Richard Feynman fizik dersleri veriyor. "Olasılık ve Belirsizlik - Kuantum Mekaniğinin Doğasına Bir Bakış"

Rus baskısının okuyucularına

Bunlar teorik bir fizikçi tarafından verilen genel fizik dersleridir. Bilinen diğer kurslara hiç benzemiyorlar. Bu garip gelebilir: temel ilkeler klasik fizik ve sadece klasik değil, aynı zamanda kuantum, uzun zamandır kurulmuştur, kurs genel fizik tüm dünyada binlerce oku Eğitim Kurumları uzun yıllardır ve standart bir diziye dönüşmesinin zamanı geldi bilinen gerçekler ve örneğin okuldaki temel geometri gibi teoriler. Bununla birlikte, matematikçiler bile bilimlerinin farklı şekilde öğretilmesi gerektiğine inanırlar. Ve fizik hakkında söylenecek bir şey yok: o kadar yoğun bir şekilde gelişiyor ki, en iyi öğretmenler bile öğrencilere modern bilim hakkında bilgi vermeleri gerektiğinde sürekli olarak büyük zorluklarla karşılaşıyorlar. Genellikle eski veya tanıdık inançlar olarak adlandırılan şeyleri kırmak zorunda olduklarından şikayet ederler. Ama tanıdık kavramlar nereden geliyor? Genellikle aynı öğretmenlerden okulda genç yöneticilere girerler, daha sonra fikirlerin erişilemezliği hakkında konuşacaklar. modern bilim... Bu nedenle, meselenin özüne inmeden önce, dinleyicileri daha önce kendilerine açık ve değişmez bir gerçek olarak öğretilenlerin yanlışlığına ikna etmek için çok zaman harcamak zorundasınız. İlk başta okul çocuklarına "basitlik için" Dünya'nın düz olduğunu söylemek ve sonra bir keşif olarak küreselliğini bildirmek çılgınca olurdu. Gelecekteki uzmanların girdiği yol bu saçma örnekten o kadar uzak mı? modern dünya görelilik teorisi ve kuanta fikirleri? Konu aynı zamanda, konuşmacının ve dinleyicilerin çoğunlukla farklı kuşaklardan insanlar olması gerçeğiyle de karmaşıktır ve öğretim görevlisinin, dinleyicileri kendisinin izlediği tanıdık ve güvenilir yol boyunca yönlendirmenin cazibesinden kaçınması çok zordur. bir kez istenen yüksekliklere ulaştı. Ancak, eski yol her zaman en iyisi değildir. Fizik çok hızlı gelişiyor ve ona ayak uydurabilmek için çalışma yöntemlerini değiştirmek gerekiyor. Fiziğin en önemli bilimlerden biri olduğu konusunda herkes hemfikirdir. ilginç bilimler... Aynı zamanda, birçok fizik ders kitabı hiçbir şekilde ilgi çekici değildir. Bu tür ders kitaplarında programı takip eden her şey belirtilir. Genellikle fiziğin yararlarını ve onu çalışmanın ne kadar önemli olduğunu açıklar, ancak onlardan fizik yapmanın neden ilginç olduğunu anlamak çok nadiren mümkündür. Ancak konunun bu tarafı da dikkati hak ediyor. Sıkıcı bir konuyu nasıl hem ilginç hem de modern hale getirebilirsiniz? Her şeyden önce, kendisi şevkle çalışan ve bu tutkuyu başkalarına nasıl aktaracağını bilen fizikçiler bunu düşünmelidir. Deneme zamanı çoktan geldi. Amaçları en çok etkili yollar bilimin tarihi boyunca biriktirdiği tüm bilgi birikimini yeni nesle hızlı bir şekilde aktarmayı mümkün kılacak fizik öğretimi. Yeni öğretim yolları bulmak her zaman bilimin önemli bir parçası olmuştur. Bilimin gelişimini takip eden öğretim, sürekli biçimlerini değiştirmeli, gelenekleri kırmalı, yeni yöntemler aramalıdır. Burada önemli bir rol, bilimde her zaman, bir zamanlar uzun yıllar çalışmayı gerektiren şeyin basit ve kısaca ana hatlarını çizmeyi mümkün kılan, bir tür basitleştirmenin şaşırtıcı bir süreci olduğu gerçeğiyle oynanır.

