Książka o teorii względności

Witold Kruczek, Jędrzej Stanisławek

Osoby z pokolenia obecnych doktorantów i młodych doktorów hasło "Kruczek" jednoznacznie kojarzy się z trzema-czterema latami łez wypłakanych w liceum nad niebieskim (lub czerwonym!) dwutomowym zbiorem zadań z fizyki, który stał się drzwiami otwierającymi drogę do zrozumienia tej dziedziny nauki. Rola tego zbioru była dla nas jako uczniów wręcz symboliczna - dlatego zdobyta na studiach informacja, że "Kruczek" to nie tylko nazwa zbioru, ale że jego autor to żywa postać, emerytowany pracownik Politechniki Warszawskiej, była zaskakująca. [...] Na początku 2022 roku na Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej nadarzyła się okazja, aby z dr. Witoldem Kruczkiem spotkać się osobiście - zorganizowaliśmy obchody jego setnych urodzin! Podczas spotkania widać było, że wśród przybyłych darzony jest wielkim szacunkiem - wśród studentów z lekkim niedowierzaniem, że właśnie rozmawiają z człowiekiem urodzonym w czasach, o których pisało się sprawdziany na lekcjach historii, walczącym w II wojnie światowej, gdy był w ich wieku, a wśród profesorów padały podziękowania za świetną dydaktykę, którą im zapewniał, gdy byli studentami. Według ich relacji sale wykładowe na zajęciach z dr. Kruczkiem zawsze były wypełnione, ponieważ z niezwykłą energią prezentował fizykę w praktyce - poprzez pokazy i doświadczenia. [...] Książka o szczególnej teorii względności Witolda Kruczka miała swego poprzednika w języku francuskim. Podczas wykładów w Algierii dr Kruczek napisał skrypt w postaci maszynopisu. Niektóre rysunki pochodzą z tamtego opracowania. Kilka lat temu podjął się rozszerzenia wcześniejszej wersji, jednak nie trafiło ono wówczas do druku. Na przeszkodzie stanęła epidemia, brak zewnętrznego wsparcia, po części wahania samego dr. Kruczka. Opóźnienie, o którym mowa, miało swoje negatywne następstwo: utrudniło korektę tekstu. Dr Kruczek ma obecnie kłopoty ze wzrokiem. Mimo wszystko problem korekty udało się rozwiązać. Jędrzej Stanisławek Książka ta została napisana na podstawie moich wykładów z Podstaw Fizyki, które prowadziłem w latach 1970/1980 na wydziałach Elektroniki, Mechaniki Energetyki i Lotnictwa (tzw. MEiL) i Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej (tzw. FTiMS) Politechniki Warszawskiej oraz zajęć seminaryjnych, które organizowali moi studenci L'Ecole Nationale Politechnique w Algierze w latach 1985-1991. Wykładałem tam Mechanikę Ośrodków Ciągłych zaś seminaria z Teorii Względności prowadzone były nadprogramowo z powodu wielkiego zainteresowania i na prośbę studentów. Chciałbym tu zwrócić uwagę na pewien fakt, który w istotny sposób zaważył na tej książce. Chodzi mianowicie o to, że już na samym początku wykładów umówiłem się ze studentami, że każdy z nich ma prawo w każdej chwili przerwać mi wykład i zadać pytanie i prosić o lepsze i głębsze objaśnienie omawianego problemu. Ogromna liczba pytań - niekiedy mających już twórczą cechę - zmuszała mnie do bardzo wnikliwego i głębokiego opracowania nie tylko treści, ale i dydaktycznej formy tematu. Teoria względności obfituje w pojęcia, sprzeczne z codziennym doświadczeniem człowieka, który z tą piękną teorią się spotyka po raz pierwszy. Wymaga ona od uczącego się całkowitej przebudowy wyobraźni fizycznej... Teoria względności jest w swej istocie teorią geometryczną, gdy - przynajmniej do dziś - uczniowie przez cały czas wdrażani są do myślenia wyłącznie analitycznego i nie wymaga to odnoszenia się geometrycznego. Mając to na uwadze, umieściłem w książce wiele rysunków, które mają na celu poruszyć wyobraźnię czytelnika i spowodować, że zobaczy on w fizyce, oprócz związków przyczynowo-skutkowych przedstawionych w pięknych równaniach różniczkowych Newtona, Lagranga, Hamiltona, wymagającą myślenia analitycznego geometrię, która przenika całą fizykę i która pozwala nam zobaczyć boską logikę całej jej konstrukcji. Witold Kruczek

