1-тарау
ҚОЗҒАЛЫСТАҒЫ АТОМДАР
§ 1. Кіріспе
§ 3. Атомдық процестер
§ 4. Химиялық реакциялар
§ 1. Кіріспе
Бұл екі жылдық физика курсы сізге, оқырманға, физик болуға арналған. Рас, бұл соншалықты қажет емес, бірақ қандай мұғалім бұған үміттенбейді! Егер сіз шынымен физик болғыңыз келсе, сізге көп жұмыс істеу керек. Өйткені, ең қуатты білім саласының екі жүз жылдық қарқынды дамуы бір нәрсені аңғартады! Мұндай мол материалды төрт жылда игеру мүмкін емес; Осыдан кейін сіз әлі де арнайы курстардан өтуіңіз керек.
Дегенмен, осы ғасырлар бойы атқарылған орасан зор жұмыстың бүкіл нәтижесін қысқартуға болады - біздің барлық білімімізді жинақтайтын аздаған заңдарға қысқартуға болады. Дегенмен, бұл заңдарды меңгеру де оңай емес және ғылымның кейбір бөліктерінің басқалармен байланысының қандай да бір схемасын, кейбір сұлбасынсыз мұндай қиын тақырыпты зерттеуді бастау адалдық емес. Алғашқы үш тарау осындай эссені құрайды. Бұл тарауларда физиканың басқа ғылымдармен байланысы, бұл басқа ғылымдардың бір-бірімен байланысы, ғылымның өзі қандай екендігімен танысамыз. Бұл бізге физика пәнін «сезуге» көмектеседі.
Сіз сұрақ қоюыңыз мүмкін: неге бірден, бірінші бетте негізгі заңдарды бермейсіз, содан кейін олардың әртүрлі жағдайларда қалай жұмыс істейтінін ғана көрсетіңіз? Өйткені, олар геометрияда дәл осылай істейді: олар аксиомаларды тұжырымдайды, содан кейін қорытынды жасау ғана қалады. (Бұл жаман идея емес: 4 жылда түсіндіре алмағаныңызды 4 минутта түсіндіру.) Бұл екі себеп бойынша мүмкін емес. Біріншіден, біз барлық негізгі заңдарды білмейміз; керісінше, біз көбірек үйренген сайын білуіміз керек нәрселердің шекарасы кеңейеді! Екіншіден, физика заңдарын нақты тұжырымдау көптеген ерекше идеялар мен түсініктерді қамтиды, олар бірдей ерекше математиканы сипаттауды талап етеді. Сөздердің мағынасын түсіну үшін көп жаттығу керек. Сондықтан сіздің ұсынысыңыз өтпейді. Біртіндеп, бірте-бірте көшуге тура келеді.
Табиғатты зерттеудегі әрбір қадам әрқашан шындыққа, дәлірек айтсақ, біз шындық деп санайтын нәрсеге жақындау болып табылады. Біз үйренетін нәрсенің бәрі жақындау болып табылады, өйткені біз барлық заңдарды әлі білмегенімізді білеміз. Барлығы қайтадан түсініксіз болу үшін немесе ең жақсы жағдайда түзетуді талап ету үшін ғана зерттеледі.
Ғылымның принципі, оның анықтамасы дерлік мынада: біздің барлық біліміміздің тірегі – тәжірибе. Тәжірибе, эксперимент ғылыми «ақиқаттың» жалғыз төрешісі. Білімнің қайнар көзі қандай? Біз тексеретін заңдар қайдан келеді? Иә, сол тәжірибеден; ол бізге заңдарды шығаруға көмектеседі; онда олар туралы кеңестер бар; Оның үстіне, бізге кеңестердің артында үлкен және маңызды нәрсені көру үшін, олардың артында пайда болатын күтпеген, қарапайым және әдемі суретті болжау үшін қиял қажет, содан кейін бізді осы нәрсеге сендіретін эксперимент жүргізу керек. болжамның дұрыстығы. Қиялдың бұл процесінің қиындығы соншалық, еңбек бөлінісі пайда болады: теориялық физиктер бар, олар жаңа заңдарды елестетеді, анықтайды және болжайды, бірақ эксперименттер жүргізбейді, ал эксперименттік физиктер бар, олардың жұмысы эксперименттер жүргізу. елестету, анықтау және болжау.
