Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Эта тема значительно выходит за рамки курса. При широком охвате материала она окажется трудной, но интересной.

XII. Волны: поведение частиц

Великая революция в физике произошла почти полвека тому назад на основе открытия, что как фотоны, так и частицы имеют двойственную природу: они ведут себя как частицы и имеют в то же время волновые свойства. Изучите экспериментальные доказательства этого. Если вы в ладах с математикой, выясните, как новые идеи повлияли на теоретическую физику.

XIII. Эксперименты, показывающие, что «классическая физика ложна»

Обзор экспериментов, которые привели к развитию квантовой теории, а именно эксперименты по определению удельной теплоемкости, излучение черного тела, фотоэффект, открытие волновых свойств материи и т. д., — трудная тема, требующая упорного изучения, но вы будете вознаграждены за упорство. Вероятно, было бы лучше всего ограничиться двумя из упомянутых экспериментов и изучить их досконально.

XIV. Очень низкие температуры: получение и эксперименты, в которых они используются

Это область температур ниже температуры обычных охлаждающих смесей или сухого льда. Она начинается от температуры «жидкого воздуха» и доходит почти до абсолютного нуля. Имеется большое разнообразие методов и аппаратуры для получения жидкого воздуха, жидкого водорода, жидкого гелия, и, наконец, хитроумные размагничивающие схемы позволяют получить (и измерить) еще более низкие температуры вблизи абсолютного пуля. При очень низких температурах большинство веществ становятся твердыми и хрупкими, но существуют и другие неожиданные эффекты, которые делают исследования очень увлекательным занятием.

Трудная тема!

XV. Физика звезд

Как были измерены массы, температуры, размеры и т. д. звезд и исследована звездная эволюция? Очень интересная тема и почти неограниченное поле деятельности. В некоторых учебниках даны короткие описательные объяснения «астрофизики», но вам нужно прочитать намного больше, чтобы понять, как наши знания о звездах получаются из наблюдений, как результаты наблюдений интерпретируются теорией.

XVI. Спектроскопия в астрономии

Расположения, скорости, температуры и т. д. планет, звезд, туманностей были исследованы при помещении спектроскопа в телескоп. Звездная спектроскопия расширила также наши знания об атомных спектрах в таких состояниях возбуждения и ионизации, которые не доступны исследователям в обычных земных условиях. Таким образом, мы можем сказать, что такой спектроскоп является астрономическим инструментом нашей эпохи. Эта статья требует описаний некоторых методов использования спектроскопов, затем обсуждения физической интерпретации результатов.

Романтическая, современная, астрономическая тема, но весьма трудная.

XVII. Возраст Земли: физические оценки

Эта тема не требует геологических знаний или рассуждений. Физические методы широко использовались для определения возраста Земли — одним из современных методов является радиоактивный метод. Чтобы обосновать эту тему как физический очерк, вам нужно изложить физические методы и показать, как их результаты и интерпретация связаны с геологическими данными.

XVIII. Биография: жизнь и творчество в физике одного из ученых, перечисленных ниже

а) Эрнест Резерфорд , б) Дж. Дж. Томсон , в) П. Н. Лебедев . Так как это описание человека и его работы, то оно должно содержать по крайней мере короткую биографию. Поскольку эта тема имеет в виду изучение важных этапов развития физики, статья должна дать полный и ясный отчет о деятельности человека в физике — его физические открытия должны быть как описаны, так и объяснены. Легко недооценить серьезные возможности этой темы или недооценить количество ожидаемого физического материала. При серьезном отношении изучение творчества одного из ученых могло бы стать очень интересным делом.

XIX. Механика Ньютона и философия

Как ньютоновская физика связана с философскими взглядами его современников? Как его деятельность повлияла на философию последующих поколений? Такая статья должна быть интересна как физику, так и философу. Чтобы написать ее, вы должны быть большим любителем философии, но вам не нужно быть философом-специалистом.

XX. Философия физической науки с точки зрения любителя

Если вы уже изучали философию науки по установленной программе, то вы увидите, что работа над таким очерком не очень благодарна; она покажется больше похожей на курсовой реферат, чем на изложение новых размышлений при чтении нового. Но если вы любитель без соответствующей подготовки, но относитесь с интересом к философии, вы сможете получить удовольствие, литая и описывая этот предмет, и вы должны надеяться на то, что читатели будут симпатизировать любительской точке зрения. Просмотрите книги, перечисленные ниже, и те, которые вы сможете найти по философии науки. Вы должны положить в основу своего реферата по крайней мере две из этих книг: «Философия науки» Стефана Толмина , «Эксперимент и теория в физике» Макса Борна , «Метафизические основы современной физической науки» И. А. Барта .