آشنایی با رموز مخفی تبدیل شدن به یک فیزیکدان فوق العاده

راز تبدیل شدن به یک فیزیکدان عالی

این به معنای واقعی کلمه تنها و تنها ترفندی است که فیزیکدانان درجه یک را از افراد ناتوان، ترک تحصیل و کسانی که نمی توانند خردل را برش دهند، جدا می کند.

در سراسر جهان، جوانان به سختی تلاش می کنند تا رویاهای خود را به واقعیت تبدیل کنند. برای بسیاری از دانشجویان در هر دو سطح کارشناسی و کارشناسی ارشد، این رویا شامل کشف اسرار جهان است که ما را فراتر از درک فعلی خود و فراتر از مدل های استاندارد فیزیک ذرات و کیهان شناسی می برد. برای نسل‌ها، دانش‌آموزان مشتاق رویای تبدیل شدن به هایزنبرگ، بور، دیراک، انیشتین یا حتی نیوتن بعدی را در سر می‌پرورانند و معتقد بودند که ممکن است در درون ذهن خود، «سس مخفی» را داشته باشند تا انقلاب بعدی را رهبری کنند. فیزیک.

متأسفانه اکثر آنها هیچ کاری از این دست انجام نمی دهند. شروع انقلاب‌ها در فیزیک فوق‌العاده سخت است، و دلیل خوبی هم دارد: پس از قرن‌ها کار نظری و تجربی توسط هزاران هزار ذهن باهوش و توانا، مدل‌های اجماع کنونی به اندازه‌ای قوی و مستحکم هستند که برابری با آنها فوق‌العاده دشوار است. موفقیت، بسیار کمتر پیشی گرفتن. در حالی که ایده های متعدد فراوان است، شواهد انتقادی که از هر یک از آنها پشتیبانی می کند به شدت وجود ندارد. در مرزهای فیزیک، همه ما هنوز در تاریکی خنجر می کنیم.

https://trello.com/u/manakeith2

https://forums.bestbuy.com/t5/user/viewprofilepage/user-id/2723349

https://www.ted.com/profiles/38025248

https://www.bitsdujour.com/profiles/PcLo7k

https://www.openstreetmap.org/user/ManaKeith2

https://www.intensedebate.com/people/ManaKeith

اما در حالی که فیزیکدانان عالی که چاقو زدن را انجام می دهند، این کار را با چاقوهای تیز انجام می دهند، دیگران معادل خفاش های عصبی دارند و حتی تفاوت را متوجه نمی شوند. در بیشتر موارد، به این دلیل است که آنها هرگز راز تبدیل شدن به یک فیزیکدان عالی را یاد نگرفتند. این درسی است که آنها باید بیاموزند.

نور چیزی بیش از یک موج الکترومغناطیسی نیست، با میدان های الکتریکی و مغناطیسی در حال نوسان عمود بر جهت انتشار نور. هر چه طول موج کوتاهتر باشد، فوتون پرانرژی تر است، اما نسبت به تغییرات سرعت نور در یک محیط حساس تر است. یکی از درک های بزرگ انیشتین بر اساس این درک از نور به عنوان موج بود. (اعتبار: And1mu/Wikimedia Commons)

وقتی اکثر مردم به پیشرفت‌های فیزیک فکر می‌کنند، به ایده‌های واقعا انقلابی فکر می‌کنند. آنها در مورد انیشتین و ایده های او - یا آزمایش های فکری - فکر می کنند که هیچ کس قبل از او قبلاً تصورش را نمی کرد.

    آنها در مورد مفهوم انیشتین از "سواری موج نور" فکر می کنند، و اینکه مشاهده میدان های الکتریکی و مغناطیسی نوسانی در فازی که با یک دامنه خاص ظاهر و ناپدید می شوند چگونه به نظر می رسد، و اینکه چگونه چنین پدیده ای وجود ندارد: آزمایش فکری که او را به اصل نسبیت و ثبات سرعت نور هدایت کرد.

