Latający cyrk fizyki - ebook

Przedmowa

Latający cyrk fizyki został zapoczątkowany pewnej czarnej i ponurej nocy w 1968 r., gdy byłem na studiach magisterskich na Uniwersytecie w Maryland. Tak naprawdę, dla większości słuchaczy studiów magisterskich wszystkie noce są ciemne i ponure, ale ja mam na myśli tę szczególną noc, która naprawdę była ciemna i ponura. Byłem asystentem uczącym w pełnym wymiarze godzin, a wcześniej tego dnia dałem Sharon, jednej z moich studentek, test do zrobienia. Nie poszło jej dobrze. Pod koniec odwróciła się do mnie i zapytała: – Czy coś z tego ma związek z moim życiem?

Szybko jej odpowiedziałem: – Sharon, to jest fizyka! Wszystko to ma związek z twoim życiem!

Gdy obróciła się, aby spojrzeć na mnie, miała zmrużone oczy i powiedziała wolno, ze ściśniętym gardłem: – Proszę podać mi przykłady.

Myślałem i myślałem, ale niczego nie mogłem wymyślić. Spędziłem co najmniej sześć lat na studiowaniu fizyki i nie przychodził mi do głowy nawet jeden przykład.

Tej nocy zdałem sobie sprawę, że problem Sharon był faktycznie moim problemem: tym, co nazywamy fizyką, ludzie zajmują się na uczelniach, w instytutach, ale nie ma to żadnego powiązania z prawdziwym życiem Sharon (lub moim). Podjąłem więc decyzję, aby zebrać trochę przykładów z życia codziennego i żeby wzbudzić większe zainteresowanie Sharon, nazwałem ten zbiór The Flying Circus of Physics (Latający cyrk fizyki). Stopniowo poszerzałem swoją kolekcję.

Wkrótce inne osoby chciały mieć kopie materiałów do Latającego cyrku – najpierw studenci z klasy Sharon, potem moi koledzy ze studiów magisterskich, a następnie niektórzy nauczyciele akademiccy. Po wydrukowaniu materiału w formie „raportu technicznego” przez Wydział Fizyki w Maryland, podpisałem umowę na książkę z wydawnictwem John Wiley & Sons.

Książka została wydana w 1975 r., kilka lat po tym, gdy zostałem profesorem fizyki na Uniwersytecie Stanowym w Cleveland; w roku 1977 r. pojawiło się jej wydanie poprawione. Od tego czasu została przetłumaczona na 11 języków na całym świecie. To jest drugie wydanie tej książki. Została napisana całkiem od nowa i zmieniono jej układ.

Kiedy zacząłem zbieranie materiałów do Latającego cyrku, przejrzałem strona po stronie kilka tuzinów czasopism naukowych i znalazłem niewiele odpowiednich artykułów. W rzeczy samej, moją metaforą dla tego projektu było poszukiwanie złota w niemal jałowym zboczu górskim – złotych samorodków było niewiele i trudno było je znaleźć.

Świat się zmienił: teraz co roku publikuje się wiele setek artykułów naukowych, które nadawałyby się do Latającego cyrku i – w kategoriach mojej metafory – znalazłem dużą żyłę złota. Nie przekopuję się już przez dziesiątki czasopism; dokładnie przeglądam około 400 i korzystam z wyszukiwarek, aby przeszukiwać setki innych. Przez wiele dni moje palce biegają tylko po klawiaturze komputera. Szkoda, że Sharon nie może spojrzeć przez moje ramię na naprawdę ciekawe rzeczy, jakie znalazłem. Ta książka daje taką szansę: popatrz przez moje ramię, a zobaczysz, że „wszystko w twoim życiu ma związek z fizyką”.

Witryna WWW dla Latającego cyrku fizyki

Witryna WWW związana z tą książką znajduje się pod adresem www.flyingcircusofphysics.com i zawiera:

• Ponad 10 000 cytatów z czasopism i książek dotyczących nauk ścisłych, inżynierii, matematyki, medycyny i prawa. Cytaty pogrupowano według punktów w książce i oznaczono według stopnia trudności.

• Dodatkowe zagadnienia.

• Poprawki, aktualizacje i dodatkowe komentarze.

