Vjačeslavs Kaščejevs: Fizikas paradigmu spēks un bezspēcība

Par dalību kursā

1. Kurss pieejams apguvei bez maksas.
2. Piesakieties kursam, aizpildot pieteikuma formu.
3. Saņemiet piekļuvi kursa saturam uz neierobežotu laiku.

---

Par kursu

Kopš saviem pirmsākumiem fizika ir centusies satvert vienkāršo un universālo sarežģītajā un haotiskajā matērijas pasaulē. Fizikas likumi reizē fascinē un biedē ar savu neizbēgamību. Bet kādas īsti ir paliekošās mācības par realitātes dabu, ko mums sniedz nozīmīgākās fizikas un matemātikas paradigmas? Kā šīs mācības iezīmē mūsu (ne)zināšanas robežas?

Šis kurss ir eksperiments – autora mēģinājums profesionālajā ceļā gūtās atziņas nodot plašākam interesentu lokam. Dialogā ar auditoriju apskatīsim trīs lielas tēmas, kas atspoguļo fiziķu priekšstatu krasākos pagriezienus pēdējā gadsimta laikā:

– Kā sarežģītais rodas no vienkāršā dzelžaini noteiktu likumu ietvaros?
– Kādas ir šī ietvara – determinisma – fizikālās un matemātiskās robežas?
– Kā pieiet modernās fizikas atbildēm par realitāti, kurās sakausējas kvantu efekti un relativitāte?

Meklējot atbildes uz šiem jautājumiem, centīsimies pēc būtības izprast vienkāršus piemērus un neiekrist pārdrošu filosofisku interpretāciju slazdos. Ja jūs fascinē un reizēm varbūt biedē tādas nevieglas koncepcijas kā “determinētais haoss”, “entropija”, “kvantu nenoteiktība” vai “fizikālais vakuums”, tad šis kurss ir jums! No kursa klausītāja tiek sagaidīta zinātkāre un filosofiskā interese par to, kā pasaule darbojas, kā arī zināma intelektuāla drosme un pacietība.

Mūsu mērķi no vienas puses ir prieks un estētiskais gandarījums par intelektuālo konstrukciju un fizikālās realitātes smalko skaistumu un dziļo saskaņotību, no otras puses – labāka izpratne par to, ko no fizikas var un ko nevar sagaidīt.

Kurss pasniegts latviešu valodā, materiāli lasīšanai pamatā ir angļu valodā.

---

---

Par pasniedzēju

Vjačeslavs Kaščejevs ir Latvijas Universitātes Fizikas un matemātikas fakultātes asociētais profesors, viens no Latvijas talantīgākajiem fiziķiem. Doktora grādu (Ph. D.) ieguvis Telavivas Universitātē, Izraēlā. 2013. gadā par pētījumiem kvantu nanoelektronikā saņēmis “Pasaules Ekonomikas foruma” jauno zinātnieku balvu, kas tiek uzskatīta par vienu no prestižākajiem apbalvojumiem zinātnē. Līdzās akadēmiskajai karjerai Vjačeslavs Kaščejevs pazīstams kā atraktīvs zinātnes popularizētājs, stāstot par jaunākajiem sasniegumiem zinātnē dažādos pasākumos un masu medijos.

---

Lekciju plāns

Pirmā lekcija. Ieskats klasiskajās fizikas paradigmās

Iezīmēsim vispārīgo filosofisko ietvaru, kurā tradicionāli tiek formulēti fizikas likumi, un iepazīsimies ar pirmo lielo fizikas paradigmu – klasisko mehāniku. Šo paradigmu veido trīs komponentes, ko varam saukt par elementāro vienkāršību, tagadnes diktātu (determinismu) un vispārējību (universalitāti). Lielajos vilcienos iziesim klasiskajam stāstam par Keplera un Ņūtona likumiem, kas ir kanoniskais klasiskās fizikas piemērs. Ar nelielu ekskursiju uz Platona matemātisko pasauli sagatavosim augsni (proti, viegli simulējamu piemēru) pirmajam pārsteigumam, kas izriet no klasiskās fizikas ainas – determinētajam haosam.

–

Otrā lekcija. Determinisma paradigmas raksturs un tās robežas

Turpināsim izzināt determinisma paradigmas raksturu un iezīmēsim tās robežas. Pirmais piemērs, kurā robežu iezīmēsim pavisam burtiskā nozīmē, ir punkta klejošana pa komplekso plakni saskaņā ar precīzi definēto Mandelbrota spēli. Otrais piemērs ir Keplera uzdevums trīs ķermeņiem. Simulāciju ceļā iepazīsim jutību pret sākumnosacījumiem jeb determinēto haosu. Eksponenciāli pieaugošā nenoteiktība noved pie epistemiskās nejaušības un diktē varbūtisko paradigmu daudzdaļiņu fizikālo sistēmu uzvedības modelēšanai.

–

Trešā lekcija. Statistiskā fizika. Matērijas “izšķirtspēja”

Runāsim par saglabāšanās likumiem, to saistību ar laika un telpas simetriju un sekām – noturību pret haosu. Statistiskais (termodinamiskais) līdzsvars ir stāvoklis ar maksimālo mikroskopisko nenoteiktību fiksētajos ārējos apstākļos (starp kuriem ir laika vienmērību izsakošais “kustības integrālis” – pilnā enerģija). Vielas uzbūves mikroskopiskais līmenis ir tas, ka ietver sevī mehāniskā stāvokļa nenoteiktību statistiskās fizikas paradigmas ietvaros. Liels fizikālo mainīgo (brīvības pakāpju) skaits vielas termodinamiskā stāvokļa aprakstam piešķir statistiskās fizikas sakarībām starp makroskopiskajiem lielumiem augstu precizitāti. No tā konceptuāli svarīgākais ir otrais termodinamikas likums, kas izsaka epistēmiskās nenoteiktības vienvirziena pieaugumu mikroskopiskās dinamikas gaitā.

–

Ceturtā lekcija. Vielas daļiņu mijiedarbība. Relativitātes paradigma

Ieskats elektromagnētiskā starojumā un starojuma kvantos. “Kvantu cenzūra” un Planka starojuma likums. Relativitātes paradigmas aspekti.

–

Piektā lekcija. Kvantu paradigmas pamatelementi

Kvantu fizikas matemātiskā struktūra un no interpretācijas neatkarīgie fakti par matērijas uzvedību kvantu līmenī.

–

Sestā lekcija. Kvantu paradigma. Vispārējā elementālā vienkāršība

Kvantu paradigmas aspekti, kas to atšķir no statistiskās paradigmas: koherence un kvantu sapinums. Īss kopsavilkums par to, ko spēj un ko nespēj mūsdienu fizika.