Historia najważniejszych idei w fizyce

Transkrypt

1 Historia najważniejszych idei w fizyce Wykład 1 WSTĘP Człowiek zajmujący się nauką nigdy nie zrozumie, dlaczego miałby wierzyć w pewne opinie tylko dlatego, że znajdują się one w jakiejś książce. (...) Nigdy również nie uzna swych własnych wyników za prawdę ostateczną. A.Einstein w liście do J.Lee,1945 Marek Zrałek Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski Katowice, 2004

2 Sposób zaliczenia semestralnego wykładu Historia najważniejszych idei w fizyce. Można zdać egzamin (uzyskuje się wtedy 3 punkty ECTS). Aby uzyskać zaliczenie (2 punkty ECTS) należy się zapisać na pierwszym lub drugim wykładzie, a ponadto należy zaliczyć dwie z trzech krótkich kartkówek, które będą przeprowadzone na początku trzech wybranych wykładów. Można uczestniczyć w wykładach bez wpisu i zaliczania kartkówek (nie otrzyma się wtedy zaliczenia). Wykłady przygotowane w PowerPoint-cie można znaleźć na stronie internetowej Zakładu Teorii Pola i Cząstek Elementarnych pod adresem: Marek Zrałek Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski

3 Historia Najważniejszych Idei w Fizyce Czas i przestrzeń (od Arystotelesa do skali Plancka), Opis ruchu i jego przyczyn (od Zenona z Elei do Mechaniki Kwantowej), Podstawowe składniki materii (od poglądu Starożytnych Greków po LHC), Oddziaływania pomiędzy składnikami materii (cztery rodzaje oddziaływań i próba unifikacji), Makroskopowe układy wielu ciał (od pratworzywa po fizykę statystyczną), Budowa Wszechświata (od Ptolemeusza po ciemną energię), Pytania, które potrafimy już postawić (pytania o teorię ostateczną), Powstanie życia we Wszechświecie, świadomość, etyka, religia.

4 NAUKA A PSEUDONAUKA 1. A.K.Wróblewski - Prawda i mity w fizyce, Iskry, Warszawa 1987, 2. M. Gardner - Nauka, pseudonauka, szarlataneria, Wydawnictwo Pandora, 1997, 3. R. P. Feynman Sens tego wszystkiego, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999, 4. R.G.A. Dolby Czy nauce można wierzyć? NIEPEWNOŚĆ WIEDZY, Amber, Sp.z.o.o., 1998, 5. Hy Ruchlis Skąd wiesz, że to prawda - Prószyński i S-ka, Warszawa, 1998, 6. Polska Akademia Nauk - Zbiór Wypowiedzi- O nauce, pseudonauce, paranauce, PWN, CZY HUMAŃIŚCI POWINNI NADUŻYWAĆ POJĘĆ Z ZAKRESU NAUK ŚCISŁYCH 1. Alan Sokal & Jean Bricmont Modne bzdury, Prószyński i S-ka, 1998

5 PRZESTRZEŃ I CZAS W UJĘCIU POPULARNYM 1.A.Einstein & L. Infeld Ewolucja fizyki, Prószyński i S-ka, Warszawa,1998, 2 B. Greene Struktura Kosmosu, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005, 3. S. Hawking Krótka historia czasu, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań, 2005, 4. Encyklopedia PWN Fizyka, Spojrzenie na czas i przestrzeń, PWN, 2002, 5. S.W. Hawking,K.S.Thorne, I. Nowikow,T. Ferris, A. Lightman Przyszłość czasoprzestrzeni, Zysk i S-ka, Wydawnictwo, Poznań,2002. NASZE PRZYZWYCZAJENIA MAKROSKOPOWE A ŚWIAT ATOMÓW 1.R. P. Feynman Charakter praw fizycznych, Prószyński i S-ka, Warszawa,2000, 2. P.C.W. Davies & J.R. Brown Duch w atomie, Wydawnictwo CIS, Warszawa, 1996, 3. A.Einstein & L. Infeld Ewolucja fizyki, Prószyński i S-ka, Warszawa,1998, 4. P.Atkins Palec Galileusza, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań, B. Greene Piękno Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2001, 6. R. Penrose Makroświat, mikroświat i ludzki umysł, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2001, 7. R.Penrose Nowy umysł cesarza, PWN, Warszawa, 1996.

