Buchreihe "Pop Science"

Hallo allerseits! Wir haben eine neue Reihe von Büchern "Pop Science" mit folgenden Neuerungen eröffnet:

1. Angst vor der Physik. Sphärisches Pferd im luftleeren Raum: Das legendäre Buch von Lawrence Krauss wird in 12 Sprachen der Welt übersetzt und für Menschen geschrieben, die wenig oder keine Kenntnisse der Physik haben, damit sie ihre Angst vor dieser Wissenschaft besiegen können. "Fear of Physics" ist eine lebendige, direkte, respektvolle und faszinierende Geschichte über alles, vom kochenden Wasser bis zu den Grundlagen des Universums. Das Buch enthält lustige Geschichten und anschauliche Beispiele, mit denen Sie die komplexesten Feinheiten moderner wissenschaftlicher Theorien verstehen können.

2. Das Paradoxon. Die neun großen Geheimnisse der Physik: Was ist ein Paradoxon? Dies ist ein Phänomen, das auf den ersten Blick aus wissenschaftlicher oder logischer Sicht unverständlich erscheint. Seit Jahrhunderten ist die Wissenschaft mit Paradoxien konfrontiert, von denen viele sie erheblich vorangetrieben haben. Die vom Autor des Buches, Professor Al-Khalili, beschriebenen Paradoxien beziehen sich auf Physik und Astronomie. Sie verwirrten viele der größten Denker und Wissenschaftler.
Kann eine Katze gleichzeitig lebendig und tot sein? Wird Achilles eine Schildkröte nie wirklich überholen, egal wie schnell er rennt? Wie kann ein Mensch zehn Jahre älter sein als sein eigener Zwillingsbruder? Nachdem Sie dieses Buch gelesen haben, werden Sie wahres intellektuelles Vergnügen erhalten und sogar Erleuchtung erlangen!



Angst vor der Physik. Sphärisches Pferd im Vakuum
Gepostet von Lawrence Krauss

Wenn jemand auf der Party herausfindet, dass ich Physiker bin, wechselt er entweder sofort das Thema oder beginnt mich nach dem Urknall, anderen Universen, superleichten Motoren, Quarks, Supraleitern, Superstrings oder Supercollidern zu fragen. Sogar diejenigen, die ehrlich zugaben, dass sie Physik in der Schule nicht mochten und es nie bereuten, hörten oft Geschichten über mystische Phänomene, die an der Spitze der Wissenschaft auftraten, als wären sie verhext. Die moderne Physik befasst sich mit der Lösung vieler kosmischer Probleme, die jeder Mensch auf die eine oder andere Weise denkt. Die Physik scheint den Menschen jedoch oft komplex, für das Verständnis von Magie unzugänglich und nur für Eingeweihte offen zu sein, da viele Studien in Bereichen liegen, die furchtbar weit von ihrer alltäglichen Erfahrung entfernt sind.

Es gibt jedoch ein ernsthafteres Hindernis, das viele daran hindert, zu verstehen, was die moderne Physik tut. Der physikalische Ansatz zur Lösung von Problemen und die von Physikern verwendete Sprache werden von den meisten Menschen im Alltag nicht verwendet. Für Beobachter, denen eine besondere Sicht auf die Welt der Physiker vorenthalten wird, erscheint der bunte Zoo physikalischer Phänomene unverständlich und oft beängstigend.

Um dem Leser die moderne Physik näher zu bringen, beschloss ich, mich nicht auf die Beschreibung spezifischer physikalischer Theorien zu konzentrieren, sondern über die Werkzeuge zu sprechen, die Physiker in ihrer Arbeit verwenden. Wenn jemand den aktuellen Stand der Physik sowohl unter dem Gesichtspunkt der menschlichen intellektuellen Aktivität als auch unter dem Gesichtspunkt ihrer Rolle bei der Gestaltung unseres modernen Weltbildes bewerten möchte, ist es viel einfacher, dies mit einem anfänglichen Hintergrund zu tun, der ein Verständnis dafür vermittelt, wie all diese Wissenschaft funktioniert. Dieses Buch ist nicht so sehr ein Lehrbuch über das Überleben im Dschungel, sondern eine Anleitung, was Sie auf einer Wanderung mitnehmen müssen, wie Sie gefährliche Felsen umgehen, wo Sie schöne Aussichten genießen und sicher nach Hause zurückkehren können.

