Série de livres "Pop Science"

Bonjour à tous! Nous avons ouvert une nouvelle série de livres «Pop Science» avec les nouveautés suivantes:

1. Peur de la physique. Cheval sphérique dans le vide : le livre légendaire de Lawrence Krauss est traduit dans 12 langues du monde et écrit pour des personnes qui ont peu ou pas de connaissances en physique afin de vaincre leur peur de cette science. "Fear of Physics" est une histoire vivante, directe, respectueuse et fascinante sur tout, de l'eau bouillante aux fondements de l'univers. Le livre est rempli d'histoires drôles et d'exemples illustratifs qui vous permettent de comprendre les subtilités les plus complexes des théories scientifiques modernes.

2. Le paradoxe. Les neuf grands mystères de la physique: qu'est-ce qu'un paradoxe? C'est un phénomène qui, à première vue, semble incompréhensible d'un point de vue scientifique ou logique. Pendant des siècles, la science a été confrontée à des paradoxes, dont beaucoup l'ont considérablement avancée. Les paradoxes décrits par l'auteur du livre, le professeur Al-Khalili, concernent la physique et l'astronomie. Ils ont dérouté bon nombre des plus grands penseurs et scientifiques.
Un chat peut-il être à la fois vivant et mort en même temps? Achille ne dépassera-t-il jamais vraiment une tortue, quelle que soit la vitesse à laquelle il court? Comment une personne peut-elle avoir dix ans de plus que son propre frère jumeau? Après avoir lu ce livre, vous obtiendrez un vrai plaisir intellectuel et même une illumination!



Peur de la physique. Cheval sphérique dans le vide
Publié par Lawrence Krauss

Lorsque quelqu'un à la fête découvre que je suis physicien, il change immédiatement de sujet de conversation ou commence à me poser des questions sur le Big Bang, d'autres univers, des moteurs ultra légers, des quarks, des supraconducteurs, des supercordes ou des supercolliders. Même ceux qui admettaient honnêtement qu'ils n'aimaient pas la physique à l'école et ne le regrettaient jamais, écoutaient souvent des histoires de phénomènes mystiques se produisant à la pointe de la science, comme s'ils étaient ensorcelés. La physique moderne traite de la solution de nombreux problèmes cosmiques, que toute personne pense d'une manière ou d'une autre. Cependant, la physique semble souvent complexe, inaccessible à la compréhension de la magie, ouverte uniquement aux initiés, car de nombreuses études se situent dans des domaines très éloignés de leur expérience quotidienne.

Mais il y a un obstacle plus sérieux qui empêche beaucoup de comprendre ce que fait la physique moderne. L'approche physique pour résoudre les problèmes et le langage utilisé par les physiciens ne sont pas utilisés par la plupart des gens dans la vie quotidienne. Pour les observateurs privés d'une vision particulière du monde inhérente aux physiciens, le zoo hétéroclite des phénomènes physiques semble incompréhensible, et souvent effrayant.

Afin de présenter la physique moderne au lecteur dans ma compréhension, j'ai décidé de ne pas me concentrer sur la description de théories physiques spécifiques, mais de parler des outils utilisés par les physiciens dans leur travail. Si quelqu'un veut évaluer l'état actuel de la science physique à la fois du point de vue de l'activité intellectuelle humaine et du point de vue de son rôle dans l'élaboration de notre image moderne du monde, il est beaucoup plus facile de le faire avec un contexte initial qui permet de comprendre comment toute cette science fonctionne. Ce livre n'est pas tellement un manuel sur la survie dans la jungle, mais un guide sur ce que vous devez emporter avec vous lors d'une randonnée, comment contourner les rochers dangereux, où vous pourrez profiter de belles vues et comment rentrer chez vous en toute sécurité.

