lakše koristiti, rusko izdanje će biti objavljeno u malim nakladama. Prva četiri od njih odgovaraju prvom svesku američkog izdanja.
Kome će ova knjiga koristiti? Prije svega učiteljima koji je pročitaju u cijelosti: potaknut će ih na razmišljanje o promjeni dosadašnjih pogleda na početak nastave fizike. Zatim će ga učenici pročitati. U njoj će osim onoga što nauče na predavanjima pronaći puno toga novoga. Naravno, potrudit će se čitati i školarci. Većina njih teško će sve svladati, ali ono što mogu pročitati i razumjeti pomoći će im da uđu moderna znanost, put do kojeg je uvijek težak, ali nikad dosadan. Svatko tko ne vjeruje da ga može položiti, neka se ne upušta u proučavanje ove knjige! I konačno, svi ostali ga mogu pročitati. Čitajte samo iz zabave. Ovo je također vrlo korisno. Feynman u svom predgovoru ne ocjenjuje visoko rezultate svog eksperimenta: premali udio studenata koji su slušali njegov kolegij naučio je sva predavanja. Ali tako treba biti.
Poglavlje 1
ATOMI U POKRETANJU
§ 1. Uvod
§ 3. Atomski procesi
§ 4. Kemijske reakcije
§ 1. Uvod
Ovaj dvogodišnji tečaj fizike osmišljen je za vas, čitatelje, da postanete fizičar. Doduše, to i nije toliko potrebno, ali koji se učitelj tome ne nada! Ako stvarno želite biti fizičar, morat ćete se potruditi. Uostalom, dvjesto godina ubrzanog razvoja najmoćnijeg polja znanja nešto znači! Toliko se gradivo, možda, ne može savladati u četiri godine; Nakon ovoga još uvijek morate pohađati posebne tečajeve.
Pa ipak, cjelokupni rezultat kolosalnog rada obavljenog tijekom ovih stoljeća može se sažeti - reducirati u mali broj zakona koji sažimaju svo naše znanje. Međutim, te zakone također nije lako svladati i bilo bi jednostavno nepošteno da počnete proučavati tako tešku temu, a da pri ruci nemate neki dijagram, neki prikaz odnosa nekih dijelova znanosti s drugima. Prva tri poglavlja čine takav esej. U ovim poglavljima ćemo se upoznati s time kako je fizika povezana s drugim znanostima, kako su te druge znanosti međusobno povezane te što je sama znanost. To će nam pomoći da "osjetimo" predmet fizike.
Možete pitati: zašto ne odmah, na prvoj stranici, dati osnovne zakone, a zatim samo pokazati kako oni funkcioniraju različitim uvjetima? Uostalom, to je upravo ono što rade u geometriji: formuliraju aksiome, a onda ostaje samo izvući zaključke. (Nije loša ideja: u 4 minute objasniti ono što nisi mogao objasniti u 4 godine.) To je nemoguće učiniti iz dva razloga. Prvo, ne znamo sve osnovne zakone; naprotiv, što više učimo, to se više šire granice onoga što trebamo znati! Drugo, precizna formulacija zakona fizike uključuje mnoge neobične ideje i koncepte koji zahtijevaju jednako neobičnu matematiku da bi se opisali. Potrebno je puno vježbe samo da bi se naučilo razumjeti značenje riječi. Dakle, vaš prijedlog neće proći. Morat ćemo ići postupno, korak po korak.
Svaki korak u proučavanju prirode uvijek je samo približavanje istini, odnosno onome što smatramo istinom. Sve što učimo je neka aproksimacija, jer znamo da još ne poznajemo sve zakone. Sve se proučava samo da opet postane neshvatljivo ili, u najboljem slučaju, zahtijeva ispravak.