Kaliforniya'da bu yönde son derece ilginç bir girişimde bulunuldu. Teknoloji Enstitüsü Bir grup profesör ve öğretmenin çok sayıda tartışmadan sonra genel fizik alanında yeni bir program geliştirdikleri ve bu grubun üyelerinden ünlü Amerikalı fizikçi Richard Feynman'ın ders verdiği KALTECH olarak kısaltılan (ABD) (ABD).

Feynman'ın dersleri, 20. yüzyılın ikinci yarısında yaşayan, zaten çok şey bilen veya işiten dinleyiciye hitap etmesiyle ayırt edilir. Bu nedenle, derslerde "öğrenilmiş dilde" zaten bilinenleri açıklamak için zaman harcanmaz. Ama bir insanın etrafındaki doğayı nasıl incelediğini, dünyanın bilgisinde bugün ulaşılan sınırları, bilimin bugün hangi sorunları çözdüğünü ve yarın çözeceğini büyüleyici bir şekilde anlatıyorlar.

1961-1962 ve 1962-1963 yıllarında dersler verildi akademik yıllar; bunlar bir teybe kaydedildi ve daha sonra (ve bu başlı başına zor bir iş olduğu ortaya çıktı) Profesörler M. Sands ve R. Leighton tarafından "yazılı İngilizceye" "çevrildi". Bu tür bir "çeviri", öğretim görevlisinin canlı konuşmasının, canlılığının, esprilerinin, ara konuşmalarının birçok özelliğini korur. Ancak, bu çok değerli ders kalitesi, hiçbir şekilde ana ve kendi kendine yeterli nitelik değildi. Yazarın parlak bilimsel bireyselliğini, öğrencilere fizik öğretme yolundaki bakış açısını yansıtan öğretim görevlisi tarafından oluşturulan materyal sunmanın orijinal yöntemleri daha az önemli değildi. Bu, elbette, tesadüfi değildir. Bilinmektedir ki, onların bilimsel çalışmalar Feynman her zaman, genel olarak çok çabuk kabul edilen yeni yöntemler buldu. Feynman'ın kuantum elektrodinamiği ve istatistikleri üzerine çalışmaları ona geniş bir tanınırlık kazandırdı ve onun yöntemi -sözde "Feynman diyagramları"- şimdi teorik fiziğin neredeyse tüm alanlarında kullanılıyor.

Bu konferanslar hakkında ne derlerse desinler - sunum tarzına hayran kaldılar ya da eski güzel geleneklerin çöküşüne üzüldüler - bir şey tartışılmaz: başlamalıyız. pedagojik deneyimler... Muhtemelen, herkes yazarın belirli konuları sunma biçimine katılmayacak, herkes hedef ve beklentilerin değerlendirilmesine katılmayacak. modern fizik... Ancak bu, diğer görüşleri yansıtacak yeni kitapların ortaya çıkması için bir teşvik görevi görecektir. Bu bir deney.

Ama soru sadece ne anlatılacağı değil. Daha az önemli olmayan başka bir soru - hangi sırayla yapılması gerektiği. Genel fizik dersi içindeki bölümlerin yeri ve sunum sırası her zaman şartlı bir sorudur. Bilimin tüm bölümleri birbirine o kadar bağlıdır ki, neyin önce, neyin daha sonra belirtilmesi gerektiğine karar vermek genellikle zordur.

Ancak, çoğu üniversite programında ve mevcut ders kitaplarında bazı gelenekler hala korunmaktadır.

Olağan sunum sırasının reddedilmesi bunlardan biridir. ayırt edici özellikleri Feynman'ın dersleri. Onlar sadece hakkında değil özel görevler, aynı zamanda fiziğin bir dizi başka bilimde işgal ettiği yer, doğal fenomenleri tanımlama ve inceleme yolları hakkında. Muhtemelen, diğer bilimlerin temsilcileri - örneğin matematikçiler - Feynman'ın bu bilimlere verdiği yere katılmayacaklardır. Onun için bir fizik olarak "kendi" bilimi elbette en önemli görünüyor. Ancak bu durum sunumunda fazla yer kaplamaz. Öte yandan, onun hikayesi, bir fizikçiyi bir araştırmacının zor işini yapmaya iten nedenleri ve şimdi aşılmaz görünen zorluklarla karşı karşıya kaldığında ortaya çıkan şüpheleri açıkça yansıtıyor.