Les physiciens eux-mêmes ne peuvent poursuivre la recherche moderne que parce qu'ils sont principalement guidés par les mêmes quelques principes fondamentaux que nous utilisons pour étudier la vie quotidienne. La théorie physique est actuellement engagée dans des phénomènes se produisant à des échelles spatio-temporelles différant de plus de six à dix ordres de grandeur - cela signifie que le rapport des tailles des plus grands objets étudiés par les physiciens aux plus petits est exprimé par un nombre composé de un et 60 zéros. Les études expérimentales, cependant, s'étendent à une gamme un peu plus petite. Néanmoins, dans le contexte de tout ce zoo, la description de tout phénomène faite par un physicien est généralement compréhensible pour un autre, car elle n'utilise pas plus d'une douzaine de concepts de base.Aucun autre domaine de la connaissance humaine n'est aussi vaste et en même temps si facilement formalisé.

En partie pour cette raison, mon livre est si mince. Les outils que les physiciens utilisent sont peu nombreux, et bien que les maîtriser parfaitement nécessite un diplôme, juste pour comprendre comment ils fonctionnent ne nécessite pas un tome lourd. Dans chacun des six chapitres (bien sûr, si vous achetez ce livre), vous trouverez une discussion sur l'une des idées clés qui guident les physiciens dans leur recherche scientifique. Pour illustrer ces idées, j'ai pris des exemples, dans chacun desquels, comme un musicien jouant une gamme, je passe des bases aux sommets. La sélection d'exemples peut sembler éclectique, mais en me concentrant au début du chapitre sur où nous en sommes, j'essaie d'amener le lecteur à comprendre où nous allons à la fin.

De plus, c'est pour cette raison que j'ai pris la liberté d'introduire les concepts les plus modernes. Certains lecteurs pousseront un soupir de soulagement lorsqu'ils rencontreront des idées familières, même si pour certains, ils peuvent ne pas sembler tout à fait compréhensibles. Certains des concepts présentés, étant fondamentaux, n'ont en même temps jamais été présentés auparavant dans la littérature populaire. Mais cela n'a pas d'importance. Je ne vais pas tester de nouvelles techniques didactiques pour vous. Je voudrais donner au lecteur un avant-goût de la physique plutôt que de son contenu. Je pense que pour les non-scientifiques, la compréhension de la physique est plus importante que la connaissance de ses applications spécifiques.

Plus important encore, en physique, il existe de merveilleuses connexions entre les fragments individuels d'une image du monde qui se trouvent sous la surface d'une peinture. Ce sont ces liens qui forment le tissu de la physique. Il n'y a pas de plus grande joie pour un scientifique que de découvrir une autre connexion de ce type et de la tester expérimentalement. En fin de compte, cela fait de la physique une science, et si vous la prenez au sérieux, vous aurez des perspectives vraiment illimitées.

Enfin, je tiens à souligner que la physique est la même activité intellectuelle créatrice de l'homme que l'art et la musique. La physique constitue notre expérience culturelle. Je ne prétends pas juger lequel des patrimoines culturels modernes sera le plus demandé par les générations futures, mais je suis sûr qu'ignorer l'aspect culturel de notre tradition scientifique serait une grave erreur. En fin de compte, c'est la science qui forme notre idée du monde qui nous entoure et notre place en lui. L'analphabétisme scientifique est aujourd'hui identique à l'absence de culture. Et la principale vertu de l'activité culturelle - que ce soit l'art, la musique, la littérature ou la science - est l'enrichissement de nos vies. À travers la culture, nous expérimentons la joie, l'excitation, percevons la beauté, nous familiarisons avec les secrets de l'univers. La seule chose qui, à mon avis,distingue vraiment la science des autres choses sur cette liste, c'est un niveau d'éducation plus élevé nécessaire pour en profiter. Pour la plupart des physiciens, la principale justification personnelle de leurs activités est simplement le plaisir, la joie de découvrir de nouvelles lois et un sens de la beauté, qui se manifestent par une combinaison de la variété des phénomènes du monde physique et de la simplicité des lois qui le sous-tendent. Ainsi, avec la permission d'Erika Yong, ce livre est consacré à la question: une personne ordinaire est-elle capable de surmonter les préjugés physiques pour tirer un réel plaisir de la physique? Je l'espère.joie de la découverte de nouvelles lois et d'un sens de la beauté, se manifestant dans une combinaison de la diversité des phénomènes du monde physique et de la simplicité des lois qui le sous-tendent. Donc, avec la permission d'Erica Yong, ce livre est consacré à la question: une personne ordinaire est-elle capable de surmonter les préjugés pour tirer un réel plaisir de la physique? Je l'espère.joie de la découverte de nouvelles lois et d'un sens de la beauté, se manifestant dans une combinaison de la diversité des phénomènes du monde physique et de la simplicité des lois qui le sous-tendent. Donc, avec la permission d'Erica Yong, ce livre est consacré à la question: une personne ordinaire est-elle capable de surmonter les préjugés pour tirer un réel plaisir de la physique? Je l'espère.

