Šons Kerols vēlas, lai jūs runātu par fiziku kā par beisbola spēli


Zemāk ir fragments Vislielākās idejas Visumā: telpa, laiks un kustība autors Šons Kerols.

Atruna: ja iegādājaties produktus, izmantojot saiti Bookshop.org šajā lapā, Zinātnes piektdiena var saņemt nelielu komisijas maksu, kas atbalsta mūsu žurnālistiku.


grāmatas vāks ar gaiši zilu planētu centrā un dažādu citu planētu aptumsumiem un pārklājumiem zem un virs galvenās planētas.  saka teksts

Pērciet grāmatu

Vislielākās idejas Visumā: telpa, laiks un kustība

Mans sapnis ir dzīvot pasaulē, kurā lielākajai daļai cilvēku ir pamatoti uzskati un kaislīgi viedokļi par mūsdienu fiziku. Kur jūs atpūšaties pēc smagas darba dienas, apmeklējiet krogu ar draugiem un strīdieties par savu iecienītāko tumšās vielas kandidātu vai konkurējošām kvantu mehānikas interpretācijām. Pasaule, kurā, kamēr bērni skraida dzimšanas dienas ballītē, viens no vecākiem saka: “Es nesaprotu, kāpēc kāds domā, ka elektrovāju skalas tuvumā ir jābūt jaunām daļiņām”, bet otrs uzreiz atbild: “Kā, pie velna, vai jūs gatavojaties risināt hierarhijas problēmu?” Cilvēkiem ir viedoklis par piedāvājuma puses ekonomiku vai kritiskās rases teoriju. Kāpēc ne inflācijas kosmoloģija un superstīgu teorija?

Šī nav gluži tā pasaule, kurā mēs dzīvojam. Pat vairāk nekā vairums citu zinātnes disciplīnu fizika ir joma, kas paredzēta speciālistiem. Praktizētāji runā viens ar otru ļoti specializētā žargonā, kurā dominē matemātiski jēdzieni, par kuriem vairums cilvēku nekad nav dzirdējuši, nemaz nerunājot par apguvušiem. Tam ir pamatoti iemesli, bet tam nav jābūt. Situācija lielā mērā ir saistīta ar to, kā fiziķi mēdz dalīties savās zināšanās ar pārējo pasauli.

saistītais segments

Iegremdējieties izcilākajās idejās Visumā

Ja neesat eksperts, kuru interesē mūsdienu fizikas apguve, jums pamatā ir divas iespējas. Viens no tiem ir pieturēties pie populāra skaidrojuma līmeņa, kurā varat apgūt dažus attiecīgos jēdzienus, neiedziļinoties tehniskās vai matemātiskās detaļās. Jūs varat lasīt grāmatas, apmeklēt lekcijas, skatīties video, klausīties podkāstus. Labā ziņa ir tā, ka mums ir dinamiska šādu resursu ekosistēma, un dažus ir iespējams apgūt, kaut arī nedaudz nejaušā veidā. Bet galu galā jūs zināt, ka nesaņemat īstās lietas. Tas, ko jūs saņemat, ir attēli un metaforas, pamatā esošās matemātiskās būtības aptuvens tulkojums parastajā valodā. Šajā maršrutā var veikt iespaidīgu attālumu, taču vienmēr kaut kas svarīgs pietrūks.

Otrs veids ir kļūt par fizikas studentu. Tas var būt burtiski universitātē vai saliekot kopā pareizās mācību grāmatas un tiešsaistes resursus. Pa ceļam jums būs ļoti labi jāpārzina matemātika: galvenokārt aprēķini un diferenciālvienādojumi, bet arī vektoru analīzes aspekti, kompleksie skaitļi, lineārā algebra un daudz kas cits. Ceļojums būs atalgojošs, bet kaitinoši lēns. Parasti ir nepieciešams vismaz gads ievadkursu, pirms students jebkad dzird par relativitāti vai kvantu mehāniku. Un lielākā daļa fizikas studentu var iegūt bakalaura grādu vai pat iegūt doktora grādu, neko nemācoties par daļiņu fiziku, melnajiem caurumiem vai kosmoloģiju. Šīs delikateses ir paredzētas tikai atsevišķu apakšjomu speciālistiem.