Genç bir doğa bilimci, yalnızca bilim yapmanın neden ilginç olduğunu anlamakla kalmamalı, aynı zamanda zaferlerin ne pahasına kazanıldığını ve bazen onlara giden yolların ne kadar zor olduğunu da hissetmelidir.

Ayrıca, yazar ilk başta matematiksel aparattan vazgeçerse veya sadece derslerde sunulanı kullanırsa, okuyucunun ilerledikçe matematiksel bagajını arttırması gerekeceği akılda tutulmalıdır. Ancak deneyimler gösteriyor ki matematiksel analiz(en azından temellerini) öğrenmek artık fizikten daha kolay.

Feynman'ın dersleri ABD'de üç büyük cilt halinde yayınlandı. Birincisi esas olarak mekanik ve ısı teorisi, ikincisi - elektrodinamik ve fizik üzerine dersler içerir. sürekli ortam ve üçüncüsü kuantum mekaniğidir. Kitabı daha çok sayıda okuyucuya ulaştırmak ve daha kullanışlı hale getirmek için Rusça baskısı küçük baskılar halinde yayınlanacaktır. İlk dördü Amerikan baskısının ilk cildine karşılık gelir.

Bu kitaptan kimler yararlanacak? Her şeyden önce - tamamını okuyacak öğretmenlere: fizik öğretimine nasıl başlanacaklarına dair hakim görüşleri değiştirmeyi düşünmelerini sağlayacaktır. Ayrıca öğrenciler okuyacak. Derslerde öğrendiklerine ek olarak içinde birçok yeni şey bulacaklar. Tabii ki, okul çocukları da okumaya çalışacak. Çoğu, her şeyin üstesinden gelmekte zorlanacak, ancak okuyup anlayabilecekleri, her zaman zor ama asla sıkıcı olmayan modern bilime girmelerine yardımcı olacaktır. Onu geçebileceğine inanmayan biri bu kitabın çalışmasına girişmesin! Sonunda herkes okuyabilir. Aynen öyle okuyun, eğlenmek için. Bu da çok faydalıdır. Girişinde Feynman, deneyiminin sonuçlarını çok yüksek düzeyde değerlendirmez: Kursuna katılan çok az sayıda öğrenci tüm derslerde ustalaşmıştır. Ama öyle olmalı.

Önsözden Rus baskısının okuyucularına:
Fiziğin en ilginç bilimlerden biri olduğu konusunda herkes hemfikirdir. Aynı zamanda, birçok fizik ders kitabı hiçbir şekilde ilgi çekici değildir. Bu tür ders kitaplarında programı takip eden her şey belirtilir. Genellikle fiziğin faydalarını ve onu çalışmanın ne kadar önemli olduğunu açıklar, ancak onlardan fizik yapmanın neden ilginç olduğunu anlamak çok nadiren mümkündür. Ancak konunun bu yönü de dikkati hak ediyor. Sıkıcı bir konuyu nasıl hem ilginç hem de modern hale getirebilirsiniz? Her şeyden önce, kendisi şevkle çalışan ve bu tutkuyu başkalarına nasıl aktaracağını bilen fizikçiler bunu düşünmelidir. Deneme zamanı çoktan geldi. Amaçları, bilimin tarihi boyunca biriktirdiği tüm bilgi birikimini yeni nesle hızlı bir şekilde aktarmayı mümkün kılacak fizik öğretiminin en etkili yollarını bulmaktır. Yeni öğretim yolları bulmak her zaman bilimin önemli bir parçası olmuştur. Bilimin gelişimini takip eden öğretim, sürekli biçimlerini değiştirmeli, gelenekleri kırmalı, yeni yöntemler aramalıdır. Burada önemli bir rol, bilimde her zaman, bir zamanlar uzun yıllar çalışmayı gerektiren şeyin basit ve özlü bir şekilde ana hatlarını çizmeyi mümkün kılan, bir tür basitleştirmenin şaşırtıcı bir süreci olduğu gerçeğiyle oynanır.