Načelo znanosti, gotovo njezina definicija, je ovo: temelj našeg znanja je iskustvo. Iskustvo, eksperiment je jedini sudac znanstvene "istine". Što je izvor znanja? Odakle dolaze zakoni koje testiramo? Da, iz istog iskustva; pomaže nam u izvođenju zakona; sadrži njihove naznake. A povrh toga, potrebna nam je i mašta kako bismo iza nagovještaja vidjeli nešto veliko i važno, kako bismo pogodili neočekivanu, jednostavnu i lijepu sliku koja se iza njih pojavljuje, a zatim proveli eksperiment koji bi nas uvjerio u ispravnost nagađanja. Taj proces imaginacije je toliko težak da dolazi do podjele rada: postoje teorijski fizičari, oni zamišljaju, smišljaju i pogađaju nove zakone, ali ne provode eksperimente, i postoje eksperimentalni fizičari, čiji je posao da provode eksperimente, zamisliti, shvatiti i pogoditi.
Rekli smo da su zakoni prirode aproksimacije; prvo otkrivaju "krive" zakone, a zatim otkrivaju "ispravne". Ali kako iskustvo može biti "pogrešno"? Pa, prvo, iz najjednostavnijeg razloga: kada nešto nije u redu s vašim uređajima, a vi to ne primjećujete. Ali takvu je pogrešku lako uhvatiti, samo trebate sve provjeriti i provjeriti. Pa, ako ne marite za male stvari, mogu li rezultati eksperimenta i dalje biti pogrešni? Mogu, zbog nedostatka preciznosti. Na primjer, čini se da je masa objekta konstantna; Vrtoglava teži isto kao i ona koja mirno leži. Evo vam "zakon": masa je konstantna i ne ovisi o brzini. Ali ovaj "zakon", kako se pokazalo, nije točan. Pokazalo se da se masa povećava s povećanjem brzine, ali samo za zamjetan rast potrebne su brzine bliske svjetlosnoj. Točan zakon je sljedeći: ako je brzina tijela manja od 100 km/s, masa je konstantna s točnošću do jedne milijuntinke. Ovaj zakon je približno točan u ovom približnom obliku. Moglo bi se pomisliti da praktički nema bitne razlike između starog i novog zakona. Da i ne. Za obične brzine možete zaboraviti na rezerve i, u dobroj aproksimaciji, tvrdnju da je masa konstantna smatrati zakonom. Ali pri velikim brzinama počet ćemo griješiti, a što je veća brzina, to više.
Ali najčudnije je da je s općeg gledišta svaki približni zakon apsolutno pogrešan. Naš će pogled na svijet zahtijevati reviziju čak i kada se masa makar malo promijeni. ovo - karakteristično svojstvo opća slika svijeta koja stoji iza zakona. Čak i manji učinak ponekad zahtijeva duboku promjenu naših pogleda.
Dakle, što bismo prvo trebali proučiti? Trebamo li poučavati točne, ali neobične zakone s njihovim čudnim i teškim konceptima, kao što je teorija relativnosti, četverodimenzionalni prostor-vrijeme itd.? Ili bismo trebali početi s jednostavnim zakonom "konstantne mase"? Iako je blizu, bez teških ideja. Prvi je nedvojbeno ugodniji i privlačniji; Prvo je vrlo primamljivo, ali s drugim je lakše krenuti, a onda je to prvi korak prema dubljem razumijevanju prave ideje. Ovo se pitanje stalno postavlja tijekom nastave fizike. Na različite faze Različito ćemo se time baviti tijekom tečaja, ali u svakoj fazi pokušat ćemo izložiti ono što je sada poznato i s kojom točnošću, kako se uklapa s ostatkom i što bi se moglo promijeniti kako budemo učili više o tome.
Prijeđimo na naš okvirni prikaz, na okvirni prikaz našeg razumijevanja moderne znanosti (prvenstveno fizike, ali i drugih srodnih znanosti), kako bismo kasnije, kada budemo morali ulaziti u razna pitanja, vidjeli što leži u njihovoj osnovi, zašto su zanimljivi i kako se uklapaju u opća struktura.
Dakle, kako izgleda slika svijeta?