    آنها در مورد این تصور فکر می کنند که وقتی اجسام با سرعت هایی حرکت می کنند که آنها را به سرعت نور نزدیک می کند، انرژی جنبشی آنها وابسته به چارچوب مرجع شما افزایش می یابد، اما در همه چارچوب های مرجع، بخش خاصی از آن انرژی ثابت می ماند: انیشتین را قادر می سازد تا ایده انرژی توده سکون و معروف ترین معادله خود را استخراج کند: E = mc².

    و آنها در مورد آنچه که خود انیشتین آن را "شادترین فکر خود" نامید، یا این تصور که از داخل یک اتاق بسته، نمی توان گفت که آیا کشش گرانش به سمت پایین را تجربه می کنید یا واکنش برابر و مخالف یک رانش ثابت را تجربه می کنید، فکر می کنند. ، یا شتاب. این تفکر منجر به اصل هم ارزی اینشتین شد که در نهایت منجر به نظریه نسبیت عام اینشتین شد.

https://www.cakeresume.com/me/manakeith2

https://www.quora.com/profile/ManaKeith2

https://unsplash.com/@manakeith2

https://www.wishlistr.com/manakeith2

https://www.magcloud.com/user/manakeith2

رفتار یکسان توپی که در یک موشک با شتاب (چپ) و روی زمین (راست) به زمین می افتد، نشان دهنده اصل هم ارزی اینشتین است. اگر جرم اینرسی و جرم گرانشی یکسان باشند، تفاوتی بین این دو سناریو وجود نخواهد داشت. این مقدار تقریباً 1 قسمت در یک تریلیون برای ماده تأیید شده است، اما هرگز برای پادماده آزمایش نشده است. (اعتبار: Markus Poessel/Wikimedia Commons؛ روتوش شده توسط Pbroks13)

تقریباً مثل این است که یک نفر، حتی از خارج از جریان اصلی مکتب فکری علمی، می‌تواند تقریباً به تنهایی ایده‌های پیشرو در یک حوزه علمی مدرن را زیر و رو کند و انقلابی را بشارت دهد که ما را به یک بازدرکی رادیکال از نحوه عملکرد کیهان هدایت کند. به نظر می رسید که انیشتین خود با این تصور موافق است، همانطور که می توانید جمله معروف او را پیدا کنید، "تخیل مهمتر از دانش است"، عملاً به هر کجا که نگاه کنید.

اما این نمی تواند میزان واقعی کار پس زمینه ای را که انیشتین قبل از اینکه هر یک از این افکار انقلابی شروع به ورود به ذهن او کند، به تنهایی انجام دهد، تشخیص نمی دهد. این واقعیت را نادیده می گیرد که انیشتین به مدرسه رفت، فیزیک آموخت، و حتی زیر نظر یکی از ریاضیدانان و فیزیکدانان بزرگ زمان خود، هرمان مینکوفسکی، درس خواند. این واقعیت را نادیده می گیرد که خود انیشتین، حتی پس از ترک مدرسه، آکادمی خود را برای مطالعه فیزیک تشکیل داد که در آن او و همکارانش از طریق پیچیدگی ها و پیامدهای روش های مختلف فکری کار کردند.

و حتی متن نقل قول کامل انیشتین را نادیده می گیرد که می گوید:

    من کافی هستم

h هنرمندی که آزادانه بر روی تخیلاتم طراحی کنم. تخیل مهمتر از دانش است. زیرا دانش محدود است، در حالی که تخیل جهان را احاطه کرده است.»

این تصویر حرکت تقدم یک سیاره به دور خورشید را نشان می دهد. مقدار بسیار کمی از تقدم به دلیل نسبیت عام در منظومه شمسی ما است. سیاره عطارد 43 ثانیه قوس در هر قرن فرو می‌رود که بیشترین ارزش در بین سیارات ماست. در جای دیگری از کیهان، سیاهچاله ثانویه OJ 287، با جرم 150 میلیون خورشیدی، 39 درجه در هر مدار پیشروی می کند، یک اثر فوق العاده! (اعتبار: WillowW/Wikimedia Commons)

نکته کلیدی که اکثر مردم در مورد نقل قول انیشتین از دست می دهند این است که سطح معینی از دانش - سطحی که از اکثر افرادی که زمان و انرژی لازم را برای به دست آوردن آن صرف نمی کنند فرار می کند - به عنوان یک پیش نیاز برای درک کامل آنچه مدرن ماست لازم است. تصور از جهان در انجام آن موفق بوده و نیست. البته این دانش شما را به خودی خود به بینش جدید قابل توجهی نمی رساند. برای آن، تخیل نیز مورد نیاز است، اما این تخیل است که با دانش بنیادی جامع از جایی که ما امروز هستیم و چگونه به چیزهایی که واقعاً به طور معناداری می‌دانیم، آگاه شده‌ایم.