• Poszerzony indeks.

Pochodzenie nazwy „latający cyrk”

Nazwa mojego początkowego zbioru problemów pochodzi od bardzo wczesnych pokazów lotniczych, w których odważni piloci wykonywali numery jeżące włosy na głowie. Myślałem wtedy, że ponieważ taki pokaz lotniczy był nazywany „latającym cyrkiem”, obraz śmiałych pilotów skłoni kogoś do przeczytania mojej książki.

Później dowiedziałem się, że „latający cyrk” był początkowo cyrkiem, który jeździł pociągiem, a potem nazwę tę nadano eskadrze niemieckich samolotów, które przewożono w taki sposób. Określenie miało związek ze słynnym niemieckim pilotem – Czerwonym Baronem, który podczas I wojny światowej pomalował swój samolot na kolor krwistoczerwony, aby postraszyć pilotów, z którymi walczył w powietrzu.

Grupa komików znana jako Latający Cyrk Monty Pythona pojawiła się w Anglii mniej więcej rok po tym, gdy zacząłem używać nazwy „latający cyrk”. Tego roku nazwa ta musiała „wisieć w powietrzu” po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. (Skecz z martwą papugą należy jednak całkowicie do Monty Pythona).

Bibliografia

Witryna Flying Circus of Physics zawiera pełną listę cytatów pogrupowanych w kolejności zagadnień opisywanych w książce, oznaczonych według trudności matematycznej. Jest tam ponad 10 000 cytatów.

Korespondencja do mnie

Będę się bardzo cieszył, jeśli otrzymam poprawki, komentarze, nowe pomysły i cytaty. Jeśli chodzi o te ostatnie, byłbym wdzięczny za przesyłanie kompletnych cytatów, bez ich skracania, z pełnymi numerami stron. Jeśli jednak nie jest to możliwe, zainteresuje mnie nawet fragment. Jeśli możecie przesłać mi zdjęcie artykułu lub adres internetowy, to świetnie.

W cytatach na ogół nie podaję witryn internetowych, ponieważ nie mogę regularnie sprawdzać, czy podana strona jest nadal aktywna.

Uczę na pełny etat, pracuję pełną parą nad tą książką i jeszcze w podwójnym wymiarze godzin nad podręcznikiem Fundamentals of Physics. To jest kilka etatów i to jeszcze nie wszystko. Proszę zatem zrozumieć, że nie jestem w stanie odpowiedzieć na każdy list lub uwagę.

Uniwersytet Stanowy w Cleveland

Jeśli chcecie uczęszczać do solidnego średniej wielkości uniwersytetu, przyjedźcie do Cleveland State University (www.csuohio.edu) w Cleveland w stanie Ohio. Uczę tam od ponad 30 lat i nie mam zamiaru skończyć (choć mówią mi, że najpewniej natura spowoduje, że będę musiał zwolnić). Jestem facetem w małym biurze, otoczonym artykułami naukowymi, z palcami „latającymi” po klawiaturze, desperacko próbującym dotrzymać kolejnego terminu wydania.

Podręczniki

Książka ta jest przeznaczona dla czytelników, którzy mają podstawową wiedzę z fizyki lub nauk ścisłych na poziomie szkoły podstawowej. Jeśli potrzebujecie dobrego podręcznika pasującego do tej książki, oto kilka propozycji:

• How Things Work: The Physics of Everyday Life, Louis A. Bloomfield (John Wiley & Sons), niematematyczne wprowadzenie do fizyki.

• Physics, John D. Cutnelli, Kenneth W. Johnson (John Wiley & Sons), wprowadzenie do fizyki oparte na algebrze.

• Fundamentals of Physics, David Halliday, Robert Resnicki, Jearl Walker (John Wiley & Sons), wprowadzenie do fizyki oparte na rachunku różniczkowym.

Podziękowania

Jest wiele osób, którym chcę podziękować, ponieważ zachęcali mnie wtedy, gdy myślałem: „Nie ma już nadziei!”. No tak, to tylko jeden z powodów. Wielu ludzi tolerowało mnie, gdy miałem już kompletną obsesję i myślałem: „Muszę pracować, jakby miało nie być jutra!”.