Kwantowa rzeczywistość. W poszukiwaniu prawdziwego znaczenia mechaniki kwantowej

Jim Baggott

Książka Jima Baggotta to uwzględniające najnowsze osiągnięcia kompendium opisujące nasz obecny sposób pojmowania teorii kwantowej. A także całą długą drogę, jaką do takiej właśnie interpretacji doszliśmy, starając się znaleźć odpowiedzi na pytania o to, co właściwie teoria kwantowa mówi nam o rzeczywistości. Czy świadomość ma wpływ na wynik naukowego eksperymentu? Czy funkcja falowa istnieje naprawdę, czy jedynie opisuje prawdopodobieństwo? A jeśli jest czymś rzeczywistym to czy w chwili, gdy otwieramy pudełko z nieszczęsnym kotem, dochodzi do jej kolapsu, czy rozgałęzienia, wskutek którego powstaje kolejny wszechświat? Wszystkich, którzy zadawali sobie kiedykolwiek podobne pytania, autor zachęca, by wraz z nim przyjrzeli się fascynującej grze - grze teorii, która prowadzi do pełniejszego zrozumienia natury świata. Jim Baggott jest wielokrotnie nagradzanym autorem książek popularnonaukowych, byłym wykładowcą Uniwersytetu w Reading. Publikuje artykuły w "New Scientist" i "Nature". W Polsce ukazały się jego książki: "Teoria kwantowa. Odkrycia, które zmieniły świat", "Higgs. Odkrycie boskiej cząstki", "Pożegnanie z rzeczywistością. Jak współczesna fizyka odchodzi od poszukiwania naukowej prawdy", "Początek. Naukowa historia stworzenia" oraz "Masa. Od greckich atomów do pól kwantowych".

Kwintesencja wszystkiego. Dwanaście eksperymentów, które zmieniły nasz świat

Suzie Sheehy

Magiczna podróż po wielkich eksperymentach definiujących najbardziej niesamowite stulecie w historii fizyki Od tysiącleci ludzie zadają pytania dotyczące natury materii. W XX wieku ciekawość ta doprowadziła do bezprecedensowego wybuchu odkryć naukowych, które zmieniły bieg historii. W książce Kwintesencja wszystkiego Suzie Sheehy przedstawia sylwetki ludzi, którzy dzięki połączeniu geniuszu, wytrwałości i szczęścia przeprowadzili te przełomowe eksperymenty: od fizyków, którzy szybowali balonami na ogrzane powietrze w poszukiwaniu nowych cząstek, po nieoczekiwane odkrycie promieni rentgenowskich w niemieckim laboratorium. Autorka pokazuje równocześnie, w jaki sposób te eksperymenty wpłynęły na niezliczone aspekty naszego dzisiejszego życia. Radio, telewizja, chipy w naszych smartfonach, skanery MRI, sprzęt radarowy i kuchenki mikrofalowe, żeby wymienić tylko kilka: wszystko to było możliwe dzięki naszej determinacji, aby zrozumieć i kontrolować to, co widoczne dopiero pod mikroskopem. Po lekturze tej książki na nowo zakochałem się w fizyce. Dbałość Sheehy o szczegóły widać na każdej stronie, a jednak w sposobie, w jaki podkreśla pasję, zapał, pomysłowość i ostatecznie czysty triumf nauki w odkrywaniu tajemnic natury, widać niezwykłą lekkość. Jim Al-Khalili, autor Radości nauki

