Navigate / search

The Quantum Story: A History in 40 Moments by Jim Baggott

The Quantum Story by Jim Baggott

Šo grāmatu nopirku pirms trīs gadiem. Viņa man cītīgi marinējās plauktā, un izlasīt to man nekādi nesanāca. Bet es mēģināju veselas trīs reizes. Reiz pat pievārēju veselas simts lapaspuses, bet līdz galam nekad netiku. Tagad beidzot saņēmos un izlasīju visu vienā piegājienā. Nu labi, paralēli izlasīju vēl pāris grāmatas, bet tas jau neskaitās.

Ar kvantu teoriju viss nav tik vienkārši, kā varētu iedomāties. Tā apraksta pasauli tik mikroskopiskā līmenī, ka cilvēka ikdienas pieredze ne vienmēr ir piemērota kvantu fizikas notikumu uztverei. Šīs grāmatas mērķis ir iepazīstināt lasītāju ar 40 kvantu teorijas vēstures aspektiem, un dod tam pamatzināšanas. Viss sākās ar spektrālajām līnijām un absolūti melna ķermeņa starojumu. Tālāk radās jautājumi par atoma uzbūvi, viļņfunkcijām, kvarkiem, gluoniem un, protams, Higsa bozoniem. Un nav jau tā, ka viss būtu beidzies. Standartmodelis ir smuks tikai pirmajā acu uzmetienā, bet tas balstās uz vairāk kā desmits eksperimentāli noteiktām konstantēm, un šī lieta daudziem neliek mieru. Ja vēlies saprast, ko tie mūsdienu fiziķi atkal ir atklājuši, šī grāmata ir obligāti izlasāma.

Šie četrdesmit vēstures punkti ir pagrieziena punkti kvantu fizikā. Jā, tur tādu ir bijis diezgan daudz. Katrs no tiem ļāva paskatīties uz mūsu pasauli no nedaudz citādāka skatu punkta un nonākt pie secinājuma, ka viss nebūt nav tik vienkāršs, kā izskatās. Atoms, izrādījās, nebija protonu un elektronu maisījums, atomam atradās kodols, lielais elementārdaļiņu zooparks lika uzdot jautājumu, kas tur īsti notiek. Nemaz nerunāsim par to, kā kvantu pasaules realitāte atšķiras no mūsu ikdienas realitātes. Katrā šajā apgrieziena punktā bija cilvēki. Autoram pienākas papildus bonuss par to, cik labi viņš ir attēlojis fiziķu savstarpējos kašķus un ikdienu, par to, kā rodas un nomirst hipotēzes, un kā tikai daļa kļūst par teorijām. Ja kādam šķiet, ka zinātnieki ir neelastīgi vecā atkārtotāji, tad te ir tieša pretējā demonstrācija. Īsumā, izcili parādīts, kā patiesībā strādā zinātne.

Nevar teikt, ka par šo tēmu neko neesmu lasījis, tomēr vienmēr esmu uzskatījis, ka vairums autoru šo tēmu ir tikai apgrābstījuši. Viņi pievēršas vispārīgiem ikdienišķiem formulējumiem un ietērpj kvantu fizikas novērojumus ikdienišķā valodā. Bet kā tu ikdienišķā valodā ietērpsi spinu? Cilvēks domā – ā, spins, mierīgi, cik viņš tur reizes bija jāapgriež, lai atkal izskatītos pēc sevis? Bet tas ir parametrs, kurš raksturo elementārdaļiņu aprakstošo simetrijas grupu. Vismaz es to tā sapratu, lai gan matemātikā par grupu teoriju ar neesmu nekāds guru. Šī grāmata nav pilna ar matemātikas formulām vai diferenciālvienādojumiem. Bet, ja gadās tādu sastapt, viņi nemaz nav lieki.

Es autoru nevainoju tajā, ka man daļu no viņa rakstītā nemaz neizdevās aptvert. Domāju, ka tā vairāk ir manas uztveres problēma. Iespējams, esmu pārāk izlaidies ar vispārīgām populārzinātniskām grāmatām, pēc kuru izlasīšanas man radies maldīgs priekšstats, ka daudzmaz pārzinu kvantu fizikas pamatpostulātus. Viens gan ir skaidrs – kvantu pasaule nav tāda kā mūsu ikdiena. Grāmatai lieku 10 no 10 ballēm, iesaku izlasīt visiem, kuriem ir apnicis lasīt vienus un tos pašus fizikas pastāstiņus, kas visu vienkāršo.