Табиғат заңдары жуықтаулар деп айттық; алдымен олар «дұрыс емес» заңдарды ашады, содан кейін олар «дұрыс» заңдарды ашады. Бірақ тәжірибе қалай «қате» болуы мүмкін? Біріншіден, қарапайым себеппен: құрылғыларыңызда бірдеңе дұрыс емес болғанда және сіз оны байқамайсыз. Бірақ мұндай қатені ұстау оңай, бәрін тексеріп, тексеру керек. Егер сіз ұсақ-түйек нәрселерді таңдамасаңыз, эксперимент нәтижелері әлі де қате болуы мүмкін бе? Олар дәлдіктің болмауына байланысты мүмкін. Мысалы, заттың массасы тұрақты болып көрінеді; Айналмалы топтың салмағы қозғалмай жатқан адаммен бірдей. Міне, сіз үшін «заң»: масса тұрақты және жылдамдыққа тәуелді емес. Бірақ бұл «заң» дұрыс емес екені белгілі болды. Масса жылдамдықтың жоғарылауымен өсетіні белгілі болды, бірақ тек жарыққа жақын өсу жылдамдығы қажет. Дұрыс заң мынада: егер заттың жылдамдығы 100 км/сек-тен аз болса, массасы миллионнан бір шегінде тұрақты болады. Бұл заң шамамен осы жуық формада дұрыс. Ескі заң мен жаңа заң арасында іс жүзінде айтарлықтай айырмашылық жоқ деп ойлауға болады. Иә және жоқ. Кәдімгі жылдамдықтар үшін ескертпелерді ұмытып, жақсы жуықтау үшін массаның тұрақты екендігі туралы мәлімдемені заң деп санауға болады. Бірақ жоғары жылдамдықта біз қателесе бастаймыз, соғұрлым жылдамдық соғұрлым жоғары болады.
Бірақ ең таңғаларлық нәрсе, жалпы көзқарас тұрғысынан кез келген жуық заң мүлдем қате. Біздің әлемге деген көзқарасымыз масса аздап өзгерсе де қайта қарауды қажет етеді. Бұл заңдардың артында тұрған дүниенің жалпы бейнесіне тән қасиет. Тіпті болмашы әсер кейде біздің көзқарастарымызды түбегейлі өзгертуді талап етеді.
Ендеше алдымен нені оқуымыз керек? Дұрыс, бірақ әдеттен тыс заңдарды салыстырмалылық теориясы, төрт өлшемді кеңістік-уақыт және т.б. сияқты оғаш және қиын ұғымдарымен үйрету керек пе? Әлде қарапайым «тұрақты масса» заңынан бастау керек пе? Жақын болса да, қиын идеяларсыз жасайды. Біріншісі, сөзсіз, жағымдырақ, тартымдырақ; Біріншісі өте тартымды, бірақ екіншісінен бастау оңайырақ, содан кейін бұл дұрыс идеяны тереңірек түсінудің алғашқы қадамы. Бұл сұрақ физикадан сабақ бергенде үнемі туындайды. Біз оны курстың әртүрлі кезеңдерінде әр түрлі шешетін боламыз, бірақ әр кезеңде біз қазіргі уақытта не белгілі және қандай дәлдікпен, оның қалған бөлігімен қалай үйлесетінін және біз туралы көбірек білген сайын не өзгеруі мүмкін екенін көрсетуге тырысамыз. ол.
Келіңіздер, қазіргі заманғы ғылымды (ең алдымен физиканы, сонымен қатар басқа да байланысты ғылымдарды) түсінуіміздің контурына көшейік, осылайша кейінірек әртүрлі мәселелерге тереңірек үңілуге тура келгенде, олардың негізінде не жатқанын көре аламыз, неге олар қызықты және олар жалпы құрылымға қалай сәйкес келеді.
Сонымен, әлемнің суреті қалай көрінеді?
§ 2. Материя атомдардан тұрады
Егер қандай да бір жаһандық апаттың нәтижесінде барлық жинақталған ғылыми білімжойылып, тірі жандардың келешек ұрпақтарына бір ғана тіркес қалдырар еді, ең аз сөзден құралған қай сөйлем ең көп мәлімет береді? Менің ойымша, бұл атомдық гипотеза (оны гипотеза емес, факт деп атауға болады, бірақ бұл ештеңені өзгертпейді): барлық денелер атомдардан тұрады - үздіксіз қозғалыста болатын, қысқа қашықтықта тартылатын, бірақ біреуін екіншісіне қаттырақ бассаңыз, тойтарыңыз. Көріп отырғаныңыздай, бұл бір фразада әлем туралы керемет ақпарат бар, сізге аздап қиял мен аздап ойлану керек.
