Järgnev on väljavõte sellest Universumi suurimad ideed: ruum, aeg ja liikumine autor Sean Carroll.
Kohustustest loobumine: kui ostate tooteid sellel lehel oleva Bookshop.org lingi kaudu, võib Science Friday teenida väikese vahendustasu, mis aitab toetada meie ajakirjandust.
Osta raamat
Universumi suurimad ideed: ruum, aeg ja liikumine
OstaMinu unistus on elada maailmas, kus enamikul inimestel on kaasaegse füüsika kohta teadlikud vaated ja kirglikud arvamused. Kuhu lähete pärast rasket tööpäeva maha, suundute sõpradega pubisse ja vaidlete oma lemmik tumeda aine kandidaadi või konkureerivate kvantmehaanika tõlgenduste üle. Maailm, kus, kui lapsed sünnipäevapeol ringi jooksevad, ütleb üks lapsevanem: 'Ma ei saa aru, miks keegi arvab, et elektrinõrkuse skaala läheduses peaks olema uusi osakesi,' ja teine vastab kohe: 'Kuidas siis on. kas te kavatsete käsitleda hierarhia probleemi?' Inimestel on lõppude lõpuks oma arvamus pakkumise poole majanduse või kriitilise rassiteooria kohta. Miks mitte inflatsiooniline kosmoloogia ja superstringiteooria?
See pole päris maailm, milles me elame. Füüsika on isegi rohkem kui enamik teisi akadeemilisi erialasid spetsialistide valdkond. Praktikud räägivad üksteisega väga spetsiifilises žargoonis, milles domineerivad matemaatilised mõisted, millest enamik inimesi pole kunagi kuulnud, veel vähem valdanud. Sellel on mõistlikud põhjused, kuid see ei pea nii olema. Olukord on suuresti tingitud viisidest, kuidas füüsikud kipuvad oma teadmisi ülejäänud maailmaga jagama.
Kui te pole kaasaegse füüsika õppimisest huvitatud ekspert, on teil põhimõtteliselt kaks võimalust. Üks on jääda populaarsele selgitustasemele, kus saate õppida mõnda asjakohast mõistet tehnilistesse või matemaatilisse üksikasjadesse süvenemata. Saate lugeda raamatuid, käia loengutel, vaadata videoid, kuulata taskuhäälingusaateid. Hea uudis on see, et meil on selliste ressursside elujõuline ökosüsteem ja õppida on võimalik üsna palju, ehkki mõneti juhuslikult. Kuid lõpuks teate, et te ei saa tõelisi asju. See, mida te saate, on pildid ja metafoorid, aluseks oleva matemaatilise olemuse ligikaudsed tõlked tavakeelde. Seda marsruuti saate läbida muljetavaldava vahemaa, kuid midagi olulist jääb alati puudu.
Teine tee on saada füüsikatudengiks. See võib olla sõna otseses mõttes ülikoolis või õigete õpikute ja veebiressursside kokkupanemisega. Sellel teel peate omandama üsna suure matemaatika: kõige tähtsam on arvutamine ja diferentsiaalvõrrandid, aga ka vektoranalüüsi aspektid, kompleksarvud, lineaaralgebra ja palju muud. Reis saab olema rahuldust pakkuv, kuid masendavalt aeglane. Tavaliselt kulub vähemalt aasta sissejuhatavaid kursusi, enne kui õpilane kuuleb relatiivsusteooriast või kvantmehaanikast. Ja enamik füüsikatudengeid saavad bakalaureusekraadi või isegi doktorikraadi omandada, ilma osakeste füüsika, mustade aukude või kosmoloogia tundmaõppimiseta. Need maiuspalad on reserveeritud ainult teatud alavaldkondade spetsialistidele.
Lõhe füüsika õppimise kui huvitatud, metafooridele ja hägustele tõlgetele toetuva amatööri ning volitatud eksperdiks saamise vahel, kes tunneb end hästi hirmutava keerukuse võrrandite ümber, on suur, kuid mitte ületamatu. See, et ma ei taha olla elukutseline võidusõitja, ei tähenda, et mul ei tohiks üldse sõita lubada. Kindlasti on olemas viis moodsa füüsika autentse olemusega tegelemiseks – isegi kui see tähendab mõne võrrandi vaatamist – ilma aastatepikkust standardõppekava läbimata.
Täpselt seda olen püüdnud teha Universumi suurimate ideede sarjas, mis on pühendatud ideele, et on võimalik õppida tundma kaasaegset füüsikat tegelikkuses, võrrandeid ja kõike muud, isegi kui olete rohkem amatöör kui professionaal ja teil on iga kavatsus selliseks jääda. See on mõeldud inimestele, kellel pole rohkem matemaatilisi kogemusi kui keskkooli algebra, kuid kes on valmis võrrandit vaatama ja mõtlema, mida see tähendab. Kui olete valmis seda mõtlema, avaneb uus maailm.
Siin on asi võrrandite kohta: need pole nii hirmutavad. Need on lihtsalt viis erinevate suuruste vahelise seose kompaktseks kokkuvõtmiseks. Ja kuigi võrrand võib hõlmata kreeka tähti, ei tähenda võrrandist arusaamise õppimine, et peate õppima kreeka keelt rääkima ja kirjutama.
Ma arvan, et vajame kuldset keskteed, kuid lubage mul kõigepealt täpsustada seda lahendamist/mõistmist, sest see on minu unistuse võti, et rääkida füüsikast nagu pesapallimängust. Einsteini võrrand ei seo ainult konkreetset massi- ja energiakogumit mingi kindla aegruumi kõverusega. See on täiesti üldine suhe kujul 'te annate mulle massi ja energia jaotuse ja ma ütlen teile, kuidas aegruumi kõverad reageerivad sellele.' Selle lubaduse elluviimine on see, mida me mõtleme võrrandi lahendamise all.
Mõnikord on võrrandi lahendamine lihtne: kui võrrand on x=y2 ja meile öeldakse, et y=2, on lahendus x=4. Mitte nii raske. Kuid tegelikud füüsikavõrrandid on sellest keerulisemad, hõlmates arvutustest (pideva muutumise matemaatika) ja muudest arenenud kontseptsioonidest saadud ideid. Selliste võrrandite lahendamisest võib saada töötavate füüsikute täiskohaga tegevus. Seetõttu, mõistlikult, seisneb nende haridus suures osas võrrandite lahendamise õppimises.
Aga mis siis, kui me otsustaksime, et mitteprofessionaalse füüsiku jaoks on väärtus mitte lahendada, vaid mõista võrrandeid, mis seletavad meid ümbritsevat maailma, isegi neid, mida füüsikaõpikute standardite järgi peetakse suhteliselt arenenuks. See osutub palju maitsvamaks ja põnevamaks. Minu eesmärk raamatuga The Biggest Ideas in the Universe on muuta kaasaegse füüsika ideed – tegelikud, mitte nõrgenenud metafoorsed versioonid – kättesaadavaks igaühele, kes on valmis vähegi mõtlema võrrandite ja nende tähenduse üle.
Alates Universumi suurimad ideed: ruum, aeg ja liikumine autor Sean Carroll Duttoni loal, Penguin Publishing Group, Penguin Random House, LLC osakond. Autoriõigus © 2022, Sean Carroll.