Фейнман - 01. Современная наука о природе. Законы механики (1055659), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Это — первая половина двухгодичного вводного курса, обязательного для всех студентов КАЛТКХа. В 1962 — 1963 академическом году был прочитан второй цикл лекций, чем завершилась основная часть рассчитанной на четыре года работы по перестройке вводного курса физики.
Необходимость такого коренного пересмотра курса вызывалась не только быстрым развитием фнзпкп за последние десятилетия, но и тем, ~то в последние годы первокурсники приходили в КАЛТЕХ с более глубокой математической подготовкой. чем раньше,— результат улучшения преподавания математики в средней школе. Мы хотели, используя преимущества более прочного математического фундамента.
изложить побольше современного материала, что сделало бы курс более интересным, наводящим на размышления п лучше отражающим физику наших дней. т1тобы иметь представление о том, чтб надо включить в курс и как это сделать, преподавателям физического факультета было предложено высказать свои идеи в ваде краткой программы курса.
Возникло несколько проектов перестройки, которые были обсуждены подробно и с пристрастием. Почтп все сошлись в одном: перестройку курса нельзя начинать ки просто с переделки уже существующих учебников, ни даже с создания нового учебника; новый курс должен строиться на основе лекций, лекции должны читаться два илн три раза в неделю. Создание соответствукяцих печатных руководств — это будет уже следующий шаг; ати же 2 заказ и зззо лекции определят и содержание будущих лабораторных работ.
Вчерне были обрисованы общие контуры курса, но это был лишь предварительный набросок, многое в нем выглядело спорным и могло измениться по усмотрению того, кто взялся бы за чтение лекций. Обсуждались и многочисленные варианты осуществления проекта. Первоначально предполагалось, что будет создана группа из Х основных участников (лекторов), которые поровну распределят работу: каждый возьмет себе 1~И часть материала, прочтет лекции и подготовит их к печати.
Однако отсутствие необходимого числа участников и трудность выработки среди них единой точки зрения, связанная с индивидуальными вкусами, взглядами и даже характером кап<доге, сделали этот план неосуществимым. Счастливая идея о том, как все же можно создать, быть может, не просто новый курс, отличный от других, а, возможно, уникальный, пришла профессору Сэндсу. Он предложил, чтобы профессор Р. Фейнман подготовил и прочел лекции, которые будут ааписаны на магнитофонную ленту. После обработки и издания этих лекций получился бы новый учебник. Вот суть принятого в конце концов плана, Сначала ожидалось, что необходимая редакторская раоота сведется к подбору рисунков, расстановке запятых н исправлению грамматических ошибок; этим могли бы заняться ме,"кду делом один-два студента старших курсов.
К несчастью, этн надежды жплп недолго. Оказалось, что даже простое приведение записей лекций к пригодному для чтения виду, даже без перераоотки и пересмотра материала лекций, требует много времени. Такая работа не под силу техническому редактору или студенту, она требует пристального внимания фиаика-профессионала, причем над каждой лекцией он должен потрудиться часов десять †двадца.
Трудность редакторской работы, а также необходимость как можно скорее передать лекции в руки студентов сильно затруднили окончательную «доводку» материала, и мы были вынуждены ограничиться созданием предварительного, но годного для издания варианта лекций, который можно было испольэовать немедленно, хотя и нельзя считать окончательным. Брайняя нужда в большом количестве экземпляров ленций для наших студентов, а также интерес к лекциям студентов и преподавателей других институтов заставили нас издать лекции в их предварительном виде, не дожидаясь окончательной редакции, которой, может быть, никогда и не будет. Мы нисколько не заблуждаемся относительно полноты, связности и логической стройности материала; более того, уже в ближайшем будущем мы собираемся вновь модернизировать курс и думаем, что ни форма, пи содержание его не останутся долго без изменений.
18 Кроме лекций — наиболее важной части курса,— нужно было позаботиться о задачах, развивающих опыт и умение студентов, и о лабораторных работах, чтобы студенты могли «петро. гать руками» изложенный в лекциях материал. Ни то, ни другое еще не достигло той законченности, которую имел, материал лекций, хотя кое-что в этом направлении, конечно, сделано. Некоторые задачи были придуманы в ходе чтения лекций, они затем были улучшены, а число их увеличено при повторном чтении курса. Однако мы еще не уверены в том, что эти задачи достаточно разнообразны п углубляют содержание лекций настолько, чтобы студенты м ~тли сами полностью понять, каким мощным аппаратом они владеют.