Атом идеясының күшін көрсету үшін көлемі 0,5 см болатын су тамшысын елестетейік, егер оған мұқият қарасақ, біз судан, тыныш, үздіксіз судан басқа ештеңе көрмейміз. Тіпті 2000 есе ұлғайту кезіндегі ең жақсы оптикалық микроскоптың астында, тамшы үлкен бөлменің өлшемін алған кезде, кейбір «футбол доптары» оның ішінен өтіп кетпесе, салыстырмалы түрде тыныш суды көреміз. Бұл парамеция өте қызықты нәрсе. Осы кезде сіз парамецияға, оның кірпікшелеріне күтім жасап, оның қалай жиырылып, ашылатынын бақылап, әрі қарай үлкейтуден бас тарта аласыз (егер сіз оны ішкі жағынан тексергіңіз келмесе). Биология парамециямен айналысады, біз олардың жанынан өтіп, суды жақсырақ көру үшін оны тағы 2000 есе үлкейтеміз. Енді тамшы 20 км-ге дейін өседі, біз онда бірдеңені көреміз; енді ол соншалықты тыныш және қатты емес, енді ол құстың көзқарасы бойынша футбол матчы күні стадионда жиналған көпшілікке ұқсайды. Бұл немен толы? Жақсырақ көру үшін оны тағы 250 есе үлкейтейік. Біздің көзіміз суретке ұқсас нәрсені көреді. 1.1.
Інжір. 1.1. Бір тамшы су (миллиард есе үлкейтілген).
Бұл миллиард есе үлкейтілген су тамшысы, бірақ, әрине, бұл сурет салыстырмалы. Ең алдымен, бөлшектер мұнда жеңілдетілген түрде, өткір жиектермен бейнеленген - бұл бірінші дәлсіздік. Қарапайымдылық үшін олар жазықтықта орналасқан, бірақ іс жүзінде олар барлық үш өлшемде серуендейді - бұл екінші нәрсе. Суретте екі түрдегі «дақтар» (немесе шеңберлер) көрсетілген - қара (оттегі) және ақ (сутегі); Әрбір оттегіге екі сутек қосылғанын көруге болады. (Оттегі атомы мен екі сутегі атомының мұндай тобын молекула деп атайды.) Соңында, үшінші ықшамдау табиғаттағы нақты бөлшектердің үнемі шайқалып, серпіліп, бір-бірін айналдырып, бұрап тұратынын көрсетеді. Суретте демалуды емес, қозғалысты елестету керек. Суретте бөлшектердің «бір-біріне жабысуы», тартылуы, бір-біріне жабысуы және т.б. көрсету мүмкін емес. Олардың барлық топтары бір нәрсемен «жабысқан» деп айта аламыз. Дегенмен, бірде-бір дене екіншісін сыға алмайды. Бірін екіншісіне күштеп алмақ болсаң, олар итеріп жібереді.
Атомның радиусы шамамен 10 -8 см-ге 1 немесе 2-ге тең 10 -8 см мәні ангстром, сондықтан атомның радиусы 1 немесе 2 ангстром (А). Міне, басқа жол...
Орыс басылымының оқырмандарына
Бұл физик-теоретиктің жалпы физикадан оқитын лекциялары. Олар белгілі курсқа мүлдем ұқсамайды. Бұл оғаш көрінуі мүмкін: классикалық физиканың негізгі қағидалары, тек классикалық ғана емес, сонымен бірге кванттық та баяғыда бекітілген, жалпы физика курсы бүкіл әлемде мыңдаған оқытылады. оқу орындарыкөптеген жылдар бойы және оның, мысалы, мектептегі бастауыш геометрияға ұқсас белгілі фактілер мен теориялардың стандартты тізбегіне айналу уақыты келді. Дегенмен, тіпті математиктер де олардың ғылымын басқаша оқыту керек деп санайды. Ал физика туралы айтатын ештеңе жоқ: оның қарқынды дамып келе жатқаны сонша, тіпті ең жақсы мұғалімдер студенттерге заманауи ғылым туралы айту қажет болғанда үнемі үлкен қиындықтарға тап болады. Олар ескі немесе үйреншікті идеяларды бұзу керек деп шағымданады. Бірақ үйреншікті идеялар қайдан келеді? Әдетте олар мектептегі жас басшыларға сол мұғалімдерден түседі, олар кейін заманауи ғылым идеяларының қолжетімсіздігі туралы айтады. Сондықтан мәселенің мән-мағынасына бармас бұрын, бұрын анық, айнымас ақиқат ретінде олардың бойына сіңген нәрселердің жалғандығына тыңдаушыларды сендіруге көп уақыт жұмсауға тура келеді. Алдымен мектеп оқушыларына «қарапайымдылық үшін» Жердің тегіс екенін айтып, содан кейін оның шар тәрізді екенін айту ақылсыздық болар еді. Болашақ мамандардың мамандыққа түсетін жолы осы абсурдтық мысалдан алыс па? қазіргі әлемсалыстырмалық және кванттық теориясының идеялары? Сондай-ақ, істің күрделене түсуі, көбінесе лектор