Le livre peut être trouvé plus en détail sur le site Web de l'éditeur
Contenu
Extrait
Le livre est disponible uniquement sous forme papier.

Paradoxe. Neuf grands mystères de la physique
Auteur: Jim Al-Khalili Les

paradoxes apparaissent devant nous dans toute sa diversité. Alors que certains d'entre eux sont des tâches logiques simples avec peu de potentiel de recherche, un paradoxe différent peut se révéler être la pointe de l'iceberg de toute une industrie scientifique. Beaucoup peuvent être résolus par une analyse minutieuse des hypothèses qui les sous-tendent (une ou même plusieurs peuvent être fausses). À strictement parler, de tels paradoxes ne doivent pas du tout être appelés ainsi, car la tâche à laquelle une solution a été trouvée ne peut plus être considérée comme un paradoxe.

Un vrai paradoxe est un énoncé qui mène à un cercle vicieux (argumentation circulaire qui se contredit) ou décrit une situation impossible du point de vue de la logique. Mais il y a une tendance à utiliser le mot «paradoxe» dans un contexte plus large, y compris ce que je préfère appeler le paradoxe imaginaire. Ces puzzles ont une solution. Parfois, ces paradoxes contiennent une astuce ou un geste délicat qui devrait spécifiquement conduire le lecteur ou l'auditeur à quitter la bonne voie. Il vaut la peine de révéler cette astuce - et la contradiction ou l'absurdité logique disparaît. Une autre version du paradoxe imaginaire est l'énoncé et les conclusions qui en découlent, qui, bien qu'initialement absurdes ou du moins contradictoires à l'intuition, cessent de paraître comme tels,même si leurs conséquences semblent encore quelque peu imprévues.

De plus, il existe une catégorie de paradoxes en physique. Tous (ou presque tous) ces paradoxes peuvent être résolus à l'aide de connaissances scientifiques fondamentales. C'est à propos de ce genre de paradoxe que je veux parler dans un livre.

Alors, regardons d'abord brièvement ce qu'est un véritable paradoxe logique, juste pour comprendre ce que je ne vais pas vous dire ici. Le vrai paradoxe est une déclaration formulée de telle manière qu’un cercle vicieux se forme et qu’il n’y ait vraiment aucune issue.

Voici, par exemple, une simple déclaration: "Cette déclaration est fausse." Je pense qu'à la première lecture, ces mots semblent assez simples. Mais réfléchissez au sens de cette phrase dès que vous en plongerez dans les conséquences - un paradoxe logique deviendra apparent. Trois mots simples peuvent-ils provoquer un vrai mal de tête? Si c'est le cas, je dirais qu'il s'agit d'une drôle de douleur, paradoxale en soi, que vous partagerez sans aucun doute avec un plaisir sadique en famille et entre amis.

Comme vous pouvez le voir, la déclaration que «cette déclaration est fausse», se déclarant un mensonge, en soi devrait être un mensonge, et donc, ce n'est pas faux - dans ce cas, c'est vrai, ce qui signifie qu'il est en fait faux, ce qui signifie que ce n'est pas faux - et ainsi de suite dans un cercle infini.

Il existe de nombreux paradoxes de ce type, mais ce livre ne les concerne pas.