Antimatter by Frank Close

antimatter

Ar Frank Close darbiem man jau ir nācis sastapties agrāk, kaut vai „Void”. Tā ka pamanījis šo, nešaubījos ne mirkli un nopirku. No pirkšanas līdz izlasīšanai gan pagāja aptuveni mēnesis, bet ko lai dara, man rindā uz lasīšanu stāv 70 grāmatas un prioritārās tēmas mainās atkarībā no garastāvokļa.

Grāmatas galvenais temats ir antiviela – tās atklāšanas vēsture, pielietojuma iespējas. Nedaudz fizikas teorijas, kas paredzēja šāda veida daļiņu eksistenci. Piemēri, kā daži zinātnieki palaida garām savu mūža iespēju kļūt par Nobela prēmijas laureātiem. Diezgan pamatīgi tiek apskatīta vielas un antivielas simetrija (pareizāk sakot neliela asimetrija, kuras rezultātā ir radusies mūsu pasaule). Tiek apskatītas arī mūsdienu tehnoloģijas, ar kuru palīdzību ir iespējams saglabāt pāris pozitronus no tūlītējas iznīcības.

Manuprāt, vislabākā grāmatas daļa bija nodaļas, kas veltītas dažādu antivielas mītu kritikai. Galvenie apskatītie mīti ir antiviela kā nākotnes ierocis (antivielas raķete skan iespaidīgi). Te nedaudz tika apskatīts arī mūsdienu antivielas mītu galvenais avots Dena Brauna „Eņģeļi un Dēmoni”. Izskatās, ka pat ASV militāristi visas savas „zināšanas” un „faktus” smēlušies no šīs grāmatas. Pieminēts arī Tunguskas meteorīta/komētas iespēja sastāvēt no antivielas. Kā labs bonusiņš ir divi pielikumi grāmatas beigās; viens mums smalki parāda, cik izmaksātu viena grama antivielas rūpnieciska iegūšana un otrs veltīts „Diraka kodam”.

Autors, ja tā varētu teikt, tradicionāli cenšas kādu no fizikas tēmām pasniegt mums īsi un koncentrēti. Cenšoties iekļauties 150 lappusēs. Tas, manuprāt, ir pietiekami, lai iepazīstinātu lasītāju ar apskatāmās tēmas vēsturi, saistītajiem atklājumiem un problemātiku. Nenoliedzami par labu autora kompetencei liecina tas, ka viņa darbs ir cieši saistīts ar lietām, par kurām viņš raksta; galu galā viens no viņa ieņemamajiem amatiem ir CERN Head of Communications and Public Education.

Grāmatu izlasīju vienā rāvienā, kas gan nav nekāds brīnums, ņemot vērā grāmatas lapaspušu skaitu. Lasīšanas mērķis bija nedaudz atsvaidzināt zināšanas par elementārdaļiņām un to fiziku. Patīkami pārsteidz nespeciālistam viegli saprotamā izklāsta forma. Uzzināju arī šo to jaunu – man nebija ne jausmas, ka pastāv arī antineitrons visu laiku domāju, ka hipotētiskajā antivielas pasaulē neitrons ir tas pats mūsu neitrons, sapratu kā tad īsti ir ar to antivielas uzglabāšanu, un kāpēc nav iespējams uzglabāt lielus apjomus. Kopumā grāmatai dodu 9 no 10 ballēm varēja gan būt nedaudz garāka.

Symmetry: A Journey into the Patterns of Nature by Marcus Du Sautoy

Symmetry

Tāpat kā pagājušogad arī šogad nolēmu veltīt daļu no sava lasāmā laika matemātiskā koncepta –simetrija izpētei. Skaidra lieta, ka mana izpēte aprobežojas ar populārzinātniskas grāmatas izlasīšanu. Pērn tā bija „Why beauty is truth”, šogad šī.

Grāmatas autors Marcus Du Sautoy ir diezgan populārs matemātikas popularizētājs plašākām sabiedrības masām. Pats ziemā redzēju pāris raidījumus BBC, kuros viņš stāstīja par skaitļu izcelsmi un matemātikas vēsturi.