мен тыңдаушылардың әр түрлі ұрпақ өкілдері болғандықтан, лектордың тыңдаушыларды өзі жүретін таныс және сенімді жолмен жетелеу ырқынан құтылуы өте қиын. уақыт қалаған биіктікке жетті. Дегенмен, ескі жол мәңгілік ең жақсы болып қала бермейді. Физика өте тез дамып жатыр, соған ілесу үшін біз оны оқу тәсілін өзгертуіміз керек. Физика ең қызықты ғылымдардың бірі екендігімен бәрі келіседі. Сонымен қатар көптеген физика оқулықтарын қызықты деп атауға болмайды. Мұндай оқулықтарда бағдарламадан кейін болатынның барлығы көрсетілген. Олар әдетте физиканың қандай пайда әкелетінін және оны зерттеудің қаншалықты маңызды екенін түсіндіреді, бірақ олардан физиканы оқудың неліктен қызықты екенін түсіну өте сирек мүмкін. Бірақ мәселенің бұл жағы да назар аударуға тұрарлық. Қызықты және заманауи нысанды қалай жасауға болады? Ең алдымен, бұл туралы өздері құмарлықпен жұмыс істейтін және осы құмарлықты басқаларға қалай жеткізуді білетін физиктер ойлануы керек. Эксперимент уақыты келді. Олардың мақсаты – ғылымның өз тарихында жинақтаған білім қорын жаңа ұрпаққа жылдам беруге мүмкіндік беретін физиканы оқытудың ең тиімді жолдарын табу. Оқытудың жаңа тәсілдерін табу да әрқашан ғылымның маңызды бөлігі болды. Оқыту ғылымның дамуына ілесе отырып, оның формаларын үздіксіз өзгертіп, дәстүрді бұзып, жаңа әдіс-тәсілдерді іздестіруі қажет. Бұл жерде маңызды рөлді ғылымда бір кездері көпжылдық жұмысты қажет ететін нәрсені қарапайым және қысқаша түрде көрсетуге мүмкіндік беретін таңғажайып жеңілдету үрдісінің үнемі жүріп жатқандығы маңызды рөл атқарады.
Бұл бағытта өте қызықты әрекет Калифорния технологиялық институтында (АҚШ) жасалды, ол қысқартылған CALTECH болып табылады, онда бір топ профессорлар мен оқытушылар көптеген талқылаулардан кейін жалпы физикадан жаңа бағдарлама әзірледі және қатысушылардың бірі бұл топта көрнекті американ физигі Ричард Фейнман дәрістер оқыды.
Фейнманның лекциялары 20 ғасырдың екінші жартысында өмір сүрген, көп нәрсені білетін немесе естіген тыңдаушыға арналғандығымен ерекшеленеді. Сондықтан дәрістер бұрыннан белгілі нәрсені «ғылыми тілмен» түсіндіруге уақыт жоғалтпайды. Бірақ олар адамның өзін қоршаған табиғатты қалай зерттейтінін, дүниені танудың бүгінгі жеткен шекаралары туралы, ғылымның бүгін қандай мәселелерді шешіп, ертең шешетіні туралы қызықты әңгімелейді.
Дәрістер 1961–1962 және 1962–1963 жж. оқу жылдары; олар таспаға жазылды, содан кейін (және бұл өз алдына қиын тапсырма болып шықты) профессорлар М.Сэндс пен Р.Лейтон «жазбаша ағылшын тіліне» «аударды». Бұл бірегей «аударма» лектордың жанды сөзінің көптеген ерекшеліктерін, оның жандылығын, әзілдерін және шегіністерін сақтайды. Дегенмен, дәрістердің бұл өте құнды сапасы ешбір жағдайда негізгі және өзін-өзі қамтамасыз етуші емес еді. Автордың жарқын ғылыми даралығын және студенттерге физиканы оқыту жолындағы көзқарасын көрсететін оқытушы жасаған материалды берудің өзіндік әдістері маңызды болды. Бұл, әрине, кездейсоқ емес. Олардың ішінде екені белгілі ғылыми еңбектерФейнман әрқашан тез жалпы қабылданған жаңа әдістерді тапты. Фейнманның кванттық электродинамика және статистика бойынша жұмысы оны кеңінен тануға әкелді және оның әдісі - «Фейнман диаграммалары» деп аталатын әдіс қазір теориялық физиканың барлық дерлік салаларында қолданылады.
Олар бұл лекциялар туралы не айтса да - олар баяндау стиліне таңдана ма, әлде ескі жақсы дәстүрлерді бұзғанына қынжыла ма - бір нәрсе талассыз: педагогикалық эксперименттерді бастау керек. Автордың белгілі бір мәселелерді ұсыну тәсілімен бәрі бірдей келісе бермейді және қазіргі физиканың мақсаттары мен болашағын бағалаумен бәрі де келіспейді. Бірақ бұл жаңа кітаптардың пайда болуын ынталандырады, онда басқа көзқарастар көрсетіледі. Бұл эксперимент.