Die Physiker selbst können die moderne Forschung nur fortsetzen, weil sie sich hauptsächlich an denselben wenigen Grundprinzipien orientieren, nach denen wir den Alltag studieren. Die physikalische Theorie befasst sich derzeit mit Phänomenen, die auf räumlich-zeitlichen Skalen auftreten, die sich um mehr als sechs bis zehn Größenordnungen unterscheiden. Dies bedeutet, dass das Verhältnis der Größen der größten von Physikern untersuchten Objekte zu den kleinsten durch eine Zahl aus einer und 60 Nullen ausgedrückt wird. Die experimentellen Studien erstrecken sich jedoch auf einen etwas kleineren Bereich. Vor dem Hintergrund dieses ganzen Zoos ist die Beschreibung eines Phänomens eines Physikers für einen anderen normalerweise verständlich, da nicht mehr als ein Dutzend Grundkonzepte verwendet werden.Kein anderer Bereich menschlichen Wissens ist so umfangreich und gleichzeitig so leicht zu formalisieren.

Zum Teil aus diesem Grund ist mein Buch so dünn. Es gibt nur wenige Werkzeuge, die Physiker verwenden, und obwohl es perfekt ist, sie zu beherrschen, ist ein gewisses Buch erforderlich, um zu verstehen, wie sie funktionieren. In jedem der sechs Kapitel (natürlich, wenn Sie dieses Buch kaufen) finden Sie eine Diskussion über eine der Schlüsselideen, die Physiker bei ihrer wissenschaftlichen Suche unterstützen. Um diese Ideen zu veranschaulichen, habe ich Beispiele aufgegriffen, in denen ich mich wie ein Musiker, der eine Tonleiter spielt, von den Grundlagen zu den Höhen erhebe. Die Auswahl der Beispiele mag vielseitig erscheinen, aber ich konzentriere mich am Anfang des Kapitels darauf, wo wir uns befinden, und versuche, den Leser zu einem Verständnis dafür zu bringen, wohin wir am Ende gehen.

Aus diesem Grund habe ich mir außerdem die Freiheit genommen, die modernsten Konzepte vorzustellen. Einige Leser werden erleichtert aufatmen, wenn sie auf vertraute Ideen treffen, obwohl sie für andere möglicherweise nicht ganz verständlich erscheinen. Einige der gleichzeitig vorgestellten Konzepte wurden in der Populärliteratur noch nie vorgestellt. Aber es spielt keine Rolle. Ich werde keine neuen didaktischen Techniken für Sie testen. Ich möchte dem Leser eher einen Vorgeschmack auf die Physik als auf deren Inhalt geben. Ich denke, dass für Nichtwissenschaftler das Verständnis der Physik wichtiger ist als die Kenntnis ihrer spezifischen Anwendungen.

Vor allem in der Physik gibt es wunderbare Verbindungen zwischen den einzelnen Fragmenten eines Weltbildes, die unter der Oberfläche eines Gemäldes liegen. Es sind diese Bindungen, die das Gewebe der Physik bilden. Es gibt für einen Wissenschaftler keine größere Freude, als eine andere solche Verbindung zu entdecken und sie experimentell zu testen. Letztendlich macht dies die Physik zu einer Wissenschaft, und wenn Sie sie ernst nehmen, haben Sie wirklich unbegrenzte Perspektiven.