Šī grāmata sastāv it kā no divām daļām, viena mums stāsta par Simetrijas koncepta attīstību matemātikā un pēc būtības gandrīz pilnībā sakrīt ar Ian Stewart grāmatu, tiek piesaukti gan vienādmalu trijstūri, daudzstūri, kuru malu skaits ir pirmskaitlis, simetrijas grupas, piektās pakāpes vienādojuma atrisinājumam neeksistējoša universāla formula, Lie algebra, Galois revolucionārie atklājumi un dzīve, vienādojuma sakņu ģeometriskā interpretācija imagināro skaitļu plaknē.

Bija arī daudz dažādas interesantas atšķirības. Nodaļa par simetriju mūzikā, daži skaņdarbi tika dekompilēti un izanalizēti. Izrādās arī, ka informācijas kodēšana ar kodu, kas spēj atpazīt kļūdas datu pārraidē un koriģēt tās, var izteikt kā n-dimensionāla kuba rotāciju n-dimensionālā telpā. Šo to jaunu uzzināju par vīrusu formas noteikšanu izmantojot matemātiskas metodes. Un, protams, neiztika bez simetrijas grupa Monster, jeb objekts kuram piemīt 808017424794512875886459904961710757005754368000000000 simetrijas, bet minimālais dimensiju skaits, kurā to var uzkonstruēt, ir 196883.

Grāmatas otra daļa, kas risinās paralēli, tiek veltīta autora stāstam par savu darbu. Viņš mēģina lasītājam nodot to, kāda izskatās matemātiķa ikdiena. Stāsta par prieku, kas pārņem izdarot pēkšņu atklājumu un dažādiem mēģinājumiem iegūt iedvesmu, staigājot pa muzejiem, aplūkojot arhitektūru. Cenšas arī atbildēt uz jautājumu, ko tad īsti matemātiķi dara ikdienā, un kam ir vajadzīgi viņu abstraktie teorētiskie spriedumi par dīvainiem objektiem n-dimensiju telpās, kurus neviens nespēj pat iztēloties. Pastāsta arī nedaudz par hipijveidīgo kultūru matemātiķu aprindā, kur katrs izcils matemātiķis ir ar nelielām novirzēm – kāds spēj atcerēties pāris tūkstošus pi zīmes aiz komata, cits zina no galvas visu Lielbritānijas vilcienu kustības sarakstu, cits spēj galvā sadalīt skaitli pirmreizinātājos utt. Jebkurā gadījumā labs ieskats matemātiķu virtuvē garantēts.

Grāmatiņu viennozīmīgi ir vērts izlasīt tiem, kurus interesē matemātika un matemātikas vēsture, sarakstīta salīdzinoši vienkāršā valodā, pasniegtie fakti un informācija izklāstīta saistoša, daži koncepti gan skaidri nekļūst pat pārlasot rindkopu vai lapaspusi pāris reizes, bet visu jau ar nevar gribēt. Grāmatai lieku 10 no 10 ballēm.

Dark Side of the Universe: Dark Matter, Dark Energy, and the Fate of the Cosmos by Iain Nicolson

dark_side_of_the_universe

Ja tu, cilvēks, ej pa ielu un jūties nedaudz piekāsts, tad zini – šīm sajūtām ir nopietns pamatojums. Mēs visi esam apmānīti. Mūs ir apmānījis pats Visums. Cilvēks ar savām metodēm var novērot labākajā gadījumā 4% no Visuma matērijas. Jeb, pareizāk sakot, tikai 4% no Visuma sastāv no atomiem tāpat kā mēs, krēsli un galdi utt. ~26% sastāda Dark matter un pārējie 70% ir Dark energy. Nav slikti vai ne?

Reiz vasarā biju nolēmis atrast normālu grāmatu par Dark matter, izrādās, ka šī lieta nemaz nav tik vienkārša, vismaz skatoties pēc amazon.com lasītāju reitingiem. Lielākā daļa no šai tematikai veltītām grāmatām ir totāls sviests, vai nu tik sarežģītas, ka parastam cilvēkam neizprast. Tad nu izsverot visus par un pret izvēle krita uz šo grāmatu.

Grāmatiņa ir smuki noformēta, iespiesta uz krītpapīra A4 formātā ar daudzām bildītēm un grafikiem. Tieši šīs bildes un grafiki grāmatas lasīšanas tempu diezgan piebremzē. Laiku pa laikam pieķer sevi pie tā, ka pēti kādu supernovas uzliesmojuma vai kādas tālas galaktikas fotoattēlu jau piecas minūtes. Lai arī grāmata nav bieza ~200 lpp., tās izlasīšana man aizņēma veselu nedēļu. Valodu par vieglu nenosauksi un vietām nākas visu nodaļu pārlasīt vēlreiz, lai vismaz kaut ko saprastu.

