Fizyka dla kandydatów na wyższe uczelnie techniczne Tom 2

Książka zawiera wybór 137 zadań teoretycznych i doświadczalnych z rozwiązaniami z ostatnich dziesięciu Olimpiad Fizycznych. Od czytelnika wymagane jest jedynie dobre rozumienie fizyki i matematyki z zakresu szkoły średniej i umiejętność precyzyjnego i twórczego myślenia.

„Siła nauki tkwi w braku strachu przed wymyślaniem świata na nowo”.

Helgoland to bezdrzewna wyspa na Morzu Północnym, na której dwudziestotrzyletni Werner Heisenberg doznał olśnienia i dokonał przełomu w mechanice kwantowej, otwierając stulecie naukowej rewolucji. Teoria kwantowa wywróciła do góry nogami dotychczasowe postrzeganie rzeczywistości. Uświadomiła nam, że tego, co nas otacza, ani nas samych (!), nie można sprowadzić do zbioru cząstek. Świat bowiem, jak pisze Rovelli, „w większym stopniu jest utkany z relacji i oddziaływań niż z obiektów”. Takie stwierdzenie prowadzi jednak do nieoczywistego wniosku, zgodnie z którym to, co nie wchodzi w relacje z czymś innym, nie istnieje! Co więcej, wszystko, co wiemy o tym, co istnieje (lub nie istnieje), wynika z naszego odziaływania z otoczeniem. Bez niego nie ma wiedzy…
Mając na uwadze tych, którzy nie znają fizyki kwantowej, ale chcieliby się dowiedzieć, czym ona jest i co z niej wynika, genialny włoski fizyk, Carlo Rovelli, autor bestsellerowych książek „Tajemnica czasu” i „Rzeczywistość nie jest tym, czym się wydaje”, w zwięzły i przystępny, a przy tym elegancki sposób opowiada o tej zdumiewającej teorii fizycznej. Dzięki jego książce wreszcie naprawdę zrozumiesz najbardziej porywającą współcześnie ideę, wyznaczającą nowy kierunek w myśleniu o strukturze rzeczywistości.


Pisząc tę książkę, miałem na uwadze przede wszystkim tych, którzy nie znają fizyki kwantowej, ale chcieliby się dowiedzieć na tyle, na ile w ogóle jest to możliwe, czym ona jest i co z niej wynika. Starałem się przy tym zachować zwięzłość, pomijając szczegóły, które nie są istotne dla zrozumienia istoty omawianych zagadnień. Choć zajmujemy się tu jedną z najbardziej zagmatwanych naukowych teorii, to próbowałem opisać ją tak jasno, jak tylko się da. Niewykluczone, że zamiast wyjaśniać, jak należy rozumieć mechanikę kwantową, tłumaczę głównie, dlaczego jest tak trudna do zrozumienia.
Wizja świata wyłaniająca się dzięki odkryciu teorii kwantowej może przyprawiać nas o zawrót głowy – a także wzbudzać uczucie wolności, szczęścia, lekkości. Dzięki młodzieńczej ciekawości, która doprowadziła mnie do fizyki niczym dziecko podążające za dźwiękiem magicznego fletu, odkryłem więcej zaczarowanych zamków, niż mogłem sobie wymarzyć. Świat teorii kwantowej, ujawniony dzięki podróżny pewnego młodzieńca na Świętą Wyspę na Morzu Północnym, który próbowałem tu opisać, wydaje mi się nieopisanie piękny.
(fragment książki)

Powyższy opis pochodzi od wydawcy.

Julian Barbour, w swym niezwykle prowokującym dziele, przedstawia podstawowy dowód przemawiający za nieistnieniem czasu. Wyjaśnia, czym jest bezczasowy wszechświat oraz pokazuje jak, mimo to, świat może być postrzegany jako poddany działaniu czasu. To książka, która trafia w samo sedno współczesnej fizyki, rzuca cień wątpliwości na największe osiągnięcie Einsteina, czyli kontinuum czasoprzestrzenne, ale również wskazuje na możliwość rozwiązania jednego z wielkich paradoksów współczesnej nauki: przepaści dzielącej fizykę klasyczną i kwantową.
Barbour pisze z nadzwyczajną jasnością, a jego rozważania prowadzą od starożytnych filozofów w osobach Heraklita i Parmenidesa, poprzez takich gigantów nauki jak Galileusz, Newton i Einstein, aż do prac współczesnych fizyków, m.in. Johna Wheelera, Rogera Penrose’a i Stevena Hawkinga. W międzyczasie prezentuje nam kuszące spojrzenie na niektóre z tajemnic wszechświata i przedstawia intrygujące koncepcje dotyczące hipotezy wielu światów, podróży w czasie, nieśmiertelności, a przede wszystkim iluzji ruchu.
Koniec czasu to książka, która wywraca nasze zrozumienie rzeczywistości do góry nogami. To lektura dla tych, którzy nie boją się wychylić poza sztywne ramy akademickiej fizyki, aby oddać się wielkim i ciekawym spekulacjom.
Najciekawsza i najbardziej prowokująca koncepcja czasu, jaka została przestawiona na przestrzeni ostatnich lat. – Lee Smolin
Barbour pozostawia ślad swojego rozumowania na każdym omawianym temacie; dotyczy to między innymi strzałki czasu i pochodzenia Wielkiego Wybuchu... Jego książka jest arcydziełem. – „The New York Times Book Review”
Książka przedstawia szereg subtelnych koncepcji fizycznych oraz powiązanych z nimi zagadnień filozoficznych czytelnikowi bez profesjonalnego przygotowania, w sposób pozbawiony specjalistycznego żargonu. Barbour tłumaczy bardzo trudne koncepcje fizyczne w niezwykle klarowny sposób. – „Mathematical Reviews”
Julian Barbour – fizyk teoretyczny i historyk nauki. Autor licznych prac i kilku książek. Książka The End of Time otrzymała prestiżową nagrodę za wybitne osiągnięcia w dziedzinie fizyki i astronomii, przyznaną przez Stowarzyszenie Wydawców Amerykańskich.