Поэтому задачи будут опубликованы отдельно и в таком виде, который бы допускал их более или менее частую переделку. Профессор Неер предложил включить в курс несколько новых опытов. Среди них опыты, основанные на использовании воздушных подшипников с чрезвычайно малым трением: новый линейный воздушный желоб, с помощью которого можно количественно изучить одномерное движение, соударення тел и гармоническое движение; а также поддерживаемый на воздушной подушке и движимый воздухом максвелловский волчок, с помощью которого можно изучить вращение с ускорением, прецессию и нутацию гироскопа. Разработка новых лабораторных опытов будет, по-видимому, продолжаться в течение значительного времени.
Этот пересмотр учебной программы возглавляли профессора Р. Лейтон, Г. Неер и М. Сэндс. Официально в этой работе принимали участие профессора Р. Фейнман, Г. Нойгебауер, Р. Саттон, Г. Стаблер, Ф. Стронг и Р. Фогт с кафедр физики, математики и астрономии, а также профессора Т. Кофи, М. Плессет и К. Уилтс с кафедры технических наук.
Мы сердечно благодарим за ценную помощь всех тех, кто принимал участие в пересмотре курса. Особенно мы обязаны фонду Форда, без финансовой помощи которого эта работа никогда не была бы осуществлена. Июль 1963 Роберт Б. Д'ейтон Химан АТОМЫ В ДВИЖЕНИИ Е 1. Введение В 2.
Вещество состоит из атомов д Х. Введенне Этот двухгодичный курс физики рассчитан на то, что вы, читатель, собираетесь стать физиком. Положим, это ве так уж обязательно, но какой преподаватель не надеется на это1 Если вы и впрямь хотите быть физиком, вам придется много поработать. Как-никак, а двести лет бурного развития самой мощной области знания что-нпбудь да значат! Такое обилие материала, пожалуй, и не усвоишь за четыре года; вслед за этим нужно еще прослушать специальные курсы.
И все же весь результат колоссальной работы, проделанной за этн столетия, удается сконденсировать — свести в неболыпое число законов, которые подытоживают все наши знания. Однако и законы эти то~не нелегко усвоить, и просто нечестно по отношению к вам было бы начинать изучение такого трудного предмета, не имея под рукой какой-нибудь схемы, какого- нибудь очерка взаимосвяаи одних частей науки с другими. Первые три главы и представляют собой такой очерк.Мы познакомимся в этих главах с тем, как свяаана физика с остальными науками, как относятся эти остальные науки друг к другу, да и что такое сама наука.
Это поможет нам «ощутить» предмет физики. Вы спросите: почему бы сразу, на первой нее странице, ие привести основные законы, а после только показывать, как они работают в разных условиях? Ведь именно так поступают в геометрии: сформулируют аксиомы, а потом остается только делать выводы. (Неплохая мыслгк изложить за 4 минуты то, что и в 4 года не уломэишь.) Сделать это невцзможно по двум причинам. Во-первых, нам известны не все й 3, Атомные процессы 'й 4. Хгпги 1еские ревю~пи основные законы; наоборот, чем больше мы узнаем, тем сильнее расширяются границы того, что мы должны познать! Во-вторых, точная формулировка законов физики связана со многими необычными идеями и понятиями, требующими для своего описания столь же необычной математики. Нужна немалая практика только для того, чтобы наловчиться понимать смысл слов.
Так что ваше предложение не пройдет. Придется нам двигаться постепенно, шаг за шагом. Каждый шаг в изучении природы — это всегда только приближение к истине, вернее, к тому, что мы считаем истиной. Все, что мы узнаем,— это какое-то приближение, ибо мы знаем, что не все еи1е гапоны мы знаем.
Все изучается лишь для того, чтобы снова стать непонятным илн, в лучшем случае, потребовать исправления. Принцип науки, почти что ее определение, состоит в следующем: пробный н мень всех наших знаний — гто опыт. Опыт, эксперимент — это единственный судья научной «истины». А в чем же источник знаний? Откуда приходят те законы, которые мы проверяем? Да из того же опыта; он помогает нам выводить законы, в нем таятся намеки на пих. А сверх того нужно еще воображение, чтобы за намеками увидеть что-то больпше и главное, чтобы отгадать нежданную, простую и прекрасную картину, встающую эа ними, и потом поставить опыт, который убедил бы нас в правильности догадки.
Этот процесс воображения настолько труден, что происходит разделение труда: бывают физики-теоретики, они воображают, соображают и отгадывают новые законы, но опытов не ставят, и бывают физики-гнспериментапгорьц чье занятие — ставить опыты, воображать, соображать и отгадывать. Мы сказали, что законы природы — это приближения; сперва открывают «неправильные» законы, а потом уж — «правильные». Но как опыт может быть «неверным»? Ну, во-первых, по самой простой причине: когда в ваших приборах что-то неладно, а вы этого не замечаето. Но такую ошибку легко уловить, надо лишь все проверять и проверять.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