Бірақ мәселе тек не айтуда емес. Тағы бір маңызды мәселе - мұны қандай ретпен жасау керек. Жалпы физика курсындағы бөлімдердің орналасуы және көрсетілу реттілігі әрқашан шартты сұрақ болып табылады. Ғылымның барлық бөліктері бір-бірімен байланысты болғандықтан, алдымен нені ұсыну керектігін және одан кейін нені ұсыну керектігін шешу қиынға соғады.
Дегенмен, көптеген университет бағдарламалары мен қолда бар оқулықтарда белгілі бір дәстүрлер әлі де сақталған.
Кәдімгі презентация тізбегінен бас тарту Фейнманның дәрістерінің ерекше белгілерінің бірі болып табылады. Олар нақты міндеттер туралы ғана емес, сонымен қатар физиканың басқа да бірқатар ғылымдарда алатын орны, табиғат құбылыстарын сипаттау және зерттеу жолдары туралы айтады. Бәлкім, басқа ғылымдардың өкілдері – айталық, математика – Фейнманның бұл ғылымдарға бөлетін орнымен келіспейтін шығар. Ол үшін, физик ретінде, «оның» ғылымы, әрине, ең маңызды болып көрінеді. Бірақ бұл жағдай оның тұсаукесерінде көп орын алмайды. Бірақ оның хикаясында физикті зерттеушінің қажырлы еңбегін атқаруға итермелейтін себептер де, қазіргі кезде еңсерілмейтіндей болып көрінетін қиындықтарға тап болған кезде туындайтын күмәндер де анық көрсетілген.
Жас жаратылыстанушы ғылыммен айналысудың неліктен қызық екенін түсініп қана қоймай, жеңістердің қандай бағаға жететінін және оған апаратын жолдардың кейде қаншалықты қиын болатынын сезінуі керек.
Сондай-ақ, егер автор бастапқыда математикалық аппаратсыз жұмыс істесе немесе лекцияда берілгенін ғана пайдаланса, оқырман алға жылжыған сайын математикалық білімін арттыруды талап ететінін есте ұстаған жөн. Дегенмен, тәжірибе көрсеткендей, математикалық талдауды (кем дегенде оның негіздері) физикадан гөрі үйрену оңайырақ.
Фейнманның лекциялары АҚШ-та үш үлкен том болып шықты. Біріншісінде негізінен механика және жылу теориясы бойынша дәрістер, екіншісі электродинамика және континуум физикасы, үшіншісі кванттық механика бойынша дәрістерді қамтиды. Кітапты көбірек оқырмандар санына жеткізу және оны пайдалануды ыңғайлы ету үшін, Орыс басылымышағын басылымдармен басылады. Олардың алғашқы төртеуі американдық басылымның бірінші томына сәйкес келеді.
Бұл кітап кімге пайдалы болады? Ең алдымен, оны толығымен оқыған мұғалімдерге: бұл физиканы оқытуды қалай бастау керектігі туралы бұрыннан бар көзқарастарын өзгерту туралы ойлануға мәжбүр етеді. Келесі кезекте оқушылар оқиды. Олар одан лекцияларда үйренетін нәрселерден басқа көптеген жаңа нәрселерді табады. Әрине, оны мектеп оқушылары да оқуға тырысады. Олардың көпшілігіне бәрін меңгеру қиынға соғады, бірақ олардың оқып, түсіне алатындары заманауи ғылымға түсуге көмектеседі, оның жолы әрқашан қиын, бірақ ешқашан жалықтырмайды. Оны тапсыра алатынына сенбейтін адам бұл кітапты оқуға міндеттемесін! Ақырында, оны басқалардың бәрі оқи алады. Тек көңіл көтеру үшін оқыңыз. Бұл да өте пайдалы. Фейнман өзінің алғы сөзінде өз экспериментінің нәтижелерін аса жоғары бағаламайды: оның курсынан өткен студенттердің тым аз бөлігі барлық дәрістерді үйренді. Бірақ солай болуы керек.
«Физика секс сияқты: ол практикалық нәтиже бермеуі мүмкін, бірақ бұл оны жасамауға себеп емес»- Ричард Фейнман өзінің шексіз құмарлығымен мыңдаған адамдарды баурап алған өмірден өткен ұран. Тамаша ғалым, ізденімпаз микробиолог, майя жазуының терең білгір маманы, суретші, музыкант және уақытша сейфкер Фейнман теориялық физика саласында ауқымды ғылыми мұра және көптеген баяндамалар қалдырды. Профессор бізге табиғаттың данышпандығы мен қарапайымдылығына, біз әлі түсіне алмай жүрген көптеген заңдарға таңданысын жеткізуге тырысты.