Au lieu de cela, je vais vous parler de mes puzzles préférés et des puzzles de la science, chacun étant connu comme un paradoxe, mais en examinant attentivement le problème sous l'angle droit, on ne peut plus appeler un paradoxe. Bien qu'au départ, ils contredisent le bon sens, chaque fois qu'il s'avère qu'un aspect subtil de la physique n'est pas pris en compte dans leur argumentation, en tenant compte de ce qui, nous assommons l'un des piliers sur lesquels repose le paradoxe, et tout son magnifique bâtiment s'effondre . Malgré les solutions trouvées, nombre d'entre elles continuent à être qualifiées de paradoxes. En partie à blâmer pour cela est la triste renommée qu'ils ont acquise lors de leur première formulation (avant de découvrir où réside l'erreur). En plus de les présenter de cette façon, nous obtenons des outils utiles,par lequel les scientifiques comprennent des idées assez complexes. Une autre chose est que les résoudre donne beaucoup de plaisir.

À première vue, la plupart des énigmes dont nous parlerons donnent vraiment une impression de parodocks réels et non imaginaires. Voici le truc. Prenons, par exemple, une version simplifiée du célèbre paradoxe du voyageur temporel: que se passe-t-il si vous remontez dans le temps et tuez une version plus jeune de vous-même? Qu'est-ce qui va vous arriver, tueur? Sortez-vous de la réalité parce que vous ne vous êtes pas permis de grandir? Dans ce cas, vous n'avez toujours pas atteint l'âge auquel vous êtes devenu un tueur voyageant dans le temps; qui a ensuite tué la version la plus jeune de vous? Aîné, vous avez un alibi sans faille: vous n'avez jamais été un wali! Donc, si vous n'avez pas vécu pour voyager dans le temps et vous tuer, vous n'avez pas tué le plus jeune vous-même, ce qui signifie que vous avez survécu jusqu'à l'âge où vous êtes retourné dans le temps et vous êtes tué, alors vous l'avez fait,cela signifie que vous n'avez pas vécu - et ainsi de suite. Cela ressemble à un paradoxe logique idéal. Les physiciens n'ont pas encore complètement exclu la possibilité d'un voyage dans le temps, bien sûr, seulement en théorie. Alors, comment sortir du cercle vicieux de ce paradoxe? Je discuterai de ce cas particulier au chapitre 7.

Tous les paradoxes imaginaires ne nécessitent pas de connaissances scientifiques pour être résolus. Pour le démontrer, j'ai consacré le chapitre 1 à quelques paradoxes imaginaires qui peuvent être résolus en utilisant uniquement le bon sens et la logique. Qu'est-ce que je veux dire? Imaginez un simple paradoxe statistique dans lequel il est assez facile de tirer une conclusion incorrecte basée sur la corrélation de base: on sait que dans les villes avec un grand nombre d'églises, les taux de criminalité sont généralement plus élevés. Cela semble plutôt paradoxal, à moins que vous ne pensiez que l'église encourage le crime et l'anarchie, ce qui semble plutôt douteux quelle que soit votre attitude envers la religion et la moralité. Mais la réponse est très simple. Pour les villes à forte population, un nombre plus élevé d'églises et des taux de criminalité absolus plus élevés sont naturellement caractéristiques.

Le fait que B découle de A et C découle de A ne signifie pas que C découle de B et vice versa.

Voici un autre exemple d'un puzzle simple, qui en première lecture semble paradoxal, mais l'explication élimine ce paradoxe. Il m'a été présenté il y a plusieurs années par mon collègue et ami proche, professeur de physique écossais. Il a dit que "chaque Ecossais venant du sud de l'Angleterre augmente le QI moyen des deux pays". Le résultat est le suivant: puisque tous les Écossais prétendent être plus intelligents que les Britanniques, chaque Écossais vivant en Angleterre augmentera le QI moyen de ses habitants, mais quitter l'Écosse est une entreprise si stupide que seuls les Écossais les plus stupides le feront, QI moyen le plus élevé d'Écosse. Comme vous pouvez le voir, à première vue, cette affirmation semble plutôt paradoxale,cependant, grâce à un raisonnement logique simple, une excellente solution est trouvée - bien que peu convaincante du point de vue des Britanniques, bien sûr.