Abschließend möchte ich betonen, dass Physik dieselbe kreative intellektuelle Aktivität des Menschen ist wie Kunst und Musik. Physik bildet unsere kulturelle Erfahrung. Ich nehme nicht an, zu beurteilen, welches der modernen kulturellen Erbe von zukünftigen Generationen am meisten gefordert wird, aber ich bin sicher, dass es ein schwerwiegender Fehler wäre, den kulturellen Aspekt unserer wissenschaftlichen Tradition zu ignorieren. Am Ende ist es die Wissenschaft, die unsere Vorstellung von der Welt um uns herum und unserem Platz darin bildet. Wissenschaftlicher Analphabetismus ist heute identisch mit Kulturlosigkeit. Und die Haupttugend der kulturellen Aktivität - ob Kunst, Musik, Literatur oder Wissenschaft - ist die Bereicherung unseres Lebens. Durch Kultur erfahren wir Freude, Aufregung, nehmen Schönheit wahr und lernen die Geheimnisse des Universums kennen. Das einzige, meiner Meinung nach,unterscheidet die Wissenschaft wirklich von anderen Dingen auf dieser Liste, es ist ein höheres Bildungsniveau notwendig, um sie zu genießen. Für die meisten Physiker ist die wichtigste persönliche Rechtfertigung für ihre Aktivitäten nur das Vergnügen, die Freude, neue Gesetze zu entdecken, und ein Gefühl der Schönheit, das sich in einer Kombination aus der Vielfalt der Phänomene der physischen Welt und der Einfachheit der ihr zugrunde liegenden Gesetze manifestiert. Mit der Erlaubnis von Erika Yong widmet sich dieses Buch der Frage: Kann ein gewöhnlicher Mensch physische Vorurteile überwinden, um echte Freude an der Physik zu haben? Ich hoffe esFreude an der Entdeckung neuer Gesetze und eines Sinns für Schönheit, die sich in einer Kombination aus der Vielfalt der Phänomene der physischen Welt und der Einfachheit der ihr zugrunde liegenden Gesetze manifestiert. Mit der Erlaubnis von Erika Yong widmet sich dieses Buch der Frage: Kann ein gewöhnlicher Mensch physische Vorurteile überwinden, um Physik zu genießen? Ich hoffe esFreude an der Entdeckung neuer Gesetze und eines Sinns für Schönheit, die sich in einer Kombination aus der Vielfalt der Phänomene der physischen Welt und der Einfachheit der ihr zugrunde liegenden Gesetze manifestiert. Mit der Erlaubnis von Erika Yong widmet sich dieses Buch der Frage: Kann ein gewöhnlicher Mensch physische Vorurteile überwinden, um Physik zu genießen? Ich hoffe es

Das Buch ist ausführlicher auf der Website des Herausgebers zu finden.
Inhalt
Auszug
Das Buch ist nur in Papierform erhältlich.

Paradox. Neun große Geheimnisse der Physik
Autor: Jim Al-Khalili

Paradoxe erscheinen in all ihrer Vielfalt vor uns. Während einige von ihnen unkomplizierte logische Aufgaben mit geringem Forschungspotential sind, kann sich ein anderes Paradox als die Spitze des Eisbergs einer gesamten wissenschaftlichen Industrie herausstellen. Viele können gelöst werden, indem die ihnen zugrunde liegenden Annahmen sorgfältig analysiert werden (eine oder sogar mehrere können falsch sein). Genau genommen sollten solche Paradoxien überhaupt nicht so genannt werden, da die Aufgabe, für die eine Lösung gefunden wird, nicht länger als Paradox angesehen werden kann.

Ein wahres Paradoxon ist eine Aussage, die zu einem Teufelskreis führt (zirkuläre Argumentation, die sich selbst widerspricht) oder eine Situation beschreibt, die aus logischer Sicht unmöglich ist. Aber es gibt eine Tendenz, das Wort "Paradox" in einem breiteren Kontext zu verwenden, einschließlich dessen, was ich lieber als imaginäres Paradox bezeichne. Diese Rätsel haben eine Lösung. Manchmal enthalten diese Paradoxien einen Trick oder eine knifflige Bewegung, die den Leser oder Hörer speziell vom richtigen Weg abbringen sollte. Es lohnt sich, diesen Trick aufzudecken - und der Widerspruch oder die logische Absurdität verschwinden. Eine andere Version des imaginären Paradoxons sind die Aussagen und Schlussfolgerungen daraus, die, obwohl sie anfangs absurd aussehen oder zumindest der Intuition widersprechen, bei näherer Betrachtung aufhören, so zu wirken.auch wenn die Folgen von ihnen noch etwas unangekündigt aussehen.