Bu yönde son derece ilginç bir girişim, bir grup profesör ve öğretmenin sayısız tartışmadan sonra genel fizik alanında yeni bir program geliştirdiği KALTECH olarak kısaltılan California Institute of Technology'de (ABD) yapıldı. Bu grubun önde gelen Amerikalı fizikçisi Richard Feynman, dersleri okudu.

Feynman'ın dersleri, 20. yüzyılın ikinci yarısında yaşayan, zaten çok şey bilen veya işiten dinleyiciye hitap etmesiyle ayırt edilir. Bu nedenle, derslerde "öğrenilmiş dilde" zaten bilinenleri açıklamak için zaman harcanmaz. Ama bir insanın etrafındaki doğayı nasıl incelediğini, dünyanın bilgisinde bugün ulaşılan sınırları, bilimin bugün hangi sorunları çözdüğünü ve yarın çözeceğini büyüleyici bir şekilde anlatıyorlar.

1961-1962 ve 1962-1963 eğitim-öğretim yıllarında dersler verilmiş; bunlar bir teybe kaydedildi ve daha sonra (ve bu başlı başına zor bir iş olduğu ortaya çıktı) Profesörler M. Sands ve R. Leighton tarafından "yazılı İngilizceye" "çevrildi". Bu tür bir "çeviri", öğretim görevlisinin canlı konuşmasının, canlılığının, esprilerinin, ara konuşmalarının birçok özelliğini korur. Ancak, bu çok değerli ders kalitesi, hiçbir şekilde ana ve kendi kendine yeterli nitelik değildi. Yazarın parlak bilimsel bireyselliğini, öğrencilere fizik öğretme yolundaki bakış açısını yansıtan öğretim görevlisi tarafından oluşturulan materyal sunmanın orijinal yöntemleri daha az önemli değildi. Bu, elbette, tesadüfi değildir. Feynman'ın bilimsel çalışmalarında her zaman çok hızlı bir şekilde genel kabul gören yeni yöntemler bulduğu bilinmektedir. Feynman'ın kuantum elektrodinamiği ve istatistikleri üzerine çalışmaları ona geniş bir tanınırlık kazandırdı ve onun yöntemi -sözde "Feynman diyagramları"- şimdi teorik fiziğin neredeyse tüm alanlarında kullanılıyor.

Bu dersler hakkında ne söylerlerse söylesinler - sunum tarzına hayran kaldılar ya da eski güzel geleneklerin yıkılmasına üzüldüler - bir şey tartışılmaz kalıyor: pedagojik deneylere başlamak gerekiyor. Muhtemelen, herkes yazarın belirli soruları sunma tarzına katılmayacak, herkes modern fiziğin amaç ve beklentilerinin değerlendirilmesine katılmayacak. Ancak bu, diğer görüşleri yansıtacak yeni kitapların ortaya çıkması için bir teşvik görevi görecektir. Bu bir deney. Ama soru sadece ne anlatılacağı değil. Daha az önemli olmayan başka bir soru - hangi sırayla yapılması gerektiği.

Genel fizik dersi içindeki bölümlerin yeri ve sunum sırası her zaman şartlı bir sorudur. Bilimin tüm bölümleri birbiriyle o kadar iç içedir ki, neyin önce neyin daha sonra sunulması gerektiğine karar vermek genellikle zordur. Ancak, çoğu üniversite programında ve mevcut ders kitaplarında bazı gelenekler hala korunmaktadır.

Alışılmış sunum sırasının reddedilmesi, Feynman konferanslarının ayırt edici özelliklerinden biridir. Sadece belirli problemlerden değil, aynı zamanda fiziğin bir dizi başka bilimde işgal ettiği yerden, doğal fenomenleri tanımlamanın ve incelemenin yolları hakkında da bilgi verirler. Muhtemelen, diğer bilimlerin temsilcileri - örneğin matematikçiler - Feynman'ın bu bilimlere verdiği yere katılmayacaklardır. Onun için bir fizik olarak "kendi" bilimi elbette en önemli görünüyor. Ancak bu durum sunumunda fazla yer kaplamaz. Öte yandan, onun hikayesi, bir fizikçiyi bir araştırmacının zor işini yapmaya iten nedenleri ve şimdi aşılmaz görünen zorluklarla karşı karşıya kaldığında ortaya çıkan şüpheleri açıkça yansıtıyor.