Nedaudz par to, kas ir pašā grāmatā. Grāmata sastāv no 12 nodaļām.

Pirmā nodaļa dod mums ātru un vispārīgu ieskatu par to, kas ir galaktikas, kā veidojas zvaigznes, kā līdz tām izmērīt attālumus. Cilvēkam, kas lasījis daudzas grāmatas par šādu tēmu, ieteiktu apskatīt tikai bildītes un doties uz nākamo nodaļu.

Otrā nodaļa cenšas mums īsumā pastāstīt par Visuma mikroviļņu fona starojumu, Habla konstanti, laiku un iespējamo visuma izcelsmes modeļiem. Kosmoloģija vienu vārdu sakot. Man jau sāka šķist, ka līdz Dark Matter tā arī nekad nenonāksim.

Trešā nodaļa beidzot sāk mums vēstīt, no kurienes radusies ideja, ka Visumā ir kaut kāda matērija, kas apslēpta mūsu acīm un instrumentiem. Par to liecina gan galaktiku rotācijas neatbilstība novērojamajam matērijas daudzumam.

Ceturtā nodaļa apskata vienu no Dark Matter kandidātu grupām – MACHO jeb Massive Compact Halo Objects. Tās ir izdzisušas zvaigznes, melnie caurumi, gāzu mākoņi, putekļi, bet diemžēl ar tiem nepietiek pat 20% no paredzētā Dark Matter daudzuma.

Piektā nodaļa piedāvā vēl vienu Dark Matter kandidātu – neitrīno, labs neitrīno detektēšanas metožu apskats. Izrādās, ka neitrīno ir veseli trīs paveidi (elektronu, mionu un tau), kurus šis varot brīvi mainīt. Tas sākumā radīja lielu apjukumu neitrīno mednieku aprindās. Tad nodaļā parādās VIMPS – Weakly Interacting Massive Particles un panesās string theory, Klauza-Kleina daļiņas, supersimetrijas, fotīno un vēl vesela čupa ar eksotiskām daļiņām, kuras neviens tā arī nekad nav redzējis.

Sestā nodaļa veltīta MOND – Modified Newtonian Dynamics iespējams nemaz Dark Matter nav nepieciešama lieta, vajag tikai pamodificēt gravitācijas īpatnības vai Nutona formuli, sīki un smalki dažādi par un pret.

Septītā nodaļa VIMPS atgriežas, tiek apskatītas dažādas alternatīvās detektēšanas metodes. Interesanti, bet, ja pareizi sapratu, nekādi īsti pierādījumi VIMPS eksistencei joprojām nav.

Astotā nodaļa veltīta Visuma mikroviļņu fona starojumam, valoda vairs nemaz nav viegla, daļu no idejām nācās papildus lasīt wikipedia. Īsumā Visuma inflācijas modelis paredz, ka lielākā daļa no visuma enerģijas – matērijas blīvuma nesastāv no barioniem. Tautas valodā mēs nezinām, kas ir atlikušie 70 %.

Devītā nodaļa pastāsta, kāpēc novērojot supernovas tipu Ia sanāk ka Visums izplešas paātrināti. Diezgan interesanti modelīši, protams, katra trūkumi un plusi.

Desmitā nodaļa lēnām aizved mūs līdz Dark energy idejai, attīstot dažādus Visuma izplešanās modeļus.

Vienpadsmitā nodaļa veltīta Dark energy, izlasot to kļūst skaidrs, ka nevienam nav ne jausmas, kas tā par lietu, ko viņa ēd un par tās nozīmi tautsaimniecībā. Tiek apskatīts vesels bars ar dažādām idejām – Vakuuma enerģija kā kosmoloģiskā konstante, fantomu lauki un man jau šķita mirusī kvintesences ideja. Tiek piesaukti arī abi antropie principi, multiversi, Bubble universes, Big Crunch un Big Rip.

Divpadsmitā nodaļa veltīta mūsdienu zinātnes pētījumiem, uzskaitītas visas nākamās desmitgades kosmosa misijas saistītas ar šo tematiku.

