Století moderní fyziky Jiří Langer

Prezentace na téma: "Století moderní fyziky Jiří Langer"— Transkript prezentace:

1 Století moderní fyziky Jiří Langer

2 Proč 20. století stoletím moderní fyziky?
Její vznik téměř přesně souhlasí s počátkem století 1900 Planckův zákon záření černého tělesa – první signál kvantové teorie 1905 A. Einstein speciální teorie relativity, kvantová teorie fotoefektu 1915 Einsteinova obecná teorie relativity 1910 – 20 Bohrův model atomu, „stará kvantová teorie“ 1920 – 30 Plná kvantová teorie – Heisenberg, Bohr, Schrödinger 1928 – spojení speciální relativity a kvantové mechaniky – Dirac … Přinesla obrovské technologické změny fotočlánky, transistory, polovodiče, positronová diagnostika, GPS, NMR … ale také atomová bomba a zbraně hromadného ničení Hluboce ovlivnila společenský vývoj Významně změnila pohled na realitu a základně ovlivnila filosofii

3 Když si troufáš dělat filosofii, tak ji dělej
Když si troufáš dělat filosofii, tak ji dělej. Ale ujasni si, že v našem století můžeš dělat dobrou filosofii jen když porozumíš té nejdůležitější filosofické události tohoto století a tou je moderní fyzika … Wenn Du Dir zutraust, Philosophie zu machen, dann mache es nur. Aber mach' Dir klar, in unserem Jahrhundert kannst Du nur gute Philosophie ma­chen, wenn Du dasjenige verstanden hast, was das wichtigste philosophische Ereignis dieses Jahrhunderts ist, und das ist die moderne Physik. Und die kannst Du nur verstehen, wenn Du in ihr tätig gewesen bist, und zwar lang. Und Du kannst in ihr nur tätig sein, wenn Du früh anfängst. Also fang' gefälligst mit der Physik an. Und bei Plato kannst Du nachlesen, die Idee des Guten versteht man sowieso erst, wenn man Fünfzig ist, und die Idee des Guten ist der Kern der ganzen Philosophie. Also, da hast Du lang, lang Zeit. W. Heisenberg für C.v.Weizsäcker

4 Zakladatelé kvantové mechaniky
Werner Heisenberg Niels Bohr a Max Planck Erwin Schrödinger P.A.M. Dirac

5 Einstein na bernském patentovém úřadě v r. 1905

6 Éter a speciální teorie relativity

7 Co je světlo? Descartes - teorie „slepecké hole“ –
světlo se šíří nekonečnou rychlostí vzájemným postrkováním částic éteru Olaf Römer – světlo se šíří konečnou rychlostí Newton – korpuskulární teorie světla (éter naplňující prostor měl v ní své místo) Christian Huyghens – světlo je vlnění počátkem 19. století vlnový charakter světla jasně prokázán (interference, ohyb)

8 Vlnění čeho? Zvuk jsou vlny ve vzduchu – vakuem se nešíří
Světlo se šíří i vakuem (zelení mužíci na Měsící se vidí, ale nepokecají si) Řešení: celý prostor je vyplněn éterem – světlo je vlnění éteru

9 Struktura éteru Éter tekutina s nepatrnou viskositou (neklade odpor pohyby těles) Potíž: v tekutinách se šíří jen podélné vlny Světelné vlny příčné (polarizace)

10 Éter má strukturu elastického tělesa – při vysokých rychlostech, jaké
odpovídají frekvenci světelných kmitů Při nízkých rychlostech se chová jako tekutina s velmi malou viskositou Další problém: kam se poděla podélná vlna? V běžných elastických látkách se šíří jak příčné, tak podélné vlny V druhé polovině 19. století fyzikové o existenci éteru nepochybovali, hledali se vhodné modely

11 Maxwellovy rovnice (1965) Gaussova věta Ampèrův zákon Faradayův zákon
Neexistují magnetické monopóly Ampèrův zákon Faradayův zákon

12 Éter v Maxwellově pojetí
Elektromagnetické pole odpovídá napětí v éteru

13 Smrt éteru a nový pohled na realitu
Quomodo cecidisti de caelo lucifer qui mane oriebaris corruisti in terram qui vulnerabas gentes Jak jsi spadl z nebe, jitřenko, který jsi zrána vycházel, pospíšils k zemi, ty, jenž jsi zraňoval národy“ Izajáš 14,12

14 Pohyb Země éterem

15 Předpokládaný výsledek
Δ T = L1/c(1-β2) – L2/c(1-β2) ½ β = v/c Naměřeno: Δ T = 0 Výklad: 1.Země strhává éter 2. Lorentz: tyče se ve směru pohybu vzhledem k éteru zkracují

16 Lorentz a éter L = L0(1-β2) ½ T = T0 (1-β2) ½ v Elektrické pole
Elektrické + magnetické pole v

17 Galileiho a Lorentzova transformace
Galileiho transformace x’ = x – vt y’ = y z’ = z t’ = t Transformace souřadnic událost Lorentzova transformace

18 Einsteinův princip relativity
Přírodní zákony vypadají stejně ve všech inerciálních soustavách Cena za to: čas běží v různých inerciálních soustavách různě, prostorové a časové souřadnice událostí jsou propojeny Lorentzovou transformací Důsledky pro éter: jako sensorium Dei zbytečný – pohyb vzhledem k němu nelze zjistit jako luci-fer či EM –fer také zbytečný – v Maxwellových rovnicích všechny měřitelné informace – a navíc nelze sestrojit relativistickou teorii mechanického éteru

19 …kočka zmizela a zůstal jen její škleb

20

21 Čtyřrozměný prostoročas

22 Prostor a čas včera zemřely. Žijeme v absolutno, protože jsme stvořili
"Die Anschauungen über Raum und Zeit, die ich Ihnen entwickeln möchte, sind auf experimentell-physikalischem Boden erwachsen. Darin liegt ihre Stärke. Ihre Tendenz ist eine radikale. Von Stund′ an sollen Raum für sich und Zeit für sich völlig zu Schatten herabsinken und nur noch eine Art Union der beiden soll Selbständigkeit bewahren." Od této hodiny poklesly prostor o sobě a čas o sobě do říše stínů a svou autonomii si zachovává jen jejich spojení … Prostor a čas včera zemřely. Žijeme v absolutno, protože jsme stvořili věčnou, všudypřítomnou rychlost … F.T. Marinetti, Manifest futurismu Le Figaro 1909

23 Kausální struktura Minkowského světa
ds2< 0 ds2= 0 ds2> 0 ds2 = dx2 + dy2 + dz2 - c2 dt2

24 Gravitace – zakřivení prostoročasu

25 Svět kvantové fyziky

26 Heisenbergův princip neurčitosti
x .  p  h Střední kvadratické odchylky a

27 Dvouštěrbinový experiment