تا آنجایی که پیشرفت‌های بدیع پیش می‌رود، تخیل مهم‌تر از دانش است، به این معنا که اگر شما دو ذهن معادل با دانش یکسان از فیزیک دارید، اما یکی به شدت تخیلی است و دیگری فقط افکار آنها را به آنچه درک فعلی ما قبلاً آشکار کرده است محدود می‌کند. از نظر ما، فرد تخیلی به احتمال بسیار بیشتر از کسی که تخیل خود را محدود کرده است، مسیری انقلابی را پیش می‌برد. ایده های عالی و بدیع به ندرت از برداشتن آنچه شناخته شده است و تعمیم به مرحله منطقی با حداقل تخیل بعدی پدیدار می شوند. تخیل لازم است، و هیچ جایگزینی برای آن عنصر کلیدی وجود ندارد.

تصویری از معادلات میدان انیشتین، با تصویری از خم شدن نور به دور خورشید گرفتار، مشاهداتی که برای اولین بار نسبیت عام را در سال 1919 تایید کرد. آزمون‌های جدید نظریه‌های جدید، به‌ویژه در برابر پیش‌بینی‌های متفاوت نظریه‌های رایج قبلی، ابزارهای ضروری برای آزمایش علمی یک ایده هستند. (اعتبار: Vysotsky / Wikimedia Commons)

اما در حالی که تخیل برای ارائه ایده‌های انقلابی مطلوب است، دانش بنیادی از نظریه‌ها و ایده‌های فیزیکی که ما را به اجماع علمی کنونی ما رسانده است کاملاً الزامی است. بسیاری از دانش‌آموزان - قبل از شروع دوره کارشناسی، در حالی که به دنبال مدرک لیسانس خود هستند، زمانی که به تحصیل در مقاطع تحصیلات تکمیلی فکر می‌کنند، یا زمانی که خود دانشجوی کارشناسی ارشد هستند - اهمیت کسب آن دانش را دست کم می‌گیرند، اتکای خود را به شهود فیزیکی (به طور کامل شکل نگرفته) خود دست‌کم می‌گیرند. و گام مهمی که برای تبدیل شدن به یک فیزیکدان عالی لازم است را تشخیص نمی دهند.

آن مرحله کلیدی؟

این خود سادگی است: شما با حل مسائل فیزیک در فیزیک خوب می شوید. همین است: این راز است. اگر می خواهید در فیزیک ماهر شوید، مشکلات فیزیک را در حوزه ای که می خواهید یاد بگیرید حل خواهید کرد.

آیا می خواهید مکانیک کلاسیک را یاد بگیرید؟ بیاموزید که چگونه تنظیم یک مسئله را فرموله کنید، معادلاتی را که مشکل را توصیف می کند، یادداشت کنید، مراحل حل آن معادلات را برای رسیدن به راه حل های مرتبط فیزیکی انجام دهید، و از آن راه حل ها برای تعیین رفتار مورد انتظار سیستم خود استفاده کنید. با توجه به.

سطوح انرژی و توابع موج الکترونی که با حالت‌های مختلف درون اتم هیدروژن مطابقت دارند، اگرچه پیکربندی‌ها برای همه اتم‌ها بسیار مشابه است. نحوه اتصال اتم‌ها به یکدیگر برای تشکیل مولکول‌ها و ساختارهای پیچیده‌تر، زمانی که از ذرات و برهم‌کنش‌های بنیادی شروع می‌شود، یک کار چالش برانگیز است، اما درک اصول اولیه این است که چگونه می‌توانیم سیستم‌های پیچیده‌تر را توضیح دهیم. (اعتبار: PoorLeno/Wikimedia Commons)

آیا می خواهید الکترومغناطیس را یاد بگیرید؟ همان: یاد بگیرید که چگونه معلومات و مجهولات خود را شناسایی کنید، چگونه آنها را از طریق یک سری معادلات و شرایط مرزی به هم مرتبط کنید، چگونه آن سیستم معادلات را حل کنید، و چگونه کمیت های قابل اندازه گیری و مشاهده را استخراج کنید که پاسخ پیش بینی شده شما را نشان می دهد.