Genç bir doğa bilimci, yalnızca bilim yapmanın neden ilginç olduğunu anlamakla kalmamalı, aynı zamanda zaferlerin ne pahasına kazanıldığını ve bazen onlara giden yolların ne kadar zor olduğunu da hissetmelidir.

Ayrıca, yazar ilk başta matematiksel aparattan vazgeçerse veya sadece derslerde sunulanı kullanırsa, okuyucunun ilerledikçe matematiksel bagajını arttırması gerekeceği akılda tutulmalıdır. Ancak deneyimler, matematiksel analizin (en azından temellerinin) artık fizikten daha kolay öğrenildiğini göstermektedir.

Bu kitaptan kimler yararlanacak? Her şeyden önce, tamamını okuyacak öğretmenlere: Fizik öğretimine nasıl başlanacaklarına dair hakim görüşleri değiştirmeyi düşünmelerini sağlayacaktır. Ayrıca öğrenciler okuyacak. Derslerde öğrendiklerine ek olarak içinde birçok yeni şey bulacaklar. Tabii ki, okul çocukları da okumaya çalışacak. Çoğu, her şeyin üstesinden gelmekte zorlanacak, ancak okuyup anlayabilecekleri, her zaman zor ama asla sıkıcı olmayan modern bilime girmelerine yardımcı olacaktır. Onu geçebileceğine inanmayan biri bu kitabın çalışmasına girişmesin! Sonunda herkes okuyabilir. Sadece eğlence için okuyun. Bu da çok faydalıdır. Girişinde Feynman, deneyiminin sonuçlarını çok yüksek düzeyde değerlendirmez: Kursuna katılan çok az sayıda öğrenci tüm derslerde ustalaşmıştır. Ama öyle olmalı. İlk deneyim nadiren tam başarıdır. Yeni fikirler her zaman başlangıçta sadece birkaç destekçi bulur ve ancak yavaş yavaş aşina olur.

Feynman'ın önce bir kayıt cihazına kaydedilen ve daha sonra profesörler M. Sands ve R. Leighton tarafından "yazılı İngilizceye" "çevrilen" dersleri, bilinen herhangi bir kursa benzemiyor. Yazarın canlı bilimsel bireyselliğini, öğrencilere fizik öğretme yolundaki bakış açısını, okuyuculara bilime ilgi duyma yeteneğini yansıtan özgün bir sunum yöntemi ile ayırt edilirler. Sunum sırası ve malzeme seçimi de geleneksel olanlardan farklıdır. Derslerde, modern okuyucunun zaten bildiği veya duyduğu şeyleri "öğrenilmiş dilde" açıklamak için zaman harcanmaz. Ancak, bir kişinin etrafındaki doğayı nasıl incelediğini, fiziğin bir dizi başka bilimde hangi konumu işgal ettiğini, bilimin bugün hangi sorunları çözdüğünü ve yarın çözeceğini büyüleyici bir şekilde anlatıyorlar.
Feynman'ın öyküsü, bir fizikçiyi bir araştırmacının zor işini yapmaya iten nedenleri ve aynı zamanda aşılmaz görünen zorluklarla karşı karşıya kaldığında ortaya çıkan şüpheleri canlı bir şekilde yansıtıyor. Bu dersler sadece bilim yapmanın neden ilginç olduğunu anlamaya değil, aynı zamanda zaferlerin ne kadar pahalı olduğunu ve onlara giden yolların bazen ne kadar zor olduğunu hissetmeye yardımcı olur.
Kurs öğretmenler için faydalı olacak ve onları fizik öğretim sürecine yeni bir bakış atmaya zorlayacak; derslerde öğrendiklerinin yanı sıra birçok yeni şey öğrenecek öğrenciler; fiziğe ilgi duyacak ve modern bilime girmelerine yardımcı olacak okul çocukları; fizikle ilgilenen herkes gibi.

