เจ็ดบทเรียนสั้น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์ - รีวิวหนังสือ

• อาจ 10, 2024

บทเรียน และ ฟิสิกส์ อยู่ในชื่อเรื่อง แต่อย่าตกใจ แม้ว่า Carlo Rovelli นั้นเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี แต่เขาก็ไม่ได้บรรยายให้ผู้อ่านฟัง เขาแบ่งปันความเข้าใจของเขาเกี่ยวกับเอกภพที่แปลกประหลาดของฟิสิกส์ยุคใหม่ในฐานะมนุษย์ที่มีปรัชญาและมีบทกวีอยู่ในจิตวิญญาณของเขา

หากคุณพบฟิสิกส์ในโรงเรียนคุณอาจพบว่ามันคณิตศาสตร์ลึกลับและโลกีย์ แต่ เจ็ดบทเรียนสั้น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์ ไม่เป็นเช่นนั้น เป็นการตีความของความคิดที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ยุคใหม่และที่ของเราในจักรวาลนี้ งานทางวิทยาศาสตร์ของ Carlo Rovelli อยู่ในสาขาของ แรงโน้มถ่วงควอนตัมแต่เขาได้สอนสัมพัทธภาพทั่วไปมาหลายปีแล้วรวมทั้งประวัติศาสตร์และปรัชญาวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Aix-Marseille ทางใต้ของฝรั่งเศส

มัน คือ สั้น
ชื่อพูดว่า สั้น และนั่นคือสิ่งที่คุณได้รับ มันยาวแปดสิบหน้าพร้อมกับแบบอักษรที่อ่านได้น่ายกย่อง แต่ละบทเป็นการขยายตัวของบทความ Rovelli เขียนสำหรับหนังสือพิมพ์วันอาทิตย์ เขาพูดว่า:
บทเรียนเหล่านี้เขียนขึ้นสำหรับผู้ที่รู้เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีอะไรเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ พวกเขาช่วยกันสร้างภาพรวมอย่างรวดเร็วของแง่มุมที่น่าสนใจที่สุดของการปฏิวัติครั้งยิ่งใหญ่ที่เกิดขึ้นในวิชาฟิสิกส์ในศตวรรษที่ยี่สิบและจากคำถามและปริศนาที่การปฏิวัติครั้งนี้เปิดขึ้น

สองทฤษฎีที่ยอดเยี่ยม แต่มีปัญหา
กว่าครึ่งของหนังสือเล่มนี้เกี่ยวข้องกับสองความสำเร็จที่ยอดเยี่ยมของศตวรรษที่ 20 - ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein และกลไกควอนตัม สัมพัทธภาพเกี่ยวข้องกับโครงสร้างอันยิ่งใหญ่ของจักรวาลในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมดำดิ่งสู่โลกอลิซในดินแดนมหัศจรรย์แห่งสิ่งเล็กน้อยที่สุดในทุกสิ่งที่สร้างขึ้น

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
Lev Landau นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่เรียกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป "สวยที่สุดของทฤษฎี" และ Rovelli concrurs

สำหรับไอแซกนิวตันพื้นที่ว่างเปล่ายกเว้นวัตถุในนั้นเช่นดาวและดาวเคราะห์ วัตถุเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อกันผ่านแรงโน้มถ่วง นิวตันเองก็ไม่ได้มีความสุขกับพลังที่ทำหน้าที่ทันทีแม้ในระยะทางไกล แต่สมการของเขาทำงานได้และไม่มีใครรู้วิธีที่จะใช้มันต่อไป จนกระทั่งไอน์สไตน์

ความเข้าใจอันลึกซึ้งของไอน์สไตน์ทำให้เขาสรุปได้ว่าพื้นที่ไม่ใช่สิ่งใดและแรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรง อวกาศมีสสารและมันแปรปรวนจากการมีอยู่ของสสาร เมื่อสสารโค้งพื้นที่สิ่งที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศไปตามความโค้งเป็นสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในการติดตามงาน การดัดของอวกาศรอบดาวฤกษ์สรุปไว้ในสมการเดียวในหนังสือ

อย่างเมตตากรุณา Rovelli เชิญเราเพียงชื่นชมความเรียบง่ายสง่างามของสมการโดยไม่จำเป็นต้องเข้าใจ อย่างไรก็ตามฉันจะต้องไม่เห็นด้วยกับการยืนยันของเขาว่ามันต้องใช้ความมุ่งมั่นและความพยายามน้อยลงในการ“ เรียนรู้เทคนิคในการอ่านและใช้สมการนี้” กว่า“ เพื่อชื่นชมความงามที่หายากของวงสตริงเบโธเฟนตอนปลาย” ฉันคิดว่าฉันจะชื่นชมเบโธเฟนมานานก่อนที่ฉันจะสามารถใช้สมการของ Einstein ได้