این همان داستان مکانیک کوانتومی، فیزیک هسته ای و ذرات، اخترفیزیک، کیهان شناسی، ژئوفیزیک، یا هر سیستم فیزیکی دیگری است که جرات فکر کردن به آن را دارید. شما فیزیک را با حل مسائل یاد می گیرید. تنها از طریق آن مسیر مشخص کاوش در مورد پیامدهای فیزیکی تحت شرایط خاص خاص، می توانید شهود لازم را برای ایجاد درک درستی از انواع سیستم های فیزیکی که می خواهید در نظر بگیرید، ایجاد کنید. این امر هم از نظر تجربی و هم از نظر تئوری صادق است، زیرا هر دو کلاس فیزیک به مجموعه ای از تخصص و مجموعه تجربیات منحصر به فرد خود در به دست آوردن آن نیاز دارند.

اگر می خواهید یاد بگیرید چگونه یک شناگر خوب باشید، وارد آب شوید و شنا کنید. اگر می خواهید یاد بگیرید که چگونه نقاشی کنید، قلم موها و بوم و پای را بیرون بیاورید

nt. اگر می خواهید نواختن پیانو را یاد بگیرید، جلوی پیانو بنشینید و شروع به نواختن آن کلیدها کنید. و اگر می خواهید یاد بگیرید که چگونه فیزیک انجام دهید، مجموعه مسائل یا دستگاه های آزمایشی را بشکنید و شروع به حل مسائل فیزیک کنید.

جدیدترین نتایج حاصل از تکرار XENONnT همکاری XENON به وضوح یک پس‌زمینه بهبود ~ 5 برابری نسبت به XENON1T را نشان می‌دهد و هرگونه شواهدی برای سیگنال کم انرژی اضافی که قبلاً دیده شده بود را کاملاً از بین می‌برد. این یک پیروزی فوق العاده برای فیزیک تجربی است. (اعتبار: E. Aprile و همکاران برای همکاری XENON، arXiv:2207.11330، 2022)

خودشه. این راز بزرگ است: اگر می‌خواهید در فیزیک ماهر شوید، باید مسائل فیزیک را بپذیرید و با ابزارها و تکنیک‌های مورد نیاز برای حل آن‌ها ماهر شوید. در تاریخ فیزیک، این مشخصه کاملاً همه کسانی بوده است که سهم معناداری داشته اند: چه به صورت تجربی یا نظری یا در تقاطع هر دو. بدون تجربه کافی در حل مسئله، شما به سادگی نمی توانید به یک فیزیکدان شایسته تبدیل شوید، زیرا تنها از طریق حل آن مسائل کلیدی، مهارت های لازم برای کسب مهارت در این تلاش را توسعه خواهید داد.

همه ما استعدادها و استعدادهایی داریم، اما یکی از بیداری های بی ادبانه ای که بسیاری از دانش آموزان فیزیک در مقطعی از مسیر تحصیلی خود دریافت می کنند این است که فارغ از استعدادها و استعدادهای شما، هیچ جایگزینی برای رشد مهارت های لازم وجود ندارد. حل مسئله چیزی است که شما می توانید به طور قطع در آن استعداد داشته باشید، اما همه ما در حل آن مشکلات به تمرین نیاز داریم تا به یک شایستگی و آشنایی دست یابیم - و در نهایت شهودی ایجاد کنیم که شما را به بیراهه نبرد - وقتی نوبت به آن می رسد. هر حوزه خاصی از فیزیک اگر آن نوع خاص کار را انجام ندهید، هرگز مهم ترین جنبه خوب شدن در فیزیک را نخواهید داشت: درک رابطه کمی بین پدیده ها و اثرات فیزیکی مختلف.