Šo grāmatu ieteiktu izlasīt jebkuram, kas interesējas par astronomiju, fiziku, astrofiziku un citām gaisīgām ikdienā nepielietojamām lietām – palīdzēs radīt gudra cilvēka iespaidu kaut vai ar frāzi: „Neitrino ir masa, jo bez masas viņš pārvietotos ar gaismas ātrumu, tādējādi viņa laika ritējums būtu nulle, tas nozīmētu, ka viņš nespētu pārmainīties no viena sava veida uz otru, pa ceļam no Saules līdz Zemei.” Grāmatai dodu 10 no 10 ballēm.

Why beauty is truth by Ian Stewart

Grāmata ir uzrakstīta ar mērķi izskaidrot nespeciālistam matemātiskās simetrijas konceptu un ilustrēt, kā šī matemātiskā simetrija rezultējas mūsdienu fizikālo procesu izpratnē.

Kā jau tas ierasts, sākas viss senajā Babilonā, kur cilvēki jau bija iemācījušies algoritmu, kas ļāva atrisināt kvadrātvienādojumus. Tad tiek veikts ieskats Eiklīda veikumā. Tālāk seko persiešu dzejnieks Omars, kas visu savu mūžu veltījis kubisko vienādojumu speciālgadījumiem. Tad nāk divi itālieši, kas abi uzskatīja, ka atraduši metodi, kā vispārināt kubiskā vienādojuma atrisinājumu Tartagila un Cardano. Tad sekoja Gauss, kurš arī daļu no sava laika veltījis algebriskajiem vienādojumiem. Tad parādās Galois ar savu grupu teoriju, tiek ieviesti arvien sarežģītāki jēdzienu, Fano plane, Lie grupas.

Un tā visa šo un vēl citu matemātiķi ķēdīte turpinās līdz mūsdienai. Balstoties uz viņu kopējo veikumu fiziķi veido dažādas superstīgu un M-teorijas, kuras, ja apskata nopietnāk, patiesībā satur to pašu simetriju, ko matemātika.

Lasot šo grāmatu sagaidīju tādu pašu aizraujošu stāstījumu, kā „Science of Diskworld” ciklā. Cik tālu tas attiecas uz dažādu matemātiķu biogrāfijām un interesantiem faktiem, tik tālu viss bija labi. Grāmata it kā ir sarakstīta cilvēkam, kas ar matemātiku nav īpaši lielos draugos, bet tomēr tā viņu interesēt.

Grāmatas sākuma nodaļās autors atvainojas lasītājam un formulas „sarežģītības” dēļ neraksta kubiskā vienādojuma atrisināšanas formulu. Tomēr pārdesmit lapas tālāk Galois teorijā sāk ieviest jaunus konceptus, nepaskaidrojot neko sīkāk, un man šķita, ka vienkāršojot, kaut kas būtisks tika piemirsts.

Pats skolā esmu mācījies augstāko matemātiku, cik nu tas ekonomistam nepieciešams un par dažām no šim lietām dzirdējis biju, bet praktiski saskarsme nekāda nebija bijusi. Tad atzīšos godīgi, man no autora stāstījuma daļa nepieleca un tāda lieta ar mani gadās reti. Domāju, laikam palieku vecs un internetā pameklēju vairāk par tēmām Galois grupas, Fano plane, Lie grupas un pāris stundas veltot mācībām, sāku iebraukt raidījumā, ar grāmatu vienu pašu ir nedaudz par īsu. Dažas lietas uz pirkstiem tomēr nevar izskaidrot.

Kopumā grāmata ir tāda nesabalansēta, vienkāršas lietas tiek pasniegtas kā sarežģītas un sarežģītas pārāk noreducētas. Lai vai kā tagad saprotu kāpēc ar lineālu un cirkuli nevar uzkonstruēt kvadrātu, kura laukums ir vienāds ar apļa kvadrātu, kādēļ ar šiem pašiem instrumentiem nevar sadalīt jebkuru leņķi trijās daļās un kāpēc piektās pakāpes vienādojuma atrisinājumu nevar izteikt kā sakni.

Kopā grāmatai lieku 7 no 10 ballēm, autoram viņu vajadzētu vismaz dubultot apjoma ziņā, lai saliktu iekšā visus tos gabalus, kas patlaban izlaisti. Ja tu neesi vismaz matemātikas profesors, tad šīs grāmatas lasīšana nebūs diez ko interesanta.

%d bloggers like this: