Septiņas īsas fizikas nodarbības - grāmatu apskats

• Maijs 15, 2024

Nodarbības un fizika ir nosaukumā, bet nekrīt panikā. Lai arī Karlo Rovelli ir spēcīgs teorētiskais fiziķis, viņš neveic lasītāju. Viņš dalās savā izpratnē par mūsdienu fizikas dīvaino visumu kā cilvēks, kurš iemūžināts filozofijā un ar dzeju savā dvēselē.

Ja skolā jūs satikāties ar fiziku, jūs, iespējams, esat to uzskatījis par matemātisku, mistifikāciju un ikdienišķu. Bet Septiņas īsas fizikas nodarbības nav neviens no tā. Tā ir interpretācija dažām no vissvarīgākajām mūsdienu fizikas idejām un mūsu vietai šajā Visumā. Karlo Rovelli zinātniskā darbība ir kvantu gravitācija, bet viņš daudzus gadus ir mācījis arī vispārējo relativitāti un zinātnes vēsturi un filozofiju Aiks-Marseļas universitātē Francijas dienvidos.

Tā ir īsi
Virsraksts saka īsi un tas ir tas, ko jūs saņemat. Tas ir astoņdesmit lappušu garš ar viegli lasāmu burtveidolu. Katrā nodaļā ir izvērsts raksts, kuru Rovelli rakstīja svētdienas laikrakstam. Viņš saka:
Šīs nodarbības tika rakstītas tiem, kuri par mūsdienu zinātni zina maz vai neko. Kopā viņi sagatavo ātru pārskatu par aizraujošākajiem aspektiem lielajā revolūcijā, kas notika fizikā divdesmitajā gadsimtā, un par jautājumiem un noslēpumiem, kurus šī revolūcija ir atvērusi.

Divas lieliskas teorijas, bet tur ir problēma
Vairāk nekā pusē grāmatas apskatīti divi 20. gadsimta vainagojošie sasniegumi - Einšteina vispārējā relativitātes teorija un Kvantu mehānika. Relativitāte attiecas uz grandiozo kosmosa struktūru, savukārt kvantu mehānika ienes Alises Brīnumzemē pasaulē vissīkākās lietas, no kurām viss ir izgatavots.

Vispārīgā relativitātes teorija
Lielais krievu fiziķis Ļevs Landau vispārējo relativitātes teoriju sauca par “visskaistākajām teorijām” un Rovelli piekritējiem.

Īzakam Ņūtonam telpa bija tukša, izņemot objektus tajā, piemēram, zvaigznes un planētas. Šie objekti ietekmēja viens otru ar gravitācijas spēka palīdzību. Pats Ņūtons nebija apmierināts ar spēku, kas uzreiz rīkojās pat lielos attālumos, taču viņa vienādojumi darbojās, un neviens nezināja, kā to aizvest tālāk. Līdz Einšteinam.

Einšteina lieliskais ieskats lika viņam secināt, ka telpa nav nekas un gravitācija nav spēks. Kosmosam ir viela, un to kropļo matērijas klātbūtne. Kad matērija izliek telpu, lietas pārvietojas pa telpu gar izliekumu, it kā kaut kas varētu atrasties uz laukuma ceļa. Kosmosa izliekums ap zvaigzni ir apkopots vienīgajā grāmatas vienādojumā.

Žēlsirdīgi, Rovelli aicina mūs tikai apbrīnot vienādojuma eleganto vienkāršību, neprasot to saprast. Tomēr man nebūtu jāpiekrīt viņa apgalvojumam, ka, lai “apgūtu šo vienādojuma lasīšanas un izmantošanas paņēmienu”, ir jāvelta mazāk apņemšanās un pūles, nekā „nākas novērtēt vēlā Bēthovena stīgu kvarteta satracināto skaistumu”. Es domāju, ka es Bēthovenu novērtētu ilgi, pirms es varētu izmantot Einšteina vienādojumu.

Kvantu mehānika un daļiņas
Pamatdaļiņas, kas visu veido, eksistē dīvainā kvantu pasaulē. Šīs galvenās sastāvdaļas ir aprakstītas Standarta modelis. Tajā ir “dažu veidu elementāru daļiņu, kas pastāvīgi vibrē un svārstās starp eksistenci un neesamību un spiežas telpā pat tad, ja šķiet, ka tur nekā nav”.

Viņi sāk eksistēt tikai tad, kad mijiedarbojas ar kaut ko citu. Jā! Rovelli turpina to labi izskaidrot, taču atzīst, ka neviens īsti nesaprot, kas notiek šajā līmenī. (Tas viņu mierina.)

Konflikts
Dāņu fiziķis Nīls Bohrs bija viens no lieliskajiem kvantu fizikas ekspozīcijas vadītājiem. Viņš un Einšteins apbrīnoja viens otru, bet viņu viedokļi atšķīrās par eksistences realitāti. Einšteins domāja, ka pastāv pamatā esošā realitāte, kurā kvantu efektiem ir jēga, kaut arī mēs to neesam uztvēruši. Bohrs to nedarīja.

Konflikts starp relativitāti un kvantu fiziku nav filozofisks. Ir punkts, kurā viņi ir pretrunā viens ar otru. Tomēr tā nav praktiska problēma. Vispārējā relativitāte ir pārbaudīta daudzas reizes un vienmēr izturējusi testus. Jūsu GPS darbojas precīzi tikai tāpēc, ka tas ņem vērā vispārējo relativitāti. Un, kaut arī kvantu mehānika šķiet traka, tā darbojas. Jums bez tā nebūtu datora.

Tātad, kā viņiem abiem gandrīz visu laiku var būt taisnība, tomēr kādā brīdī tie ir pretrunā viens otram? Tas ir kaut kas tāds, kas teorētiskajiem fiziķiem, piemēram, Rovelli, liek smagi strādāt.

Mēs paši
Rovelli veltīja vienu nodarbību tam, kā mūsu skatījums uz kosmosu gadu tūkstošu laikā ir mainījies no neliela uz Zemes vērsta Visuma uz milzīgi paplašinošu.Bet Visums nav kaut kas tāds, no kā mēs atšķirtos, un pēdējā nodarbībā viņš apsver mūsu vietu Visumā. Tas ir vairāk spekulatīvs nekā pārējās nodaļas, bet, protams, mēs vienmēr esam ieinteresēti paši.

Vai vērts lasīt?
Grāmata ir labi uzrakstīta, pārdomāta un rosinoša. Rovelli to uzrakstīja itāļu valodā, un tas ir bijis visvairāk pārdotais vairākās valodās. Jāsaka atzinība arī tulkotājiem (Simon Carnell un Erica Segre) par ļoti lasāmu angļu valodas versiju. Apskatot dažas vietnes ar lasītāju atsauksmēm, šķiet, ka cilvēki patiesībā lasa grāmatu. Viņi arī kaut ko no tā iegūst. Tas varētu radīt jauku dāvanu kādam, kuru pazīstat.

Carlo Rovelli, Septiņas īsas fizikas nodarbības, SIA Penguin Books, 2016

Piezīme: grāmatas eksemplārs man tika uzdāvināts kā dāvana.

Video Instrukcijas: Week 0 (Maijs 2024).