Laboratorium optyki falowej

Andrzej Kołodziejczyk, Agnieszka Siemion, Maciej Sypek

Skrypt zawiera opis podstawowych ćwiczeń laboratoryjnych dotyczących zagadnień z zakresu optyki falowej, takich jak: obrazowanie w ramach optyki geometrycznej i falowej, interferencja i koherencja światła (doświadczenie Younga przy oświetleniu laserowym, światłem quasi-monochromatycznym lampy gazowej i światłem białym, interferometr Michelsona, interferometr Macha-Zehndera), dyfrakcja światła (strefy Fresnela, plamka Poissona, kamera otworkowa - camera obscura, siatka dyfrakcyjna, zjawisko samoobrazowania, dyfrakcja Fraunhofera i jej zastosowanie w dyfraktometrii, twierdzenie o skalowaniu w ramach dyfrakcji Fresnela), holografia (holografia klasyczna - zapis siatki dyfrakcyjnej i hologram Fresnela płaskiego obiektu dyfuzyjnego, holografia syntetyczna – płytki strefowe i hologram Fouriera zaprojektowanego numerycznie obiektu dwuwymiarowego, holografia cyfrowa – zapis i odtworzenie hologramu cyfrowego).  Prezentowane ćwiczenia obejmują podstawowe pomiary, których zadaniem jest weryfikacja doświadczalna opisu teoretycznego bądź ilustracja praktycznego zastosowania omawianego zjawiska. Część zaproponowanych eksperymentów można przeprowadzić w skromniej wyposażonych laboratoriach, na przykład w szkołach podstawowych i ponad podstawowych na lekcjach przyrody i fizyki lub na kółkach zainteresowań.

Mała księga kosmologii

Lyman Page

Wyprawa do granic wszechświata i granic kosmologii W każdej sekundzie z samych krawędzi obserwowalnego wszechświata dociera do nas słabe promieniowanie – relikt burzliwej młodości kosmosu – zwane mikrofalowym promieniowaniem tła. W Małej księdze kosmologii czołowy badacz tego promieniowania Lyman Page zabiera nas w oszałamiającą podróż po naszej obecnej wiedzy o rozmiarach, budowie i początkach uniwersum. Łącząc najnowsze ustalenia kosmologii obserwacyjnej z przystępnie wprowadzanymi koncepcjami fizycznymi, Page wyjaśnia, jak na podstawie drobnych nieregularności mikrofalowego promieniowania tła kosmologom udało się precyzyjnie zrekonstruować historię kosmosu, ustalić jego kształt, skład, strukturę i tempo ekspansji. Z perspektywy tej wiedzy, zebranej w tzw. standardowym modelu kosmologicznym, widać jednak wyraźnie, jak wiele wciąż nie rozumiemy. Docierając do granic kosmologii, Page dobitnie ukazuje, że przed nami jeszcze mnóstwo fascynujących odkryć.

Mechanika kwantowa. Teoretyczne minimum

Leonard Susskind

Drugi tom serii autorstwa Leonarda Susskinda. Pierwszy, Teoretyczne minimum, dotyczył mechaniki klasycznej. Mechanika kwantowa. Teoretyczne minimum to książka dla wszystkich, którzy kiedykolwiek zastanawiali się nad tym, jak bardzo niezrozumiała jest mechanika kwantowa. Autor dostarcza narzędzi, które nie tylko umożliwiają zapoznanie się ze sposobem myślenia fizyków o mechanice kwantowej, lecz także dają praktyczną podstawę, by o własnych siłach pogłębiać wiedzę i poszerzać umiejętności. A wszystko to z charakterystyczną dla Leonarda Susskinda lekkością, błyskotliwością i poczuciem humoru!  To właśnie prawdziwa mechanika kwantowa. Leonard Susskind wyjaśnia najbardziej skomplikowane aspekty naszej rzeczywistości z zachwycającą jasnością. Jeśli chcesz wiedzieć, w jaki sposób fizycy myślą o świecie, ta książka stanowi najlepszy początek. Sean Carroll, fizyk, autor Cząstki na końcu Wszechświata   i Stąd do wieczności i z powrotem  Leonard Susskind  profesor fizyki teoretycznej katedry im. Felixa Blocha w Stanford University, jeden z twórców teorii strun. Susskind jest członkiem Academy of Sciences oraz American Academy of Arts and Sciences, a także laureatem licznych nagród, w tym przyznawanej przez American Institute of Physics nagrody dla autorów najlepszych publikacji popularnonaukowych. Autor Kosmicznego krajobrazu, Bitwy o czarne dziury i Teoretycznego minimum.  Art Friedman  inżynier oprogramowania i wieczny student fizyki, słuchacz wykładów Leonarda Susskinda.