Осы тұрғыдан алғанда, Фейнманның хабаршысы тақырып бойынша дәріс оқиды «Физикалық заңдардың табиғаты», ол 1964 жылы Корнелл университетінде оқыған, бұл ғылымның жетістіктерін және зерттеушілердің алдында тұрған мәселелерді қысқаша, өткір, қолжетімді және эмоционалды түрде көрсететін физика бойынша әмбебап шағын оқулық. Иә, 50 жыл өтті, көп нәрсе өзгерді (жіп теориясы алға тартылды, Хиггс бозоны ашылды, қараңғы энергияның бар екендігі, Әлемнің кеңеюі), бірақ Фейнман айтатын сол негіздер, физикалық заңдар әмбебап кілт, оның көмегімен сіз осы саладағы ғалымдардың соңғы жаңалықтарымен танысуға сенімді бола аласыз. Дегенмен, сіз бұл прагматикалық пафоссыз жасай аласыз: Фейнманның дәрістері таңғажайып және табиғаттың ұлылығы мен біздің әлеміміздегі барлық нәрсеге енетін үйлесімділік алдында, жасушаның құрылымынан Әлемнің құрылымына дейін тұншығып тұрғандардың бәріне ұнайды. . Өйткені, Фейнманның өзі айтқандай, . Сондықтан ләззат алайық.
№1 дәріс
«Әлемдік тартылыс заңы»
Бұл лекцияда Ричард Фейнман көрермендерді заңмен таныстырады әмбебап ауырлықфизикалық заңның мысалы ретінде оның ашылу тарихын, оны басқа заңдардан айыратын сипатты белгілерін және тартылыс күшінің ашылуы әкелген төтенше салдарларын баяндайды. Мұнда тағы бір ғалым инерция туралы және бәрі қалай керемет жұмыс істейтіні туралы ойлайды:
Бұл заң деп аталды «адамның ақыл-ойы қол жеткізген ең үлкен жалпылау».Бірақ кіріспе сөзден сіз мені адам санасы емес, бүкіләлемдік тартылыс заңы сияқты талғампаз және қарапайым заңдарға бағынатын табиғат ғажайыптары қызықтыратынын түсінген шығарсыз. Сондықтан біз бұл заңды ашуда қаншалықты ақылды екенімізді емес, оны сақтаудағы табиғаттың қаншалықты дана екенін айтпаймыз.
Дәріс №2
«Физика мен математиканың байланысы»
Ричард Фейнманның айтуынша, математика - табиғат сөйлейтін тіл. Бұл тұжырымды қолдайтын барлық дәлелдер бейнеде.
Саңырау адамға қандай да бір интеллектуалды дәлелдер музыка сезімін жеткізе алмайды. Сол сияқты ешбір интеллектуалдық дәлелдер адамға табиғат туралы түсінікті жеткізе алмайды. «басқа мәдениет»Философтар табиғат туралы математикасыз айтуға тырысады. Мен табиғатты математикалық түрде сипаттауға тырысамын. Бірақ егер олар мені түсінбесе, бұл мүмкін емес болғандықтан емес. Мүмкін, менің сәтсіздігім бұл адамдардың көкжиегі тым шектеулі және олар адамды Әлемнің орталығы деп санауымен түсіндіріледі.
№3 дәріс
«Сақталудың ұлы заңдары»
Бұл жерде Ричард Фейнман энергияның сақталу заңының принципіне ерекше назар аудара отырып, физикалық заңдардың барлық алуан түрлеріне енетін жалпы принциптер туралы айта бастайды: оның ашылу тарихы, қолдану тарихы. әртүрлі аймақтаржәне энергияның ғалымдарға беретін құпиялары.
Физика заңдарын іздеу баланың текшелермен ойнау ойыны сияқты, одан тұтас суретті құрастыру керек. Бізде текшелердің алуан түрі бар және олар күн сайын көбейіп келеді. Көбісі шетте жатып, басқаларға сыймайтын сияқты. Олардың барлығы бір жиынтықтан екенін қалай білеміз? Олардың бірігіп толық сурет құруы керек екенін қайдан білеміз? Толық сенімділік жоқ және бұл бізді біраз алаңдатады. Бірақ текшелердің көпшілігінде ортақ нәрсе бар екендігі бізге үміт береді. Барлығында көк аспан бейнеленген, барлығы бірдей ағаштан жасалған. Барлық физикалық заңдар бірдей сақталу заңдарына бағынады.
Бейне көзі: Евгений Круичков / Youtube
№4 дәріс
«Физикалық заңдардағы симметрия»
Физикалық заңдардың симметриясының ерекшеліктері, оның қасиеттері мен қайшылықтары туралы дәріс.