دو آونگ دوتایی، که با یک نوسان اولیه غیرقابل تشخیص از یکسان شروع می‌شوند، به سرعت آشفته می‌شوند و رفتاری را نشان می‌دهند که بسیار متفاوت است و پیش‌بینی بین این دو غیرعملی است. با این حال، حل مجموعه مناسب از معادلات جفت شده در شرایط مناسب می تواند این رفتار آشفته را آشکار کند: یک جزئیات مهم برای هر کسی که سعی در درک این موضوع در یک زمینه تحقیقاتی دارد. (اعتبار: Wolfram Research)

بسیاری از دانش‌آموزان از شنیدن این توصیه‌های به ظاهر بدیهی مبهوت می‌شوند و فکر می‌کنند که با انجام تکالیف تعیین‌شده، آن را طبق دستور عمل می‌کنند. اگرچه شما اعتبار جزئی برای آن به دست می آورید، توصیه اصلی - شما با حل مسائل فیزیک در فیزیک خوب می شوید - یک نتیجه مهم دارد: شما باید مقدار بیشتری از فیزیک را نسبت به فیزیکی که صرفاً با انجام تکالیف تعیین شده با آن مواجه می شوید، یاد بگیرید. .

مثلاً باید فیزیک کتاب فیزیک خود را یاد بگیرید. اکثر دانش‌آموزان به اشتباه معتقدند که اگر کتاب درسی را بخوانید و در صورت لزوم به بخش‌های مختلف آن مراجعه کنید و در عین حال مشکلات تکالیف خود را حل کنید، کافی است. درعوض، به جای آن، روش زیر را توصیه می کنم.

https://www.mixcloud.com/ManaKeith2/

https://www.viki.com/users/manakeith2_178/about

https://bbpress.org/forums/profile/manakeith2/

    قبل از شرکت در سخنرانی که به مطالب موجود در کتاب، از جمله یادداشت برداری و نوشتن معادلات ظاهر می شود، بخش مربوطه کتاب را مطالعه کنید.

    هنگامی که به سخنرانی خود می روید، از همه چیزهایی که مدرس یادداشت می کند، یادداشت بردارید، از جمله هر چیزی که آنها می گویند که به نظر شما مرتبط یا جالب است که آنها نمی نویسند.

    بعد از سخنرانی - و قبل از انجام تکالیف - بخش مربوطه کتاب خود را همراه با یادداشت های سخنرانی خود مرور کنید، و این بار مطمئن شوید که می توانید گام به گام روی هر مشکلی که حل شده و/یا حل شده است کار کنید. سخنرانی و در بخش مربوطه کتاب.

    و پس از آن، تنها پس از انجام همه این کارها، باید بروید و تکالیف خود را انجام دهید.

عکسی از اتان سیگل در ابر دیوار انجمن نجوم آمریکا در سال 2017، همراه با اولین معادله فریدمن در سمت راست. اولین معادله فریدمن، نرخ انبساط هابل را به صورت مربع به عنوان سمت چپ ترین عبارت در سمت چپ، که بر تکامل فضازمان حاکم است، جزئیات می دهد. اصطلاحات سمت راست در آن سمت شامل تمام اشکال مختلف ماده و انرژی است، در حالی که سمت راست جزئیات انحنای فضایی را نشان می دهد که چگونگی تکامل جهان در آینده را تعیین می کند. حل این معادله تحت شرایط مختلف به فرد کمک می کند تا دقیقاً چگونگی رفتار جهان در حال انبساط را درک کند. (اعتبار: هارلی ترونسون (عکس) و موسسه پیرامونی (ترکیب))

اگر کار زیادی برای انجام دادن به نظر می رسد، من شما را تشویق می کنم این سوال را از خود بپرسید: امیدوارید از تحصیل در فیزیک چه نتیجه ای کسب کنید؟ از آنجا که تمام چیزی که تا به حال به دست می آورید مستقیماً با کاری که انجام می دهید متناسب است. هر چه زمان بیشتری را با معادلات صرف کنید، آنها را به درستی در شرایط مختلف فیزیکی تنظیم کنید، و سیستم معادلات مربوطه را برای یافتن مقادیر مجهول بر اساس حل کنید. در مورد آنچه شما می توانید K

اکنون/اندازه گیری کنید، و سپس آن پیش بینی ها را با چیزی که قابل اندازه گیری است مقایسه کنید، توانایی بیشتری در مدل سازی صحیح و مفید یک سیستم جدید و تازه در نظر گرفته شده خواهید داشت.