Atšķirība starp fizikas apguvi kā ieinteresētam amatierim, paļaujoties uz metaforām un drūmiem tulkojumiem, un kļūšanu par atzītu ekspertu, kas prasmīgi spēj pārvarēt biedējošas sarežģītības vienādojumus, ir plaša, taču ne nepārvarama. Tas, ka es nevēlos būt profesionāls sacīkšu braucējs, nenozīmē, ka es vispār nevaru sacensties. Protams, ir veids, kā tikt galā ar dažām modernās fizikas autentiskajām būtībām — pat ja tas nozīmētu aplūkot dažus vienādojumus —, nemalkojot standarta mācību programmas gadus.

Tas ir tieši tas, ko es apņēmos darīt Visuma lielākajās idejās — sērijā, kas veltīta idejai, ka ir iespējams faktiski uzzināt par mūsdienu fiziku, vienādojumiem un visu, pat ja esat vairāk amatieris nekā profesionālis un katrs nodoms tāds arī palikt. Tas ir paredzēts cilvēkiem, kuriem nav lielāka matemātikas pieredze kā vidusskolas algebrai, bet kuri vēlas aplūkot vienādojumu un padomāt par to, ko tas nozīmē. Ja vēlēsities šo mazliet padomāt, atvērsies jauna pasaule.

Lūk, par vienādojumiem: tie nav tik biedējoši. Tie ir tikai veids, kā kompaktā veidā apkopot attiecības starp dažādiem daudzumiem. Un, lai gan vienādojumā var būt grieķu burti, mācīšanās saprast vienādojumu nenozīmē, ka jums jāiemācās runāt un rakstīt grieķu valodā.

Es domāju, ka mums ir vajadzīgs vidusceļš, taču vispirms ļaujiet man sīkāk izskaidrot šo atšķirību starp risināšanu un izpratni, jo tas ir mana sapņa atslēga runāt par fiziku kā beisbola spēli. Einšteina vienādojums ne tikai saista noteiktu masas un enerģijas kolekciju ar noteikta telpas laika izliekumu. Tās ir pilnīgi vispārīgas formas attiecības: “Tu dod man masas un enerģijas sadalījumu, un es jums pateikšu, kā reaģējot uz laiku deformējas.” Šī solījuma izpilde ir tas, ko mēs saucam par “vienādojuma atrisināšanu”.

Dažreiz vienādojuma atrisināšana ir vienkārša: ja vienādojums ir x=y2 un mums saka, ka y=2, risinājums ir x=4. Nav tik grūti. Taču reālie fiziskie vienādojumi ir sarežģītāki un ietver idejas no aprēķiniem (nepārtrauktu izmaiņu matemātikas) un citiem progresīviem jēdzieniem. Šādu vienādojumu risināšana var kļūt par pilnas slodzes darbu strādājošiem fiziķiem. Tātad, saprātīgi, liela daļa viņu apmācības sastāv no mācīšanās atrisināt vienādojumus.

Bet ko darīt, ja mēs nolemtu, ka fiziķiem neprofesionāļiem ir vērtība nevis atrisināt vienādojumus, kas izskaidro apkārtējo pasauli, bet gan tos izprast, pat tos, kas tiek uzskatīti par salīdzinoši progresīviem pēc fizikas mācību grāmatu standartiem? Tas izrādās daudz garšīgāks un aizraujošāks. Mans mērķis ar The Biggest Ideas in the Universe ir padarīt modernās fizikas idejas — reālās, nesamierinātās metaforiskās versijas — pieejamas ikvienam, kas vēlas tikai nedaudz padomāt par vienādojumiem un to nozīmi.


Beidzās Vislielākās idejas Visumā: telpa, laiks un kustība Autors Šons Kerols ar Dutton atļauju, Penguin Publishing Group, Penguin Random House, LLC nodaļas nospiedums. Autortiesības © 2022 Šons Kerols.


Ziedojiet Zinātnes piektdienai

Ieguldiet kvalitatīvā zinātnes žurnālistikā, ziedojot Zinātnes piektdienai.

Ziedot

Iepazīstieties ar rakstnieku

Šons Kerols

Apkārt Šons Kerols

dr Šons Kerols ir autors Vislielākās idejas Visumā: telpa, laiks un kustībaun ir Homewood dabas filozofijas profesors Džona Hopkinsa universitātē Baltimorā, Merilendā.