Vật lý đẹp

56

Vật lý màu đỏ

Việc vật lý có thể được nói đến một cách sinh động và thú vị đã được nhiều tác giả sách khoa học phổ thông chứng minh, nhưng có lẽ đây là lần đầu tiên người đọc bắt gặp một cách trình bày đầy màu sắc về môn khoa học này. Bìa sách sáng sủa, hiệu quả (mô tả sơ đồ phản ứng tương tác giữa proton và phản proton) không thể không thu hút sự chú ý, khiến bạn cầm cuốn sách lên, mở ra, xem qua và thậm chí sau đó bạn không thể rời mắt khỏi hình minh họa màu cầu vồng. Có chính xác 300 bức vẽ trên 270 trang! Những bức vẽ không qua đào tạo, nguyên bản, đôi khi độc đáo và quan trọng nhất là mỗi bức vẽ đều mang một ý nghĩa to lớn. Chúng không chỉ xuất hiện dưới dạng văn bản mà giống như các bản sao trong album, chúng tạo thành một phần tổ chức không thể thiếu của cuốn sách.

Đây là tính năng đầu tiên của cuốn sách, được viết (tốt hơn nên nói là hoàn thành một cách xuất sắc) bởi nhà khoa học CHDC Đức Helmut Lindner và được xuất bản gần đây bằng bản dịch tiếng Nga *). Đặc điểm thứ hai là cấu trúc độc đáo. Thông thường, trong một cuốn sách dành cho “tất cả vật lý học”, các phần cổ điển của nó lần đầu tiên được trình bày: cơ học

*) G. Lindner. Hình ảnh vật lý hiện đại Bản dịch từ tiếng Đức. M., “Mir”, 1977.

ka, nhiệt, điện và từ, quang học, rồi đến thuyết tương đối, cấu trúc của nguyên tử và hạt nhân nguyên tử, cơ học lượng tử, vật lý hạt cơ bản. G. Lindner đã phá vỡ truyền thống này. Ngay trong chương đầu tiên, mang tên “Chuyển động và lực”, ông vừa mới giới thiệu cho người đọc về các yếu tố cơ học, ngay lập tức đưa người đọc đến thế giới của các hiện tượng quang học - các giao diện và nhiễu xạ ánh sáng: Và chương tiếp theo (“Thuyết tương đối”) hoàn toàn dành cho lý thuyết tương đối. Nó mô tả thí nghiệm của Michelsan, nơi đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của một “nhà vật lý thế giới”, giới thiệu các phép biến đổi Galileo và Lorentz, hình thành các định đề chính của thuyết tương đối hẹp của Einstein, và phá vỡ các hệ quả của lý thuyết này (sự co lại của chiều dài, sự thay đổi thang thời gian, “nghịch lý song sinh” đáng kể, mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng, v.v.). Sau đó, một cách ngắn gọn, nhưng dễ hiểu và do đó độc giả chưa chuẩn bị hoàn toàn có thể tiếp cận được, các nguyên tắc cơ bản của thuyết tương đối sẽ được trình bày, đồng thời thảo luận về khả năng cũng như nỗ lực kiểm tra thực nghiệm lý thuyết này.

Chương III dành cho các hiện tượng nhiệt, nhưng chính tựa đề của nó - “Nhiệt và Độ cao” - cảnh báo rằng ở đây người đọc sẽ không chỉ trình bày những vấn đề quan trọng trong khóa học ở trường mà còn một điều gì đó sâu sắc hơn. Và trên thực tế, tác giả chẳng hạn tập trung vào câu hỏi về các quá trình vật lý nghịch đảo và không nghịch đảo. Là một trong những người sáng lập vật lý hiện đại, Max Planck, lập luận, “sự khác biệt giữa các quá trình nghịch đảo và không nghịch đảo nằm sâu hơn nhiều, chẳng hạn như giữa các quá trình cơ và điện; do đó, khả năng thuận nghịch có lý do lớn hơn bất kỳ đặc điểm nào khác nên được chọn làm yếu tố chính.

nguyên tắc phân loại các hiện tượng vật lý.”