6 Z CZEGO JESTEŚMY ZBUDOWANI - PODSTAWOWE SKŁADNIKI MATERII I ICH ODDZIAŁYWANIA 1. D.Teresi, L. Lederman Boska cząstka. Jeżeli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?, Pruszyński i S-ka, Warszawa, 2005, 2. R.G. Newton Zrozumieć przyrodę, Pruszyński i S-ka, Warszawa, 1996, 3. M.Gell- Mann Kwarki i jaguar, Przyroda z prostotą i złożonością, Wydawnictwo CIS, Warszawa, 1996, BUDOWA WSZECHŚWIATA 1. J. Gribbin W poszukiwaniu wielkiego wybuchu, Zysk i S-ka, Poznań, 2000, 2. T. Ferris Cały ten kram, raport o stanie Wszechświata(ów), Dom Wydawniczy Rebis, Poznań, 1999, 3. A.H. Guth Wszechświat inflacyjny, w poszukiwaniu nowej teorii pochodzenia kosmosu, Pruszyński i S-ka, Warszawa, 2000, 4, S. Weinberg Pierwsze trzy minuty, współczesny obraz początku Wszechświata, Iskry, Warszawa, 1980, 5. M.Rees Przed początkiem, nasz Wszechświat i inne wszechświaty, Pruszyński i S- ka, Warszawa, 1999, 6. T. Padmanabhan - Gdy minęły pierwsze trzy minuty, Amber, Sp.z.o.o C.M. Wynn & A.W. Wiggins Pięć największych idei w nauce, Pruszyński i S- ka, Warszawa, 1998,

7 POŻYTKI I ZAGROŻENIA PŁYNĄCE Z ROZWOJU NAUKI bilans pożytków i strat 1. Pod Redakcją Martina Moskovitsa Czy nauka jest dobra, Wydawnictwo CiS, Warszawa, 1997, 2. R. P. Feynman Sens tego wszystkiego, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999, 3. R. P. Feynman Przyjemność poznawania, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999, 4. G.Charpak & R.L.Garwin Błędne ogniki i grzyby atomowe, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa,1999. NAUKA A RELIGIA 1. R. P. Feynman Sens tego wszystkiego, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999, 2. Albert Einstein, Pisma filozoficzne, Wydawanictwo IFiS PAN, Warszawa 1999, 3. Abraham Pais Tu żył Albert Einstein, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005, 4. Einstein w cytatach, zebrała A. Calaprice, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1997, 5. Abp J. Życiński Tabletki Bogu nie szkodzą, Tygodnik Powszechny, 31 lipiec 5005, 6. M. Zając Nowy spór o teorię ewolucji Witraż z Darwinem, Tygodnik Powszechny, 24 lipiec 5005, 7. M. Zając Bóg, konieczność i przypadek, rozmowa z ks. prof. Michałem Helerem, Tygodnik Powszechny, 24 lipiec 5005,

8 Najbardziej niezrozumiałe we Wszechświecie jest to, że jest on zrozumiały Albert Einstein ( ) Wieczną tajemnicą świata jest jego pojmowalność Albert Einstein Przyroda, skrywa swoje tajemnice, ponieważ jest wyniosła, a nie dlatego, że chce nas wywieść w pole Albert Einstein Ustanowienie zewnętrznego, rzeczywistego świata nie miałoby sensu gdyby nie był on pojmowalny Immanuel Kant ( )

9 Historia najważniejszych idei w fizyce 1) Fizyka i metafizyka starożytnych. 2) Początki atomizmu, 3) Eksperymentalno-matematyczna metoda Galileusza (absolutny czas i przestrzeń, zasada względności), 4) Filozofia mechanistyczna Kartezjusza, 5) Oddziaływania na odległość, 6) Mechanika i grawitacja Newtona, determinizm, 7) Dzieło Maxwella, 8) Kłopoty z fizyką statystyczną, 9) Początki mechaniki kwantowej, 10) Szczególna i ogólna teoria względności Einstiena, 11) Antymateria Diraca, 12) Cząsteczki, atomy, jądra, 13) Kwarki i leptony i ich oddziaływania-model Standardowy Cząstek, 14) Związek kosmologii z fizyką - Standardowy Model Kosmologiczny, 14) Próby wyjścia poza obecny opis, unifikacja wszystkich oddziaływań, teoria wszystkiego, 15) Redukcjonizm, granice poznania, fizyka a światopogląd, fizyka i religia.

10 A.Wróblewski

11 Poezja, sztuka, muzyka rozwijają wrażliwość na piękno przyrody. Dzięki fizyce możesz nie tylko dostrzegać, obserwować i podziwiać harmonię Wszechświata, ale przez szukanie odpowiedzi na pytania jak? i dlaczego? zgłębiać tajemnice przyrody, poznawać prawa rządzące światem, rozważać możliwości i ograniczenia nauki zajmującej się jego badaniem. (M.Fiałkowska, K. Fiałkowski, B.Sagnowska, Podręcznik z fizyki) Próba zrozumienia, w jaki sposób działa przyroda, stanowi najpoważniejszy sprawdzian ludzkich zdolności umysłowych. R. Feynman Zadaniem fizyka jest spoglądanie poprzez pozory na podstawową, bardzo prostą, symetryczną rzeczywistość. S. Weinberg

12 -To nie jest historia fizyki, A raczej: NIGDY nie należy wierzyć informacją historycznym w podręcznikach fizyki (A.Wróblewski). Poglądy na budowę wszechświata i Wszechświata -pratworzywo starożytnych, -atomy, jądra, kwarki i leptony i ich oddziaływania, -Wielki Wybuch cząstki elementarne, jądra, atomy, gwiazdy,galaktyki, gromady galaktyk, planety????????? życie, człowiek. Aby to zrozumieć: poglądy na czas i przestrzeń, zachowanie się ciał mikroskopowych, zasada Heisenberga, indeterminizm, wielkie prędkości i oddziaływania grawitacyjne, obserwacje Wszechświata.