Мен симметрия заңдары туралы айтып отырғандықтан, оларға байланысты бірнеше жаңа есептердің пайда болғанын айтқым келеді. Мысалы, әрбір элементар бөлшекте сәйкес антибөлшек болады: электрон үшін ол позитрон, протон үшін антипротон. Негізінде біз әрбір атом сәйкес антибөлшектерден тұратын антиматерияны жасай аламыз. Сонымен, кәдімгі сутегі атомы бір протон мен бір электроннан тұрады. Егер электр заряды теріс бір антипротонды және бір позитронды алып, оларды біріктіретін болсақ, онда сутегі атомының ерекше түрін, былайша айтқанда, антисутек атомын аламыз. Оның үстіне, негізінен, мұндай атом кәдімгі атомнан жаман болмайтыны және осылайша өзінің антиматериясын жасауға болатыны анықталды. әртүрлі түрлері. Енді сұрақ қоюға болады, мұндай антиматерия дәл біздің зат сияқты әрекет ете ме? Ал, біздің білуімізше, бұл сұрақтың жауабы оң болуы керек. Симметрия заңдарының бірі, егер антиматериядан қондырғы жасасақ, ол біздің кәдімгі материядан жасалған қондырғы сияқты әрекет етеді. Рас, бұл қондырғылар бір жерге жинала салысымен жойылып, тек ұшқындар ұшады.
№5 дәріс
«Өткен мен болашақтың айырмашылығы»
Фейнманның ең қызықты дәрістерінің бірі, ирониялық, аударылмаған жалғыз дәріс болып қала береді. Көңілсіз қалудың қажеті жоқ – ғылыми ағылшын тілінің қыр-сырын түсінуге тырыспайтындар үшін ғалымның кітабынан аттас тарауды оқуға болады, қалғандары үшін – физиктің сөзінің ағылшын тіліндегі нұсқасын жариялап отырмыз. .
Өткенді еске аламыз, бірақ болашақты еске түсірмейміз. Біздің не болуы мүмкін туралы хабардар болуымыз бұрыннан болған нәрсені білуге қарағанда мүлдем басқа. Өткен мен қазіргі психологиялық тұрғыдан мүлде басқаша қабылданады: өткен үшін бізде есте сақтау сияқты нақты ұғым бар, ал болашақ үшін бізде көрінетін ерік бостандығы деген ұғым бар. Біз болашаққа қандай да бір түрде әсер ете алатынымызға сенімдіміз, бірақ синглтондарды қоспағанда, ешқайсымыз өткенді өзгерте аламыз деп ойламайды. Тәубе, өкініш, үміт – бәрі өткен мен болашақтың арасын айқын көрсететін сөздер.<…>. Бірақ егер бұл дүниедегі барлық нәрсе атомдардан тұратын болса және біз де атомдардан тұратын болсақ және физикалық заңдарға бағынатын болсақ, онда өткен мен болашақ арасындағы бұл айқын айырмашылық, әрине, барлық құбылыстардың бұл қайтымсыздығы атомның кейбір заңдылықтарымен түсіндіріледі. қозғалыстың бір ғана бағыты бар - атом заңдарының өткенге және болашаққа қатысты бірдей еместігі. Бір жерде мынадай принцип болуы керек: «Шыршадан таяқ жасауға болады, бірақ таяқтан шырша жасауға болмайды»осыған байланысты біздің әлем үнемі өзінің сипатын шыршадан таяқшаға айналдырады - және өзара әрекеттесулердің бұл қайтымсыздығы біздің өміріміздің барлық құбылыстарының қайтымсыздығына себеп болуы керек.
№6 дәріс
«Ықтималдық пен белгісіздік – кванттық механиканың табиғатына көзқарас»
Фейнманның өзі ықтималдық пен белгісіздік мәселесін қалай қояды:
Салыстырмалылық теориясы егер сіз екі оқиғаның бір уақытта болғанына сенсеңіз, бұл сіздің жеке көзқарасыңыз және дәл осындай себеппен басқа біреу осы оқиғалардың біреуі екіншісінен бұрын болған деп дәлелдей алады, сондықтан тұжырымдама бір мезгілде болу таза субъективті болып шығады<…>. Әрине, басқаша болуы мүмкін емес, өйткені бізде Күнделікті өмірБіз бөлшектердің үлкен жинақтарымен, өте баяу процестермен және басқа да ерекше жағдайлармен айналысамыз, сондықтан біздің тәжірибеміз бізге табиғат туралы өте шектеулі түсінік береді. Тікелей тәжірибеден табиғи құбылыстардың өте аз ғана бөлігін алуға болады. Және өте нәзік өлшемдер мен мұқият дайындалған тәжірибелердің көмегімен ғана заттардың кеңірек көрінісіне қол жеткізуге болады. Содан кейін біз тосын сыйларға тап боламыз. Біздің байқағанымыз мүлде біз елестеткендей емес, біз елестеткендей емес. Біз өз қиялымызды ретімен емес, көбірек шиеленістіруіміз керек көркем әдебиет, шын мәнінде жоқ нәрсені елестету, бірақ шын мәнінде не болып жатқанын түсіну үшін. Бұл туралы бүгін айтқым келеді.