kitap listesi

Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 1. Modern Doğa Bilimi. Mekanik Kanunları - 1965 (260 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 2. Uzay, Zaman, Hareket - 1965 (164 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman fizik üzerine dersler, cilt 3. Radyasyon, dalgalar, kuanta - 1965 (234 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 4. Kinetik, Isı, Ses - 1965 (257 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 5. Elektrik ve Manyetizma - 1965 (291 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 6. Elektrodinamik - 1965 (339 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 7. Sürekli Medya Fiziği - 1965 (286 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 8. Kuantum Mekaniği (I) - 1965 (267 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 9. Kuantum Mekaniği (II) - 1965 (254 s.)
Feynman R., Lamon R., Sands M. - Feynman Fizik Dersleri, Cilt 10. Cevapları ve Çözümleri ile Problemler ve Alıştırmalar - 1965 (621 s.)

Bölüm 1

HAREKET HALİNDEKİ ATOMLAR

§ 1. Giriş

§ 3. Atomik süreçler

§ 4. kimyasal reaksiyonlar

§ 1. Giriş

Bu iki yıllık fizik kursu, okuyucu olarak sizin fizikçi olmanızı sağlamak için tasarlanmıştır. Diyelim ki çok gerekli değil, ama öğretmenin ummadığı şey! Gerçekten fizikçi olmak istiyorsan çok çalışmalısın. Sonuçta, en güçlü bilgi alanının iki yüz yıllık hızlı gelişimi bir anlam ifade ediyor! Belki de bu kadar çok malzeme dört yılda yönetilemez; bundan sonra, yine de özel kurslara katılmanız gerekir.

Yine de, bu yüzyıllar boyunca yapılan muazzam çalışmanın tüm sonucu, tüm bilgimizi özetleyen az sayıda yasaya indirgenebilir. Bununla birlikte, bu yasaları öğrenmek de kolay değildir ve elinizde bir şema, bilimin bazı bölümlerinin diğerleriyle ilişkisine dair bazı taslaklar olmadan böyle zor bir konuyu çalışmaya başlamanız, sizin için sadece dürüstlük olmaz. İlk üç bölüm böyle bir taslak oluşturuyor. Bu bölümlerde fiziğin diğer bilimlerle nasıl ilişkili olduğunu, bu diğer bilimlerin birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu ve bilimin kendisinin ne olduğunu öğreneceğiz. Bu, fiziğin konusunu "hissetmemize" yardımcı olacaktır.

Şunu sorabilirsiniz: neden hemen, ilk sayfada temel yasaları getirmiyorsunuz ve sonra sadece farklı koşullarda nasıl çalıştıklarını göstermiyorsunuz? Ne de olsa, geometride yaptıkları tam olarak budur: aksiyomları formüle ederler ve sonra geriye kalan tek şey sonuç çıkarmaktır. (Fena fikir değil: 4 yılda bile yapamadığını 4 dakikada söylemek.) Bunu yapmak iki nedenden dolayı mümkün değil. İlk olarak, tüm temel yasaları bilmiyoruz; aksine, ne kadar çok öğrenirsek, bilmemiz gerekenlerin sınırları o kadar genişler! İkincisi, fizik yasalarının kesin formülasyonu, onları tanımlamak için eşit derecede olağandışı matematik gerektiren birçok olağandışı fikir ve kavramla ilişkilidir. Sadece kelimelerin anlamlarını anlamak için çok fazla pratik yapmak gerekiyor. Yani teklifiniz gerçekleşmeyecek. Yavaş yavaş, adım adım ilerlememiz gerekecek.

Doğayı incelemedeki her adım, her zaman gerçeğe, daha doğrusu doğru olduğunu düşündüğümüz şeye yalnızca bir yaklaşımdır. Tüm öğrendiklerimiz bir tür yaklaşıklıktır, çünkü tüm yasaları bilmediğimizi biliyoruz. Her şey ancak yeniden anlaşılmaz hale gelmek ya da en iyi ihtimalle düzeltme gerektirmek için incelenir.