Godzina 7:00. Otwierasz oczy na dźwięk budzika. Myjesz zęby, pijesz ulubioną kawę i rozpoczynasz kolejny dzień we wszechświecie. W drodze do pracy stoisz w korku, słuchasz radia i przeglądasz telefon w poszukiwaniu nowych informacji. W tym samym czasie wokół ciebie wirują niewyobrażalne ilości cząsteczek i atomów, dokonując wyczynów przeczących zdrowemu rozsądkowi: znajdują się w wielu miejscach naraz lub poruszają się w dwóch kierunkach jednocześnie. I chociaż wydawać się to może niepojęte, to prawda jest taka, że kwanty zrobiły ci dzień! W swojej książce Jeremie Harris w przystępny i ciekawy sposób tłumaczy zawiły i fascynujący świat fizyki kwantowej. Opowiada o kotach zombie, nieśmiertelności i o tym, dlaczego twój mózg jest obiektem mechaniki kwantowej. Pokazuje, dlaczego multiświat jest większy, niż sądzimy, a nasze działania z góry ustalone. Weź kubek z ulubioną kawą i zanurz się w świecie fizyki kwantowej. Jeremie Harris – fizyk, który trudne zagadnienia współczesnej nauki przekształca w opowieści fascynujące jak kino sensacyjne. Jako specjalista w dziedzinie sztucznej inteligencji doradzał rządom Kanady, Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Prowadzone przez niego badania w dziedzinie mechaniki kwantowej zostały opublikowane w najważniejszych czasopismach fizycznych na świecie. Gdy nie zajmuje się fizyką, pracuje w Hollywood jako konsultant do spraw rzeczywistości alternatywnej. Prawdopodobnie pierwszy człowiek w historii, który za pomoc w przygotowaniu książki chce odwdzięczyć się pieniędzmi... z Monopoly.

Po wprowadzeniu podstawowych pojęć i równań teorii kwantów, Autorzy omówili jej zastosowania do coraz bardziej złożonych układów. Szczególny nacisk położyli na wyjaśnienie genezy i roli równania Schrodingera i jego probabilistycznej interpretacji. Czytelnik znajdzie tu szereg tematów, które rzadko są omawiane w toku tradycyjnych wykładów mechaniki kwantowej, na przykład : znaczenie pomiaru, entropowe zasady nieznaczności, funkcje Wignera, czy hydrodynamiczne sformułowanie mechaniki falowej. Dużo uwagi poświęcono także historii mechaniki kwantowej.

Mechanika to nauka o ruchu ciał - o tym w jaki sposób elektrony poruszają się w kineskopie telewizora, jak leci piłka wyrzucona w powietrze, w jaki sposób kometa porusza się wokół Słońca...

Książka doskonałego dydaktyka J.R. Taylora prezentuje mechanikę klasyczną w kontekście współczesnej fizyki. To nowoczesny podręcznik na miarę XXI wieku. Z uwagi na wybór tematów, formalizmu, zadań i przykładów - przystępny i wyjątkowo przyjazny dla czytelnika.

Przyswajanie i systematyzowanie wiedzy ułatwiają:

- proste i jasne definicje wprowadzanych pojęć;
- duża liczba dobrze dobranych przykładów, często "z życia wziętych";
- liczne zadania o różnym stopniu trudności, umożliwiające sprawdzenie i utrwalenie nabytej wiedzy;
- zadania do rozwiązania przy użyciu komputera.

W tomie 1 krok po kroku omówiono podstawowe zagadnienia mechaniki klasycznej:

- zasady dynamiki Newtona;
- pęd i moment pędu;
- różne rodzaje energii;
- drgania;
- warunek wariacyjny;
- rachunek Langrange'a;
- mechanikę w nieinercjalnych układach odniesienia;
- ruch bryły sztywnej;
- oscylatory sprzężone.