Między fizyką a filozofią. Filozofia przyrody i filozofia fizyki w pismach Mariana Smoluchowskiego

Jan Grzanka

Marian Smoluchowski jest jednym z najczęściej cytowanych polskich naukowców – Web of Science określa liczbę cytowań jego prac w okresie od 1894 do 2014 roku na 7235 (Maria Curie-Skłodowska była w tym czasie cytowana 1582 razy). Regularnie przywoływane są równania dotyczące teorii procesów stochastycznych, a równanie ciągłości Smoluchowskiego stosowane jest w opisach procesów sedymentacji i koagulacji. Jego badania dotyczące ruchów Browna przyczyniły się do triumfu teorii atomistycznej w fizyce. Dzięki ich wykorzystaniu Richard Zsigmondy, Jean Perrin i Theodor Svedberg otrzymali w latach 1925–1926 Nagrody Nobla. Książka przedstawia wkład polskiego fizyka w naukę oraz filozofię, zwłaszcza w filozofię przyrody. Badania Smoluchowskiego dotyczące przyczyny i przypadku doprowadziły do wprowadzenia rachunku prawdopodobieństwa do fizyki. Jego teoria kryterium użyteczności odpowiada na pytania, jak rozwija się nauka i jak weryfikujemy hipotezy oraz teorie. Udowadnia, że użyteczność jest kategorią uniwersalną i odnosi się do wszystkich aspektów funkcjonowania człowieka w świecie przyrody. Jan Grzanka – uzyskał tytuł doktora na Wydziale Filozofii Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego Jana Pawła II. Absolwent Wydziału Hydrotechniki Politechniki Gdańskiej i Wydziału Nauk Społecznych (na kierunku filozofia) Uniwersytetu Gdańskiego, a także Studiów Podyplomowych w Szkole Filozofii Tadeusza Gadacza Collegium Civitas. Członek Pomorskiego Towarzystwa Filozoficzno-Teologicznego i Polskiego Towarzystwa Filozoficznego, wiceprezes Polskiego Towarzystwa Szekspirowskiego, redaktor naczelny Universitas Gedanensis.

Mikrokalorymetryczne badania przemian konformacyjnych albuminy poddanej działaniu wybranych czynników fizykochemicznych

Anna Michnik

W pracy przedstawiono i przedyskutowano wyniki badań przemian strukturalnych surowiczej albuminy ludzkiej i wołowej, przebiegających pod wpływem kontrolowanego wzrostu temperatury w roztworach wodnych. Zastosowanie wysokiej jakości czułego mikrokalorymetru pozwoliło prześledzić subtelne zmiany zachodzące w białku pod wpływem takich czynników środowiskowych, jak radiowe (RF) i ultrafioletowe (UV) promieniowanie elektromagnetyczne. Udokumentowano występowanie różnic w przebiegu termicznego rozfałdowania albuminy wolnej i zawierającej kwasy tłuszczowe, reakcji obydwu form białka na promieniowanie UV oraz w wiązaniu denaturantów (etanolu). Połączenie danych kalorymetrycznych z odpowiednim modelem matematycznym pozwoliło scharakteryzować założony proces termicznej denaturacji trójdomenowego białka, jakim jest albumina.