بسیاری از فعالیت‌های دیگر وجود دارند که بسیاری از آنها ارزش زمان و تلاش را دارند که می‌توانند علاوه بر تنظیم و حل مجموعه‌ای از مسائل مرتبط، به شما در بهبود فیزیک کمک کنند.

    می‌توانید کتاب‌هایی از جمله گزارش‌های عمیق و پرطرفدار درباره موضوعات مختلف بخوانید، و اغلب به منابع اصلی که ایده‌ای که به آن علاقه دارید برای اولین بار مطرح شده است، برگردید.

    می‌توانید مقالات مروری و مقالات کنفرانس را بخوانید، که معمولاً نمای کلی‌تر، مدرن‌تر و در دسترس‌تر از یک حوزه جدید را نسبت به یک کتاب درسی یا منبع اصلی ارائه می‌دهند.

    می‌توانید از طریق کتاب‌های درسی تخصصی، به‌ویژه کتاب‌هایی که شما را در معادلات مرتبط با مشکلاتی که در نظر دارید، راهنمایی می‌کنند، کار کنید.

اما، یک بار دیگر، اگر بخش‌های کمی را برای خود تعیین نکنید، خود را در یک سطح فکری اساسی تغییر می‌دهید.

می توان معادلات مختلفی مانند معادلات ماکسول را نوشت که جهان را توصیف می کند. ما می‌توانیم آن‌ها را به روش‌های مختلف بنویسیم، اما تنها با مقایسه پیش‌بینی‌های آنها با مشاهدات فیزیکی می‌توانیم درباره اعتبار آنها نتیجه‌گیری کنیم. به همین دلیل است که نسخه معادلات ماکسول با تک قطبی مغناطیسی (راست) با واقعیت مطابقت ندارد، در حالی که معادلات بدون (چپ) مطابقت دارند. (اعتبار: اد مرداک)

به عنوان یک فیزیکدان، اغلب درخواست هایی از افرادی دریافت می کنید که می گویند: "من یک ایده دارم، فقط به کسی نیاز دارم که در ریاضیات/جزئیات به من کمک کند." اما اگر فردی نباشید که با جزئیات کمی موجود در انواع سیستم‌های فیزیکی برای خود کار کرده‌اید - احتمالاً مجموعه گسترده‌ای از تصورات غلطی را که قبلاً قبل از یادگیری درس‌هایی که با انجام دقیقاً آن کار سخت و کمی یاد می‌گیرید، تصحیح کرده‌اید. هیچ راهی برای ارزیابی اینکه آیا ایده شما حتی منطقی است یا خیر، بسیار کمتر اگر شایستگی داشته باشد.

شما فیزیک را با حل مسائل یاد می گیرید، و در نتیجه، اگر مسائل مربوطه را حل نکرده باشید، تقریباً به طور قطع فیزیک کافی را یاد نگرفته اید که بتوانید یک ایده را به هر شکل معناداری ارزیابی کنید. بخش بزرگی از یادگیری فیزیک شامل عدم استفاده از مفاهیمی است که قبل از آموختن درس‌های ارزشمندی در اختیار داشتید که فقط با انجام آن کار دشوار، ضروری و کمی می‌توان آموخت تا ببیند کدام تأثیرات و به چه میزان در شرایط مختلف اهمیت دارد. تخیل ممکن است مهمتر از دانش باشد، اما برای اینکه افکار تخیلی شما با کیهان در دست مرتبط باشد، به سطح دانشی اساسی نیاز است. شما فیزیک را با حل مسائل یاد می گیرید و این کلید مخفی دستیابی به برتری در این زمینه علمی خاص است.