Après avoir pris un peu de plaisir dans le chapitre 1 en examinant quelques paradoxes bien connus qui peuvent être résolus sans l'aide de la science, nous passerons à neuf paradoxes physiques que j'ai sélectionnés pour vous. Après avoir formulé un autre paradoxe, je vais révéler sa vraie nature. Je montrerai comment les paradoxes se dissipent comme la fumée, il suffit d'exposer la logique sous-jacente, qui s'avère erronée, ou d'expliquer pourquoi en fait ils ne sont pas un problème. Tous ces paradoxes sont assez intéressants parce qu'ils fournissent de la nourriture à l'esprit et aussi parce qu'ils ont une solution. Pour que le paradoxe cesse d'être un paradoxe, vous devez savoir où chercher, où chercher le talon d'Achille, qui peut être soigneusement sondé, armé d'une compréhension approfondie de la science.

Les noms de certains paradoxes vous sont familiers. Par exemple, le paradoxe du chat Schrodinger est que l'animal malheureux a été enfermé dans une boîte hermétique, et jusqu'à ce que nous l'ouvrions, le chat sera à la fois vivant et mort. Le démon Maxwell, moins connu mais toujours familier à beaucoup, est une créature mythique assise dans une autre boîte scellée; il semble pouvoir violer la seconde loi de la thermodynamique en ordonnant le contenu de cette boîte. Pour comprendre ces paradoxes et leurs solutions, une préparation scientifique est nécessaire. Je me suis donc donné pour tâche de vous présenter ces idées scientifiques aussi clairement et sans tracas que possible, afin que vous puissiez en apprécier les conclusions sans plonger dans les profondeurs de l'analyse mathématique, de la thermodynamique et de la mécanique quantique.

Dans ce livre, j'ai également rassemblé plusieurs paradoxes du cours universitaire de théorie de la relativité, que j'enseigne depuis 14 ans. Par exemple, les idées d'Einstein sur l'espace et le temps sont devenues un terrain fertile pour des énigmes logiques telles que le paradoxe des poteaux et des hangars (également connu sous le nom de paradoxe des granges et des poteaux), le paradoxe des jumeaux et le paradoxe du grand-père tué. Dans d'autres paradoxes, par exemple, ceux concernant le chat et le démon, selon certains, il est grand temps de mettre un terme au sentiment d'accomplissement.

Lorsque j'ai sélectionné des candidats pour ma liste des plus grands mystères de la physique, je n'ai pas voulu énoncer les problèmes scientifiques les plus importants non résolus (quelle est la nature de la matière noire et de l'énergie qui constituent 95% de l'univers, ou ce qui s'est passé (le cas échéant) avant le Big Bang). Ce sont des questions extrêmement difficiles et profondes - les scientifiques doivent encore trouver leur solution. Certaines de ces énigmes (par exemple, la composition de la matière noire, qui représente la majeure partie de la masse des galaxies), pourraient bien être résolues dans un proche avenir si nous continuons à faire de nouvelles découvertes passionnantes en utilisant des accélérateurs de particules comme le Grand collisionneur de hadrons. D'autres énigmes, telles qu'une description précise de ce qui s'est passé avant le Big Bang, peuvent ne jamais être résolues.

Ce que je voulais réaliser dans ce livre était de compiler un échantillon assez large et raisonnable. Tous les paradoxes dont nous allons parler sont liés à des questions profondes de la nature du temps et de l'espace, ainsi qu'aux caractéristiques de l'Univers à très grande et très petite échelle. Certains d'entre eux prédisent des théories qui à première vue semblent très étranges, mais deviennent plus claires si vous comprenez soigneusement les idées qui les sous-tendent. Voyons si nous pouvons mettre un terme à tous ces paradoxes et, ce faisant, cher lecteur, nous aurons beaucoup de plaisir à élargir nos horizons.

Le livre peut être trouvé plus en détail sur le site de l'éditeur Extrait du
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Source: https://habr.com/ru/post/fr391023/