§ 2. Tvar se sastoji od atoma
Ako je, kao rezultat neke vrste globalne katastrofe, sve akumulirano znanstveno znanje bi bila uništena i samo bi se jedna fraza prenijela budućim generacijama živih bića, koja bi izjava, sastavljena od najmanje riječi, donijela najviše informacija? Vjerujem da je ovo atomska hipoteza (možete to nazvati ne hipotezom, već činjenicom, ali to ništa ne mijenja): sva tijela se sastoje od atoma - mala tijela koja su u neprekidnom kretanju, privlače se na maloj udaljenosti, ali odbiti ako jedan od njih čvršće pritisne drugoga. Ova jedna fraza, kao što ćete vidjeti, sadrži nevjerojatnu količinu informacija o svijetu, samo trebate unijeti malo mašte i malo razmisliti o njoj.
Da pokažemo snagu ideje atoma, zamislimo kap vode veličine 0,5 cm. Ako je pažljivo pogledamo, nećemo vidjeti ništa osim vode, mirne, neprekinute vode. Čak i pod najboljim optičkim mikroskopom pri povećanju od 2000x, kada kap poprimi veličinu velike prostorije, i dalje ćemo vidjeti relativno mirnu vodu, osim ako kroz nju ne počnu promicati neke “nogometne lopte”. Ova paramecija je jako zanimljiva stvar. U ovom trenutku možete se zadržati i pobrinuti se za parameciju, njezine resice, gledati kako se skuplja i otpušta i odustati od daljnjeg povećanja (osim ako ga ne želite pregledati iznutra). Biologija se bavi paramecijom, a mi ćemo proći pokraj njih i, da bismo još bolje vidjeli vodu, opet ćemo je povećati 2000 puta. Sada će pad narasti na 20 km, i vidjet ćemo da u njemu nešto vrvi; sad više nije tako mirno i čvrsto, sad iz ptičje perspektive podsjeća na gužvu na stadionu na dan nogometne utakmice. Čime ovo vrvi? Da bismo bolje vidjeli, povećajmo ga još 250 puta. Naše će oči vidjeti nešto slično Sl. 1.1.
sl. 1.1. Kap vode (uvećana milijardu puta).
Ovo je kap vode, uvećana milijardu puta, ali, naravno, ova slika je relativna. Prije svega, čestice su ovdje prikazane na pojednostavljen način, s oštrim rubovima - ovo je prva netočnost. Radi jednostavnosti, nalaze se u ravnini, ali zapravo lutaju u sve tri dimenzije - ovo je druga stvar. Slika prikazuje "mrlje" (ili krugove) dvije vrste - crne (kisik) i bijele (vodik); Vidi se da su na svaki kisik vezana dva vodika. (Takva skupina atoma kisika i dva atoma vodika naziva se molekula.) Konačno, treće pojednostavljenje je da se stvarne čestice u prirodi neprestano tresu i odbijaju, uvijaju i okreću jedna oko druge. Na slici ne biste trebali zamisliti odmor, već kretanje. Slika također ne može pokazati kako se čestice “lijepe jedna za drugu”, privlače, lijepe jedna za drugu itd. Možemo reći da su cijele njihove skupine nečim “zalijepljene”. Međutim, niti jedno tijelo ne može se provući kroz drugo. Ako pokušate natjerati jedno na drugo, odgurnut će se.
Polumjer atoma je približno 1 ili 2 na 10 -8 cm. Vrijednost 10 -8 cm je angstrom, tako da je polumjer atoma 1 ili 2 angstroma (A). Evo još jednog načina...