Oto oni: Jearl i Martha Walker (moi rodzice, którzy, kiedy byłem nastolatkiem, z pewnością spędzili wiele bezsennych nocy, zastanawiając się, czy skończę jako człowiek sukcesu, czy za kratkami), Bob Phillips (mój nauczyciel matematyki i fizyki w szkole średniej, który otworzył dla mnie nowe światy), Phil DiLavore (dzięki któremu zacząłem uczyć), Joe Reddish (który doprowadził do opublikowania początkowych zapisków Latającego cyrku fizyki w postaci raportu technicznego na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Maryland), Phil Morrison (który jako pierwszy zachęcił mnie do wydania raportu technicznego jako książki i napisał dobrą jej recenzję w „Scientific American” i dzięki któremu zapewne znalazłem zajęcie na 13 lat, publikując felietony w części czasopisma nazywanej Amateur Scientist), Dennis Flanagan (wydawca w „Scientific American”, który mnie zatrudnił i kierował mną przez lata), Donald Deneck (wydawca w dziale fizyki w wydawnictwie John Wiley & Sons w latach 70. ub. wieku, który zaproponował mi pierwszą umowę na książkę Latający cyrk fizyki), Karl Casper i Bernard Hammermesh (którzy na tyle docenili moje książki, że zatrudnili mnie na stanowisku adiunkta na Uniwersytecie Stanowym w Cleveland), David Halliday i Robert Resnick (którzy pozwoli mi korzystać z ich podręcznika Fundamentals of Physics w 1990 r.), Ed Millman (który mnie uczył, jak pisać podręczniki), Mary Jane Saunders (dziekan Kolegium Naukowego na Uniwersytecie Stanowym w Kolorado), która stworzyła tak pozytywną atmosferę, że to wydanie Latającego cyrku fizyki stało się możliwe i która krytycznie przeglądała wiele stron manuskryptu), Stuart Johnson (wydawca w dziale fizyki w wydawnictwie John Wiley & Sons, który był moim przewodnikiem przy tej książce oraz wielu wydaniach Fundamentals of Physics), Carol Seitzer (który przeczytał manuskrypty tej książki, wprowadzając wiele istotnych zmian), Madelyn Lesure (autorka oprawy graficznej tej książki), Elizabeth Swain (redaktor produkcyjny w John Wiley & Sons, zarządzająca produkcją tej książki), Chris Walker, Heather Walker i Claire Walker (moje dorosłe dzieci, które przez całe ich życie tolerowały moją obsesję pisania i uczenia), Patrick Walker (mój dorastający syn – który nie tylko tolerował moją wieloletnią pracę w piwnicy, ale nauczył mnie, jak pokonywać ścianę wspinaczkową) i (przede wszystkim) Mary Golrick (moja żona, która wniosła wiele pomysłów do tego wydania i nie pozwalała mi się poddawać, gdy już krzyczałem „Cała nadzieja stracona!”).

Fizyka…

• na pierwszą randkę: 1.57, 1.75, 1.122, 1.124, 2.51, 2.90, 4.78, 5.17, 5.19, 6.98, 6.122, 7.15, 7.16, 7.50

• w pubie: 1.110, 1.122, 1.149, 2.10, 2.24, 2.25, 2.51, 2.76–2.78, 2.87–2.91, 2.96, 2.108, 2.120, 3.27, 3.40, 4.24, 4.42, 4.60, 4.78, 6.98, 6.113, 6.130, 6.136, 6.138

• w podróży samolotem: 1.17, 1.18, 4.53, 4.69, 5.34, 5.35, 6.10, 6.34, 6.35, 6.37, 6.44, 6.63, 6.91, 6.100, 6.105, 6.129

• w łazience i w toalecie: 1.93, 1.193, 2.21, 2.23, 2.41, 2.60, 2.150, 3.67, 4.65, 4.66, 6.88, 6.99, 6.110

• w ogrodzie: 1.132, 2.11, 2.80, 2.93, 2.94, 2.99, 3.25, 4.29, 4.57, 4.84, 5.32, 6.84, 6.92, 6.115, 6.118, 6.120, 6.121, 6.126, 7.38

Zapraszam do tworzenia innych grup tematycznych związanych z określonymi okazjami i miejscami.