№7 дәріс
«Жаңа заңдарды іздеуде»
Дәлірек айтқанда, менің осы лекцияда айтатын нәрсені физика заңдарының сипаттамасы деп атауға болмайды. Физикалық заңдардың табиғаты туралы айтқанда, біз, кем дегенде, табиғаттың өзі туралы айтып отырмыз деп болжауға болады. Бірақ мен қазір табиғат туралы емес, оған деген көзқарасымыз туралы айтқым келеді. Мен бүгін біз нені белгілі деп санайтынымыз, нені болжауға болатыны және физикадағы заңдар қалай болжалатыны туралы айтқым келеді. Тіпті, біреулер айтып отырғанымдай, бірте-бірте заңның қалай болжауға болатынын түсіндіріп, соңында жаңа заң ашсам, жақсы болар еді деп ұсыныс жасады. Мен мұны істей алатынымды білмеймін.
Ричард Фейнман барлық физикалық заңдарды (материяны) қозғайтын материал туралы, физикалық принциптердің сәйкес келмеуі мәселесі туралы, ғылымдағы жасырын болжамдардың орны және, әрине, жаңа заңдар қалай ашылатыны туралы.
Аты: Фейнман дәріс оқидыфизикада
Фейнман Р., Лэйтон Р., Сэндс М.
Жанр:Физика
Баспагер:Әлем
Жылы: 1965
Формат: DjVu
Өлшемі: 29,9 Мб
Тіл:орыс
Алғашында таспаға жазылған, содан кейін профессорлар М.Сэндс пен Р.Лейтон «жазбаша ағылшын тіліне» «аударған» Фейнманның дәрістері белгілі курстарға ұқсамайды. Олар автордың жарқын ғылыми тұлғасын, студенттерге физиканы оқыту жолындағы көзқарасын, оқырмандардың ғылымға деген қызығушылығын оята білуін көрсететін өзіндік баяндау әдісімен ерекшеленеді. Баяндау реті мен материалды таңдау да дәстүрліден ерекшеленеді. Дәрістер қазіргі оқырманның бұрыннан білетінін немесе естігенін «ғылыми тілмен» түсіндіруге уақыт жоғалтпайды. Бірақ олар адамның айналасындағы табиғатты қалай зерттейтіні, физиканың басқа да бірқатар ғылымдарда қандай орын алатыны, ғылымның бүгін қандай мәселелерді шешіп, ертең шешетіні туралы қызықты оқиғаны баяндайды.
Фейнманның хикаясы физикті ауыр зерттеу жұмысын орындауға итермелейтін себептерді, сондай-ақ оның еңсерілмейтін болып көрінетін қиындықтарға тап болған кезде туындайтын күмәндерін айқын суреттейді. Бұл дәрістер ғылыммен айналысудың неліктен қызық екенін түсінуге ғана емес, сонымен қатар жеңістердің қаншалықты қымбат екенін және оларға апаратын жолдардың кейде қаншалықты қиын болатынын сезінуге көмектеседі.
Курс мұғалімдерге пайдалы болады, физиканы оқыту үдерісіне жаңаша көзқараспен қарауға мәжбүрлейді; лекцияда алған білімдерінен басқа көптеген жаңа нәрселерді табатын студенттер; физикаға қызығушылығын арттыратын және заманауи ғылымға енуіне көмектесетін мектеп оқушылары; сонымен қатар физикаға қызығушылық танытатын барлық адамдар үшін.
Кітаптар тізімі
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 1-том. Қазіргі табиғат туралы ғылым. Механика заңдары - 1965 (260 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 2-том. Кеңістік, уақыт, қозғалыс - 1965 (164 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 3-том. Радиация, толқындар, кванттар - 1965 (234 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 4-том. Кинетика, жылу, дыбыс - 1965 (257 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 5-том. Электр және магнетизм - 1965 (291 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, том 6. Электродинамика - 1965 (339 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 7-том. Үздіксіз орталар физикасы - 1965 (286 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 8-том. Кванттық механика (I) - 1965 (267 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 9-том. Кванттық механика (II) - 1965 (254 б.)
Фейнман Р., Лэймон Р., Сэндс М. - Фейнманның физика бойынша лекциялары, 10-том. Жауаптары мен шешімдері бар есептер мен жаттығулар - 1965 (621 б.)