Bilimin ilkesi, neredeyse tanımı şudur: Tüm bilgimizin mihenk taşı deneyimdir. Deneyim, deney, bilimsel "gerçeğin" tek yargıcıdır. Ve bilginin kaynağı nedir? Test ettiğimiz yasalar nereden geliyor? Evet, aynı deneyimden; yasaları çıkarmamıza yardımcı olur, onlara dair ipuçları içinde gizlidir. Bunun da ötesinde, ipuçlarının ardındaki büyük ve önemli bir şeyi görmek, arkalarında ortaya çıkan beklenmedik, basit ve güzel resmi tahmin etmek için hayal gücüne de ihtiyaç vardır ve ardından bizi bu bilginin doğruluğuna ikna edecek bir deney kurmak gerekir. tahmin etmek. Bu hayal kurma süreci o kadar zordur ki, bir iş bölümü vardır: teorik fizikçiler vardır, hayal ederler, düşünürler ve yeni yasalar tahmin ederler, ancak deneyler yapmazlar ve meslekleri deney yapmak, hayal etmek, düşünmek olan deneysel fizikçiler vardır. Ve tahmin et.

Doğa yasalarının yaklaşık değerler olduğunu söyledik; önce "yanlış" yasalar keşfedilir, ardından "doğru" olanlar. Fakat deneyim nasıl "yanlış" olabilir? İlk olarak, en basit nedenden dolayı: cihazlarınızda bir şeyler ters gittiğinde ve bunu fark etmediğinizde. Ancak böyle bir hatayı yakalamak kolaydır, sadece her şeyi kontrol etmeniz ve doğrulamanız gerekir. Peki, önemsiz şeylerde hata bulamazsanız, deneyin sonuçları yine de hatalı olabilir mi? Doğruluk eksikliği nedeniyle yapabilirler. Örneğin, bir nesnenin kütlesi değişmemiş gibi görünür; bir topaç, bir topaç ile aynı ağırlığa sahiptir. Yani "yasa" sizin için hazır: kütle sabittir ve hıza bağlı değildir. Ancak bu "yasa", ortaya çıktığı gibi yanlıştır. Kütlenin artan bir hızla büyüdüğü ortaya çıktı, ancak yalnızca gözle görülür bir büyüme için ışığa yakın hızlara ihtiyaç var. Doğru yasa şudur: Bir cismin hızı 100 km/sn'den azsa, kütlesi milyonda bir oranında sabittir. Yaklaşık olarak bu yaklaşık biçimde, bu yasa doğrudur. Eski yasa ile yeni yasa arasında pratikte önemli bir fark olmadığı düşünülebilir. Evet ve hayır. Sıradan hızlar için, çekinceleri unutabilir ve iyi bir yaklaşımla, kütlenin sabit olduğu ifadesini bir yasa olarak düşünebilirsiniz. Ama üzerinde yüksek hızlar hata yapmaya başlayacağız ve ne kadar çoksa, hız o kadar yüksek olur.

Ama en harika şey, onunla ortak nokta Herhangi bir yaklaşık yasa kesinlikle yanlıştır. Kütle bir damla bile değişse de dünya görüşümüz bir revizyon gerektirecektir. Bu, yasaların ardındaki dünyanın genel resminin karakteristik bir özelliğidir. Önemsiz bir etki bile bazen görüşlerimizde derin bir değişiklik gerektirir.

Peki önce neyi öğrenmemiz gerekiyor? Garip ve zor kavramlarıyla, örneğin görelilik teorisi, dört boyutlu uzay-zaman, vb. gibi doğru ama olağandışı yasaları öğretmeli miyiz? Veya basit bir "sabit kütle" yasasıyla mı başlayın? Yaklaşık olmasına rağmen, zor fikirler olmadan yapar. Birincisi kuşkusuz daha hoş, daha çekici; ilki çok caziptir, ancak ikincisine başlamak daha kolaydır ve daha sonra doğru fikri daha derinden anlamak için ilk adımdır. Fizik öğretirken bu soru her zaman ortaya çıkar. Kursun farklı aşamalarında, bunu farklı şekillerde çözeceğiz, ancak her aşamada şu anda bilinenleri ve hangi hassasiyetle, diğerlerine nasıl uyduğunu ve hakkında daha fazla şey öğrendiğimizde nelerin değişebileceğini ana hatlarıyla açıklamaya çalışacağız.