Để phân biệt giữa các quá trình có thể đảo ngược và không thể đảo ngược cũng như để đánh giá mức độ đảo ngược, bạn cần một lượng xác suất phương pháp luận nhất định. Và từ đây diễn ra sự chuyển tiếp tự nhiên sang việc xem xét các định luật xác suất phổ biến trong thế giới nguyên tử và phân tử, sang thảo luận về các vấn đề về tính đều đặn và ngẫu nhiên, trật tự và rối loạn, và cuối cùng là nguyên lý tăng entropy và vấn đề ước lượng nhiệt.

Chương này có lẽ là sự thể hiện đầy đủ nhất tài năng sư phạm của tác giả - ông trình bày tất cả các vấn đề phức tạp một cách hoàn toàn dễ hiểu, được hỗ trợ bởi các hình ảnh minh họa ấn tượng: các bước liên tiếp của chu trình Carnot và một máy cắt tự động, chơi xúc xắc và các phân tử sắp xếp “con quỷ của Maxwell”, cùng nhiều thứ khác.

Trong Chương IV “Điện tích và Trường”, G. Lindner tập trung vào việc phát triển khái niệm trường điện từ. Không có một công thức duy nhất, như người ta nói, “trong tầm tay bạn”, bản chất của phương trình Maxwell (làm nền tảng cho điện động lực học) và các hệ quả phát sinh từ chúng, đặc biệt là sự tồn tại của sóng điện từ, sẽ được tiết lộ. Tiếp theo, chúng ta nói về bốn trạng thái của vật chất - plasma và cách sử dụng kỹ thuật của nó (máy phát MHD), phổ dao động điện từ, sự phân cực và cộng các sóng phân cực.

Bây giờ người đọc đã hoàn toàn chuẩn bị cho sự thông đồng trong nền vật lý của thế kỷ 20, phần trình bày về nó bắt đầu với Chương V “Lượng tử và Nguyên tử”. Ý tưởng về lượng tử nảy sinh như thế nào và tại sao? Tất cả bắt đầu với sự bất khả thi của vật lý cổ điển để giải quyết một trong những

57

Những vấn đề phức tạp nhất liên quan đến bức xạ tối và cái tên đầy ý nghĩa “thảm họa siêu lọc” đã nhận được.
Tác giả cho biết, nếu sự thành công của một ý tưởng mới chỉ tập trung vào điều này, thì khó có khả năng nó có nhiều ý nghĩa đặc biệt đến vậy. Giả thuyết lượng tử của Planck cũng sẽ phải chịu số phận của một khái niệm riêng tư nếu nó không giải thích được toàn bộ nhóm sự kiện thực nghiệm và dự đoán những sự kiện mới. Tuy nhiên, một trong những điều quan trọng nhất là hiệu ứng cảnh quay, để giải thích nó, Einstein phải đưa ra khái niệm về sự thật. Tiếp theo đó là nhiều sự kiện khác trong đó các tính chất hạt của ánh sáng và tính chất sóng của các hạt được tiết lộ. Vấn đề nhị nguyên, tính hai mặt của vật chất, nảy sinh. Làm thế nào để hình dung vật chất đồng thời có những tính chất tương tác: tính chất của hạt và tính chất của sóng? Hóa ra lý do cho sự không tương thích rõ ràng này là vì chúng ta, theo cách nói của Max Born, “ép thế giới (thực) này vào những mô hình không đủ đầy đủ có nhiều đặc điểm chung (nhưng không có nghĩa là tất cả) với nguyên mẫu của chúng.” Thế giới thực phức tạp hơn nhiều so với các mô hình cơ học được sử dụng để hình dung nó!

Chương VI “Cấu trúc của vật chất” đưa ra ý tưởng về mô hình phân vùng cấu trúc của vật thể rắn và với sự trợ giúp của nó, giải thích các tính chất của kim loại, chất điện môi và chất bán dẫn. Từ quan điểm này, các hiện tượng như siêu chảy, siêu dẫn, sắt từ cũng được thảo luận và nguyên lý thiết kế laser được giải thích rõ ràng. Đây gần như là chương duy nhất mà tác giả không giới hạn ở những vấn đề vật lý thuần túy mà còn đề cập đến những ứng dụng phi kỹ thuật.