กลศาสตร์ควอนตัมและอนุภาค
อนุภาคพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีอยู่ในโลกควอนตัมที่แปลกประหลาด องค์ประกอบพื้นฐานเหล่านี้อธิบายโดย แบบจำลองมาตรฐาน. มันประกอบไปด้วย“ อนุภาคมูลฐานจำนวนหนึ่งชนิดซึ่งสั่นสะเทือนและผันผวนตลอดเวลาระหว่างการมีอยู่และไม่มีอยู่และมีจำนวนมากในอวกาศแม้ว่ามันจะดูเหมือนว่าไม่มีอะไรก็ตาม”

พวกมันปรากฏขึ้นเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งอื่นเท่านั้น เฮ่ย! Rovelli อธิบายต่อไปเป็นอย่างดี แต่ยอมรับว่าไม่มีใครเข้าใจจริงๆว่าเกิดอะไรขึ้นในระดับนี้ (นั่นคือความสะดวกสบายให้กับผู้อ่านของเขา)

ขัดแย้ง
นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr เป็นหนึ่งในผู้นำที่ยิ่งใหญ่ของการแสดงออกของควอนตัมฟิสิกส์ เขาและไอน์สไตน์ชื่นชมซึ่งกันและกัน แต่ความคิดเห็นของพวกเขาต่างกันเกี่ยวกับความเป็นจริงของการดำรงอยู่ ไอน์สไตน์คิดว่ามีความจริงพื้นฐานซึ่งผลกระทบเชิงควอนตัมสมเหตุสมผลแม้ว่าเราจะไม่ได้รับรู้ บอร์ไม่ได้

ความขัดแย้งระหว่างทฤษฎีสัมพัทธภาพกับฟิสิกส์ควอนตัมนั้นไม่ใช่เชิงปรัชญา มีประเด็นที่พวกเขาขัดแย้งกัน อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่ปัญหาในทางปฏิบัติ สัมพัทธภาพทั่วไปได้รับการทดสอบหลายครั้งและผ่านการทดสอบเสมอ GPS ของคุณทำงานได้อย่างถูกต้องเพราะคำนึงถึงความสัมพันธ์ทั่วไป และถึงแม้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมดูเหมือนจะบ้า คุณจะไม่มีคอมพิวเตอร์ถ้าไม่มีมัน

ดังนั้นพวกเขาทั้งสองจะถูกต้องเกือบตลอดเวลา แต่ในบางจุดขัดแย้งกัน? นั่นคือสิ่งที่ทำให้นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีอย่าง Rovelli ทำงานหนัก

ตัวเรา
Rovelli อุทิศบทเรียนหนึ่งว่าทัศนะของเราเกี่ยวกับเอกภพมีวิวัฒนาการมานานนับพันปีตั้งแต่เอกภพที่มีศูนย์กลางโลกเล็กไปจนถึงการขยายที่กว้างใหญ่แต่จักรวาลไม่ใช่สิ่งที่เราแยกจากกันและในบทเรียนสุดท้ายเขาพิจารณาที่ของเราในจักรวาล นี่เป็นการเก็งกำไรมากกว่าบทอื่น ๆ แต่แน่นอนเราสนใจในตัวเราเสมอ

คุ้มค่าในการอ่าน?
หนังสือเล่มนี้เขียนได้ดีมีน้ำใจและกระตุ้น Rovelli เขียนเป็นภาษาอิตาลีและเป็นผู้ขายที่ดีที่สุดในหลายภาษา ฉันต้องยกย่องนักแปล (Simon Carnell และ Erica Segre) สำหรับฉบับภาษาอังกฤษที่อ่านได้ง่ายมาก และเมื่อดูที่เว็บไซต์บางแห่งที่มีบทวิจารณ์ของผู้อ่านดูเหมือนว่าผู้คนกำลังอ่านหนังสือจริงๆ พวกเขายังเอาบางสิ่งออกไป มันอาจทำให้เป็นของขวัญที่ดีสำหรับคนที่คุณรู้จัก

Carlo Rovelli เจ็ดบทเรียนสั้น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์, Penguin Books Ltd, 2016

หมายเหตุ: สำเนาหนังสือให้ฉันเป็นของขวัญ