Darüber hinaus gibt es in der Physik eine Kategorie von Paradoxien. Alle (oder fast alle) dieser Paradoxien können mit Hilfe grundlegender wissenschaftlicher Erkenntnisse gelöst werden. Es geht um diese Art von Paradoxon, über das ich in einem Buch sprechen möchte.

Schauen wir uns zunächst kurz an, was ein echtes logisches Paradoxon ist, um herauszufinden, was ich Ihnen hier nicht sagen werde. Das wahre Paradoxon ist eine Aussage, die so formuliert ist, dass sich ein Teufelskreis bildet, aus dem es wirklich keinen Ausweg gibt.

Hier ist zum Beispiel eine einfache Aussage: "Diese Aussage ist falsch." Ich denke, beim ersten Lesen sehen diese Worte ziemlich einfach aus. Aber denken Sie über die Bedeutung dieses Satzes nach, sobald Sie sich mit den Konsequenzen befassen - ein logisches Paradoxon wird offensichtlich. Können drei einfache Wörter echte Kopfschmerzen verursachen? Wenn ja, würde ich argumentieren, dass dies eine lustige Art von Schmerz ist, der an sich paradox ist und den Sie zweifellos mit sadistischem Vergnügen mit Familie und Freunden teilen werden.

Wie Sie sehen können, sollte die Aussage, dass „diese Aussage falsch ist“ und sich selbst als Lüge deklariert, an sich eine Lüge sein, und daher ist sie nicht falsch - in diesem Fall ist sie wahr, was bedeutet, dass sie tatsächlich falsch ist. was bedeutet, dass es nicht falsch ist - und so weiter in einem unendlichen Kreis.

Es gibt viele solcher Paradoxien, aber in diesem Buch geht es nicht um sie.

Stattdessen erzähle ich Ihnen von meinen Lieblingsrätseln und Rätseln in der Wissenschaft, von denen jedes als Paradox bekannt ist. Wenn Sie das Problem jedoch aus einem rechten Blickwinkel betrachten, kann es nicht länger als Paradox bezeichnet werden. Obwohl sie zunächst dem gesunden Menschenverstand widersprechen, stellt sich jedes Mal heraus, dass ein subtiler Aspekt der Physik in ihrer Argumentation nicht berücksichtigt wird, wenn man berücksichtigt, dass wir eine der Säulen, auf denen das Paradoxon steht, ausschalten und sein gesamtes prächtiges Gebäude einstürzt . Trotz der gefundenen Lösungen werden viele von ihnen weiterhin als Paradoxe bezeichnet. Dies ist teilweise auf den traurigen Ruhm zurückzuführen, den sie erlangten, als sie zum ersten Mal formuliert wurden (bevor wir herausfanden, wo der Fehler liegt). Neben der Präsentation auf diese Weise erhalten wir nützliche Tools,anhand derer Wissenschaftler einige ziemlich komplexe Ideen verstehen. Eine andere Sache ist, dass das Lösen viel Freude bereitet.