| Ime: | Feynmanova predavanja iz fizike (u 9 svezaka) + Zadaci i vježbe s odgovorima i rješenjima |
| Autori: | Feynman R., Laymon R., Sands M. |
| Izdanje: | M.: Nauka, 1965. - 260 str. + 164 s. + 234 s. + 257 str. + 291 str. + 339 str. + 286 s. + 267 str. + 254 s. + 621 str. |
| Format: | DjVu (OCR) |
| Veličina: | 3,34 Mb + 2,13 Mb + 3,52 Mb + 3,44 Mb + 3,53 Mb + 3,77 Mb + 3,62 Mb + 4,47 Mb + 3,16 Mb + 6,44 Mb |
| Liječenje: | - |
| Linkovi: | Svezak 1. Moderna znanost o prirodi. Zakoni mehanike: HTTP Svezak 2. Prostor, vrijeme, kretanje: HTTP Svezak 3. Zračenje, valovi, kvanti: HTTP Svezak 4. Kinetika, toplina, zvuk: HTTP Svezak 5. Elektricitet i magnetizam: HTTP Svezak 6. Elektrodinamika: HTTP Svezak 7. Fizika kontinuiranih medija: HTTP Svezak 8. Kvantna mehanika (I): HTTP Svezak 9. Kvantna mehanika (II): HTTP Zadaci i vježbe s odgovorima i rješenjima: HTTP |
Iz predgovora čitateljima ruskog izdanja:
Svi se slažu da je fizika jedna od najzanimljivijih znanosti. U isto vrijeme, mnogi udžbenici fizike ne mogu se nazvati zanimljivima. U takvim udžbenicima je u glavnim crtama sve ono što prati program. Obično objašnjavaju kakve dobrobiti donosi fizika i koliko ju je važno proučavati, no iz njih se vrlo rijetko može shvatiti zašto je studiranje fizike zanimljivo. Ali i ova strana pitanja zaslužuje pozornost. Kako dosadan predmet učiniti zanimljivim i modernim? O tome bi prije svega trebali razmišljati oni fizičari koji i sami rade sa strašću i znaju kako tu strast prenijeti na druge. Vrijeme za eksperimentiranje već je došlo. Njihov cilj je pronaći najučinkovitije načine poučavanja fizike, koji bi brzo prenijeli na novu generaciju cjelokupno znanje koje je znanost akumulirala kroz svoju povijest. Pronalaženje novih načina poučavanja također je uvijek bilo važan dio znanosti. Nastava, prateći razvoj znanosti, mora neprestano mijenjati svoje oblike, prekidati tradiciju i tražiti nove metode. Tu važnu ulogu igra činjenica da se u znanosti neprestano odvija nevjerojatan proces svojevrsne simplifikacije, koja omogućuje jednostavno i kratko prikazati ono što je nekad zahtijevalo dugogodišnji rad.
Izuzetno zanimljiv pokušaj u tom smjeru učinjen je na Kalifornijskom institutu za tehnologiju (SAD), koji se skraćeno naziva CALTECH, gdje je skupina profesora i nastavnika nakon brojnih rasprava razvila novi program iz opće fizike, a jedan od sudionika u ovoj skupini predavanja je držao istaknuti američki fizičar Richard Feynman.
Feynmanova predavanja izdvajaju se činjenicom da su upućena slušatelju koji živi u drugoj polovici 20. stoljeća, a koji već mnogo zna ili je čuo. Stoga se na predavanjima ne gubi vrijeme na objašnjavanje “znanstvenim jezikom” onoga što je već poznato. Ali oni fascinantno govore o tome kako čovjek proučava prirodu oko sebe, o granicama koje je danas dosegla spoznaja o svijetu, o tome koje probleme znanost rješava danas i koje će rješavati sutra.
Predavanja su održana u akademskim godinama 1961.-1962. i 1962.-1963.; snimljeni su na vrpcu, a zatim (što se pokazalo kao težak zadatak) profesori M. Sands i R. Leighton "preveli" ih na "pisani engleski". Ovaj jedinstveni “prijevod” čuva mnoge značajke predavačeva živog govora, njegovu živost, šale i digresije. No, ta vrlo vrijedna kvaliteta predavanja nipošto nije bila glavna i samodostatna. Ništa manje važne nisu bile ni originalne metode prezentiranja gradiva koje je kreirao predavač, a koje su odražavale svijetlu znanstvenu individualnost autora i njegovo stajalište o načinu poučavanja studenata fizike. To, naravno, nije slučajno. Poznato je da je Feynman u svojim znanstvenim radovima pronalazio uvijek nove metode, koje su vrlo brzo postale općeprihvaćene. Feynmanov rad na kvantnoj elektrodinamici i statistici donio mu je široko priznanje, a njegova metoda - takozvani "Feynmanovi dijagrami" - danas se koristi u gotovo svim područjima teorijske fizike.