Şemamıza, modern bilim anlayışımızın bir taslağına geçelim (öncelikle fizik, ama aynı zamanda ona yakın diğer bilimler), böylece daha sonra farklı konulara girmemiz gerektiğinde, neyin yattığını görebilelim. temelleri, neden ilginçler ve nasıl uyuyorlar? Genel yapı.

Peki dünyanın resmi nasıl görünüyor?

§ 2. Madde atomlardan oluşur

Bir dünya felaketinin bir sonucu olarak, birikmiş tüm bilimsel bilgi yok olup gelecek nesillere tek bir cümle geçseydi, o zaman en az sayıda kelimeden oluşan hangi ifade en fazla bilgiyi getirirdi? Bunun bir atomik hipotez olduğuna inanıyorum (buna bir hipotez değil, bir gerçek diyebilirsiniz, ancak bu hiçbir şeyi değiştirmez): tüm cisimler atomlardan oluşur - sürekli hareket halinde olan küçük cisimler kısa bir mesafede çeker, ancak biri diğerine bastırmak için daha sıkıysa itin. Bu cümlede, göreceğiniz gibi, dünya hakkında inanılmaz miktarda bilgi var, sadece biraz hayal gücü ve biraz düşünmeniz gerekiyor.

Atom fikrinin gücünü göstermek için 0,5 cm büyüklüğünde bir su damlası hayal edin, yakından bakarsak su, sakin, katı sudan başka bir şey göremeyiz. 2000x büyütmede en iyi optik mikroskop altında bile, damla büyük bir odanın büyüklüğünü aldığında, bir tür "futbol topları" üzerinden geçmeye başlamadıkça, nispeten sakin su görmeye devam edeceğiz. Bu Paramecia çok ilginç bir şey. Bunun üzerinde oyalanabilir ve paramecia'yı, kirpiklerini yapabilir, nasıl büzüştüğünü ve gevşediğini izleyebilir ve daha fazla artırmak için elinizi sallayabilirsiniz (içeriden bakmak istemiyorsanız). Biyoloji paramecium ile ilgilenir ve biz onların yanından geçeriz ve suyu daha iyi görebilmek için tekrar 2000 katına çıkaracağız. Şimdi düşüş 20 km'ye kadar büyüyecek ve içinde bir şeyin nasıl iç içe olduğunu göreceğiz; şimdi o kadar sakin ve sağlam değil, kuşbakışı bir futbol maçı gününde stadyumdaki bir kalabalığı andırıyor. Bu neyle iç içe? Daha iyi görebilmek için 250 kez daha yakınlaştıralım. Şekil l'e benzer bir şey göreceğiz. 1.1.

İNCİR. 1.1. Bir damla su (bir milyar kez büyütülmüş).

Bu, milyarlarca kez büyütülmüş bir su damlası, ancak elbette bu resim şartlı. Her şeyden önce, parçacıklar burada basitleştirilmiş bir şekilde keskin kenarlarla gösterilmiştir - bu ilk yanlışlıktır. Basit olması için bir düzlemde bulunurlar, ancak aslında üç boyutta da dolaşırlar - bu ikincisidir. Resimde iki çeşit "lekeler" (veya daireler) gösterilmektedir - siyah (oksijen) ve beyaz (hidrojen); her oksijene iki hidrojenin bağlı olduğu görülebilir. (Böyle bir oksijen grubuna ve iki hidrojen atomuna molekül denir.) Son olarak, üçüncü basitleştirme, doğadaki gerçek parçacıkların sürekli titreyip sıçramaları, dönmeleri ve birbirleri etrafında dönmeleridir. Resimde dinlenmeyi değil, hareketi hayal etmelisiniz. Şekil ayrıca parçacıkların nasıl "birbirine yapıştığını", çektiğini, bire bir yapıştığını vb. gösteremez. Tüm gruplarının bir şekilde "yapıştırılmış" olduğunu söyleyebiliriz. Ancak, küçük bedenlerin hiçbiri diğerinin içinden geçemez. Birini diğerine karşı zorla itmeye çalışırsanız, iteceklerdir.

Atomların yarıçapı yaklaşık olarak 1 veya 2'ye 10 -8 cm'ye eşittir.10 -8 cm'lik bir değer angstromdur, dolayısıyla bir atomun yarıçapı 1 veya 2 angstromdur (A). İşte başka bir yol...