Hai chương tiếp theo (“Phóng xạ” và “Lực hạt nhân và năng lượng hạt nhân”) được dành cho những vấn đề cơ bản của vật lý hạt nhân. Nó mô tả sự tồn tại của nhiều đồng vị khác nhau, kèm theo một bảng đầy màu sắc về hạt nhân ổn định và không ổn định (với các loại phân rã khác nhau), mô tả các công cụ ghi lại các hạt hạt nhân, cũng như máy gia tốc

Chương cuối cùng, “Các hạt cơ bản”, là chương thú vị nhất trong cuốn sách. Và chủ đề này nổi tiếng vì nó gắn liền với lĩnh vực quan trọng nhất và khó khăn nhất của nghiên cứu hiện đại - vật lý hạt. Đầu tiên, nó nói về tia vũ trụ - nguồn tự nhiên của các hạt năng lượng cao, sau đó xem xét tính chất của cái gọi là hạt cơ bản, trên thực tế không phải là hạt cơ bản. Trong đoạn cuối cùng, có tựa đề “Điều gì vẫn chưa được trả lời?”, tác giả đề cập đến các câu hỏi gần ranh giới của vật lý hạt và vũ trụ học. Hóa ra thế giới vi mô và vĩ mô đang kết nối ở đâu đó, hay nói đúng hơn là không chỉ kết nối mà còn liên kết chặt chẽ với nhau và quyết định lẫn nhau. Thiên nhiên là một!

Cuốn sách của G. Linder không phải là không có khuyết điểm: nó có những phát biểu không chính xác và đôi khi mâu thuẫn nên người đọc không nên quá cẩn thận. Nhưng nhìn chung, đây là một món quà tuyệt vời dành cho những ai yêu thích vật lý, đặc biệt là học sinh THPT. Nó chắc chắn sẽ mang lại cho họ sự hữu ích trong việc học những kiến ​​thức cơ bản về vật lý và sẽ mang lại sự thuận tiện thực sự một cách tự nhiên.

I. Zorich

(Phần đầu xem trang 21, 38, 52)

60-62; N. Ienatshiin (Mukachevo) 60-62; V. Izosimov (Kirishi) 55; S. Iskov (Perm) 61, 62; M. Istsenenko (Moscow) 50; E. Kazarova (Yerevan) 55; L. Kakaabadze (Tbilisi) 50, 55, 57; A. Kalinsky (Chisinau) 50; A. Karnaukhov (Izhevsk) 61, 62; S. Karnaukhov (Rostov-on-Don) 49—52, 61, 62; L. Kitsevsky (Chelyabinsk) 55, 56, 61; S. Kleiman (làng Lukov, vùng Volinsk) 61, 62; V. Kobelev (Shigry) 61, 62; S. Kozhuhar (Chisinau) 49, 51, 52, 61; V. Komov (Alexandrov) 53-57; Yu. Kordlokov (Serov) 60-62; G. Korponov (Moscow) 50—52, 55, 57, 60, 61; V. Korobov (Saratov) 52; I. Korotkov (Saratov) 50; G. Korchensky (Kirishi) 62; S. Koryak (Dnepropetrovsk) 62; V. Kostmuyan (Zaporozhye) 51, 53, 55; A. Koshelev (Sverdlovsk) 49-52; A. Krajan (Yerevan) 62; V. Kuzmenko (Chernigov) 51, 52; A. Kuprin (Moscow) 55, 57, 61, 62; M. Kurbanov (Moscow) 49—51, 53—57, 60—62; T. Kukhtina (Kyiv) 50; P. Kucherek (Brno, Tiệp Khắc) 61, 62; L. Kushiir (Astrakhan) 60-62; V. Lashkin (Kyiv) 49, 50, 55, 61; A. Levenko (Sverdlovsk) 49—52, 55, 60—62; D. Lepitsin (Dimitrovgrad) 61, 62; I. Lozitsky (Gantsevich) 54, 61; D. Lodmirsky (Kyiv) 49—53, 55, 56, 61, 62; A. Maedeeev (D. Karachevo Bashk ASSR) 51; V. Makarov (Chelyabinsk) 49, 52, 55, 60-62; T. Makenko (Dnepropetrovsk) 52, 54, 55, 57, 62; G. Martirosyan (làng V. Talin ArmSSR) 60; M. Matveev (Kanash) 51, 53, 55, 61; S. Matveev (Moscow) 51, 61; A. Megadze (Tbilisi) 61; L. Mezhueva (Chelyabinsk) 51; G. Melanie (Yerevan) 60—(Cuối xem trang 59)