13 Pierwsze koncepcje składu materii -Żywioły Ogień Woda Powietrze Ziemia

14 Tablica Kwarków i Leptonów

15 Krótka Historia Wszechświata (model gorącego wybuchu) K K K K K 10 9 K 3000K 18K 3K Wielki Wybuch Big Bang s s s 10-6 s 1s 3min lat Miliard lat 15 miliardów lat W chwili Wielkiego Wybuchu Wszechświat miał zerowy promień, a zatem nieskończenie wysoką temperaturę. W miarę jak wzrastał promień temperatura promieniowania spadała. Gdy promień Wszechświata wzrasta dwukrotnie temperatura spada o połowę Krótka historia czasu Stephen Hawking

16

17 http-- ~evans-masterclass-future.ppt

18 http-- ~evans-masterclass-future.ppt

19 http-- Masterclass-future.ppt

20 The Energy Budget of the Universe http-- Masterclass-future.ppt

21 Mikroskopy sięgamy w głąb materii LEP

22

23

24

25 LEP Korytarz Odkrycie cząstki W i Z 0 Detekcja cząstek

26 Największe detektory odbieramy różne sygnały Detektor Super-Kamiokande Kamioka Obserwatory ICRR Institute for Cosmic Ray Research

27 Kosmiczny Teleskop Hubble a Kosmiczny Teleskop Hubble a wyniesiony na orbitę w 1990roku i umieszczony na wysokości 480km nad Ziemią Jest wolny od zakłóceń przez atmosferę planety.

28 Teleskopy - liczne okna na Wszechświat Pierwsze Obserwatorium należące do ESO (The European Southern Obserwatory) położone na górze La Silla (2400m.n.p.m) na pustyni Atacama. tery europejskie teleskopy LT (Very Large Telescope) umieszczone na szczycie erro Paranal (2640m n.p.m.) w Chile Ostatni zamontowano pod koniec 2000r.

29 Metoda badań w naukach przyrodniczych: Tylko obserwacje przyjmują rolę sędziego, ( wszystkie aspekty i cechy nauki mogą być zrozumiane, jeżeli pojmiemy, że obserwacje są najwyższym sędzią prawdziwości hipotez) Dowodzić = testować ( wyjątek nie potwierdza reguły Obserwacje powinny być staranne, Na wyniki należy patrzeć obiektywnie, Zasada (= prawo), której poszukujemy, powinna być konkretna, Autorytety nie rozstrzygają czy hipoteza jest prawdziwa czy nie, Wymyślenie nowej hipotezy to wyzwanie intelektualne, wyjątek dowodzi, że reguła jest błędna) Zasady są uniwersalne, zasady wydają się być matematyczne (czemu przyroda jest matematyczna?), Fizycy muszą zmieniać prawa (poprzednie prawa nie przechodzą przez nowe lepsze sita ), Wszelka wiedza naukowa jest niepewna (zbiór twierdzeń o różnym stopniu pewności).

30 Nazwa: Wróżbita Klasyfikacja zawodów i specjalności - opis zawodu Kod: Synteza: Świadomie wykorzystuąjc wrodzone uzdolnienia do działania w obszarze zjawisk nadprzyrodzonych, dokonuje wglądu w przeszłe i przyszłe wydarzenia przy zastosowaniu ukształtowanych przez tradycję różnych form wróżenia, takich jak: karty (zwłaszcza tarot), kabała, I-cing (zgodnie ze starochińską "Księgą przemian"), chiromancja (wróżenie z ręki), katoptromancja i krystalomancja (przepowiadanie przyszłości za pomocą zwierciadła lub kryształu) itp. Zadania zawodowe: - przepowiadanie przyszłości, czasem ujawnianie przeszłości zależnie od przyjętej metody i poziomu wiedzy wróżbity - związane z konkretnym poradnictwem lub psychoterapią; - udzielanie porad dotyczących zaginionych osób lub rzeczy; - wyjaśnianie podłoża i uwarunkowań zjawisk określonych jako niezwykłe. Dodatkowe zadania zawodowe: - wykorzystywanie zdolności jasnowidzenia, jasnosłyszenia, wspieranie wróżenia zjawiskami mediumicznymi, wykorzystywanie telepatii, teleportacji oraz czerpanie z informacji zawartych w polach morfogenetycznych; - stosowanie metod właściwych astrologii, numerologii, psychografologii lub innym biotronicznym dziedzinom.

31 Bąk w spoczynku Masa = M Bąk wykonuje ruch obrotowy Masa = M ( 1 + 1/ ) Każdą teorię testujemy ze skończoną dokładnością