Auf den ersten Blick machen viele der Rätsel, über die wir sprechen werden, wirklich Eindruck von echten, nicht imaginären Para-Docks. Hier ist das Ding. Nehmen Sie zum Beispiel eine vereinfachte Version des berühmten Paradoxons für Zeitreisende: Was wäre, wenn Sie in die Vergangenheit reisen und eine jüngere Version von sich selbst töten würden? Was wird mit dir passieren, Mörder? Springst du aus der Realität heraus, weil du dir nicht erlaubt hast, erwachsen zu werden? In diesem Fall haben Sie das Alter nicht erreicht, in dem Sie ein zeitreisender Mörder wurden. Wer hat dann die jüngere Version von dir getötet? Elder, du hast ein makelloses Alibi: Du hast nie existiert - Wali! Wenn Sie also nicht gelebt haben, um in die Vergangenheit zu reisen und das jüngere Selbst zu töten, haben Sie das jüngere selbst nicht getötet, was bedeutet, dass Sie bis zu dem Alter überlebt haben, als Sie in der Zeit zurückgingen und sich selbst getötet haben, also haben Sie es getan,Das bedeutet, dass du nicht gelebt hast - und so weiter. Es sieht aus wie ein ideales logisches Paradoxon. Physiker haben die Möglichkeit einer Zeitreise natürlich nur theoretisch noch nicht vollständig ausgeschlossen. Wie kommen wir aus dem Teufelskreis dieses Paradoxons heraus? Ich werde diesen speziellen Fall in Kapitel 7 untersuchen.

Nicht alle imaginären Paradoxien erfordern wissenschaftliche Erkenntnisse, um sie zu lösen. Um dies zu demonstrieren, widmete ich Kapitel 1 einigen imaginären Paradoxien, die nur mit gesundem Menschenverstand und Logik gelöst werden können. Was meine ich Stellen Sie sich ein einfaches statistisches Paradox vor, bei dem es leicht ist, aufgrund der grundlegenden Korrelation die falsche Schlussfolgerung zu ziehen: Es ist bekannt, dass in Städten mit einer großen Anzahl von Kirchen die Kriminalitätsrate normalerweise höher ist. Es klingt ziemlich paradox, es sei denn, Sie glauben, dass die Kirche Verbrechen und Gesetzlosigkeit fördert, was ungeachtet Ihrer Einstellung zu Religion und Moral eher zweifelhaft klingt. Aber die Antwort ist sehr einfach. Für Städte mit großer Bevölkerungszahl sind natürlich sowohl eine größere Anzahl von Kirchen als auch höhere absolute Kriminalitätsraten charakteristisch.

Die Tatsache, dass B aus A und C aus A folgt, bedeutet nicht, dass C aus B folgt und umgekehrt.

Hier ist ein weiteres Beispiel für ein einfaches Rätsel, das auf den ersten Blick paradox erscheint, aber die Erklärung beseitigt dieses Paradoxon. Es wurde mir vor einigen Jahren von meinem Kollegen und engen Freund, einem Professor für Physik aus Schottland, vorgestellt. Er sagte, dass "jeder Schotte, der nach Süden nach England kommt, den durchschnittlichen IQ beider Länder erhöht." Das Fazit lautet: Da alle Schotten behaupten, schlauer als die Briten zu sein, wird jeder in England lebende Schotte den durchschnittlichen IQ seiner Einwohner erhöhen, aber Schottland zu verlassen ist ein so dummes Unterfangen, dass nur die dümmsten Schotten dies tun werden. Schottlands höchster durchschnittlicher IQ. Wie Sie auf den ersten Blick sehen können, klingt diese Aussage eher paradox.Dank einfacher logischer Überlegungen wird jedoch eine hervorragende Lösung gefunden - wenn auch aus Sicht der Briten natürlich nicht überzeugend.

Nachdem wir uns in Kapitel 1 ein wenig über einige bekannte Paradoxe Gedanken gemacht haben, die ohne die Hilfe der Wissenschaft gelöst werden können, werden wir zu den neun Physikparadoxen übergehen, die ich für Sie ausgewählt habe. Nachdem ich ein anderes Paradox formuliert habe, werde ich seine wahre Natur offenbaren. Ich werde zeigen, wie sich Paradoxe wie Rauch auflösen, es ist nur notwendig, die zugrunde liegende Logik aufzudecken, die sich als falsch herausstellt, oder zu erklären, warum sie tatsächlich kein Problem sind. All diese Paradoxien sind sehr interessant, weil sie Nahrung für den Geist liefern und auch weil sie eine Lösung haben. Damit das Paradoxon kein Paradoxon mehr ist, müssen Sie wissen, wo Sie suchen müssen, wo Sie nach der Achillesferse suchen müssen, die sorgfältig untersucht werden kann und über ein tiefgreifendes Verständnis der Wissenschaft verfügt.