Što god govorili o tim predavanjima - bilo da se dive stilu izlaganja ili žale za rušenjem dobrih starih tradicija - jedno ostaje neosporno: s pedagoškim eksperimentima se mora početi. Vjerojatno se neće svi složiti s autorovim načinom prezentiranja određenih pitanja, niti će se svi složiti s ocjenom ciljeva i perspektiva moderne fizike. Ali to će potaknuti pojavu novih knjiga u kojima će se reflektirati drugačija stajališta. Ovo je eksperiment. Ali pitanje nije samo što reći. Drugo pitanje koje nije manje važno je kojim redom to treba učiniti.
Mjesto odjeljaka unutar općeg kolegija fizike i slijed izlaganja uvijek je uvjetno pitanje. Svi dijelovi znanosti međusobno su toliko povezani da je često teško odlučiti što prvo treba prezentirati, a što sljedeće. Međutim, u većini sveučilišnih programa i dostupnih udžbenika još uvijek su sačuvane određene tradicije.
Odbacivanje uobičajenog slijeda izlaganja jedno je od obilježja Feynmanovih predavanja. Oni govore ne samo o specifičnim zadacima, već io mjestu koje fizika zauzima u nizu drugih znanosti, o načinima opisivanja i proučavanja prirodnih pojava. Vjerojatno se predstavnici drugih znanosti - recimo matematike - neće složiti s mjestom koje Feynman dodjeljuje tim znanostima. Njemu, kao fizičaru, “njegova” znanost, naravno, izgleda najvažnija. Ali ta okolnost ne zauzima mnogo mjesta u njegovu izlaganju. Ali njegova priča jasno odražava razloge koji motiviraju fizičara da obavlja mukotrpan rad istraživača, kao i sumnje koje se javljaju kada se suoči s poteškoćama koje se sada čine nepremostivim.
Mladi prirodoslovac mora ne samo shvatiti zašto je zanimljivo baviti se znanošću, već i osjetiti po koju se cijenu pobjede osvajaju i koliko su ponekad teški putevi do njih.
Također se mora imati na umu da ako je autor u početku radio bez matematičkog aparata ili je koristio samo onaj predstavljen u predavanjima, tada će čitatelj, kako napreduje, morati povećati svoje matematičko znanje. Međutim, iskustvo pokazuje da je matematičku analizu (barem njene osnove) danas lakše naučiti nego fiziku.
Kome će ova knjiga koristiti? Prije svega učiteljima koji je pročitaju u cijelosti: potaknut će ih na razmišljanje o promjeni dosadašnjih pogleda na početak nastave fizike. Zatim će ga učenici pročitati. U njoj će osim onoga što nauče na predavanjima pronaći puno toga novoga. Naravno, potrudit će se čitati i školarci. Većina njih teško će sve svladati, ali ono što mogu pročitati i razumjeti pomoći će im da uđu u modernu znanost čiji je put uvijek težak, ali nikad dosadan. Svatko tko ne vjeruje da ga može položiti, neka se ne upušta u proučavanje ove knjige! I konačno, svi ostali ga mogu pročitati. Čitajte samo iz zabave. Ovo je također vrlo korisno. Feynman u svom predgovoru ne ocjenjuje visoko rezultate svog eksperimenta: premali udio studenata koji su slušali njegov kolegij naučio je sva predavanja. Ali tako treba biti. Prvo iskustvo rijetko donosi potpuni uspjeh. Nove ideje uvijek u početku naiđu na nekoliko pristaša i tek se postupno udomaćuju.