Die Namen einiger Paradoxien sind Ihnen bekannt. Zum Beispiel ist das Schrödinger-Katzenparadoxon, dass das unglückliche Tier in einer luftdichten Box geschlossen wurde, und bis wir es öffnen, wird die Katze sowohl lebendig als auch tot sein. Weniger bekannt, aber vielen noch vertraut, ist der Dämon von Maxwell ein Fabelwesen, das in einer anderen versiegelten Kiste sitzt. es scheint in der Lage zu sein, den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu verletzen, indem es den Inhalt dieser Box bestellt. Um diese Paradoxien und ihre Lösungen zu verstehen, sind einige wissenschaftliche Vorbereitungen erforderlich. Deshalb habe ich mir die Aufgabe gestellt, Ihnen diese wissenschaftlichen Ideen so klar und unkompliziert wie möglich vorzustellen, damit Sie die daraus resultierenden Schlussfolgerungen einschätzen können, ohne in die Tiefen der mathematischen Analyse, Thermodynamik und Quantenmechanik einzutauchen.

In diesem Buch habe ich auch einige Paradoxe aus dem Universitätskurs der Relativitätstheorie gesammelt, den ich seit 14 Jahren unterrichte. Zum Beispiel sind Einsteins Vorstellungen von Raum und Zeit zu einem fruchtbaren Boden für logische Rätsel geworden, wie das Paradoxon von Stangen und Schuppen (auch als Paradoxon von Scheune und Stangen bekannt), das Paradoxon von Zwillingen und das Paradoxon von getöteten Großvätern. In anderen Paradoxien, zum Beispiel in Bezug auf die Katze und den Dämon, ist es nach Ansicht einiger an der Zeit, dem Erfolgserlebnis ein Ende zu setzen.

Als ich Bewerber für meine Liste der größten Geheimnisse der Physik auswählte, wollte ich nicht die wichtigsten ungelösten Probleme der Wissenschaft darlegen (was ist die Natur der Dunklen Materie und Energie, die 95% des Universums ausmachen, oder was (wenn überhaupt) vor dem Urknall geschah). Dies sind äußerst schwierige und tiefe Fragen - Wissenschaftler müssen noch ihre Lösung finden. Einige dieser Rätsel (zum Beispiel die Zusammensetzung der Dunklen Materie, die den größten Teil der Masse der Galaxien ausmacht) könnten in naher Zukunft sehr gut gelöst werden, wenn wir weiterhin aufregende neue Entdeckungen mit Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider machen. Andere Rätsel, wie eine genaue Beschreibung dessen, was vor dem Urknall passiert ist, werden möglicherweise nie gelöst.

Was ich in diesem Buch erreichen wollte, war, eine ziemlich breite und vernünftige Stichprobe zusammenzustellen. Alle Paradoxien, über die wir sprechen werden, beziehen sich auf tiefe Fragen der Natur von Zeit und Raum sowie auf die Eigenschaften des Universums in sehr großem und sehr kleinem Maßstab. Einige von ihnen sagen Theorien voraus, die auf den ersten Blick sehr seltsam erscheinen, aber klarer werden, wenn Sie die dahinter stehenden Ideen sorgfältig verstehen. Mal sehen, ob wir all diesen Paradoxien ein Ende setzen können, und dabei, lieber Leser, werden wir viel Freude daran haben, unseren Horizont zu erweitern.

Das Buch finden Sie ausführlicher auf der Website des Herausgebers.
Inhalt
Auszug

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Source: https://habr.com/ru/post/de391023/