Φυσική

ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ

Μια στοιχειώδης εισαγωγή στη μεγάλη σύνθεση
Έντυπο 18,00 12,60 Προσθήκη στο καλάθι

Η σύνθεση της κβαντομηχανικής και της σχετικότητας σε μια ενιαία θεωρία αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της Φυσικής του αιώνα μας. Στην πραγματικότητα μόνο μέσα στα πλαίσια αυτής της σύνθεσης είναι δυνατόν να κατανοηθούν θεμελιώδη χαρακτηριστικά του κόσμου μας όπως η αρχή του Pauli, η ύπαρξη ύλης και αντιύλης, καθώς και η δυνατότητα παραγωγής και εξαφάνισης σωματιδίων στις πυρηνικές αντιδράσεις που παράγουν, μεταξύ άλλων, και την αστρική ενέργεια στην οποία οφείλεται η ίδια η ύπαρξή μας. Xωρίς την επικουρία της ειδικής σχετικότητας, οι κβαντικοί νόμοι από μόνοι τους θα ήταν αδύνατο να δημιουργήσουν ένα Σύμπαν ικανό για αυτογνωσία. Τούτο το βιβλίο είναι μια προσπάθεια να παρουσιαστεί αυτή η μεγαλειώδης σύνθεση σε ένα επίπεδο που δεν προϋποθέτει τίποτε περισσότερο από τις στοιχειώδεις γνώσεις ενός προπτυχιακού μαθήματος κβαντομηχανικής. Χωρίς τη συνήθη χρήση ενός  εκφοβιστικού φορμαλισμού, το βιβλίο επιχειρεί να αναδείξει την απλότητα των βασικών ιδεών και να δημιουργήσει ένα «φιλικό κλίμα» που θα επιτρέψει στον μέσο φοιτητή να υπερνικήσει τους φόβους του για την δυσκολία του θέματος και να επιχειρήσει την ανάβαση σ’ εκείνη την προνομιούχα κορυφή που προσφέρει μια συνολική θέα αυτού του εξαίσια κβαντικού και σχετικιστικού μας σύμπαντος.

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

Γεννήθηκε το 1943 στο Καβούσι Λασηθίου Κρήτης, από το δημοτικό σχολείο του οποίου και αποφοίτησε. Έκανε τις γυμνασιακές του σπουδές στο Γυμνάσιο Ιεραπέτρας και το νυχτερινό Γυμνάσιο Αγίου Αρτεμίου Αθηνών απ' όπου και πήρε το απολυτήριό του. Σπούδασε στη Σχολή Μηχανολόγων Ηλεκτρολόγων του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου, με υποτροφία του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών για όλα τα έτη των σπουδών του. Όμως το ενδιαφέρον του στράφηκε από πολύ νωρίς στη θεωρητική φυσική την οποία και σπούδασε σε μεταπτυχιακό επίπεδο, αρχικά στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών «Δημόκριτος» –με υποτροφία της Εθνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας- και αμέσως μετά (1971) στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Harvard με υποτροφία του πανεπιστημίου. Εν τούτοις -παρότι είχε περάσει με υψηλή διάκριση τις εξετάσεις του υποψήφιου διδάκτορα- απέτυχε να προσαρμοστεί στο πανεπιστημιακό περιβάλλον το οποίο τελικά εγκατέλειψε το 1973 αφήνοντας ανολοκλήρωτη τη διατριβή του. Αναζητώντας μια νέα σχέση με τη φυσική, έξω από το πανεπιστημιακό πλαίσιο αυτή τη φορά, αφιέρωσε τα επόμενα δέκα χρόνια της ζωής του (1973-1983) στη συγγραφή ενός βιβλίου κβαντομηχανικής αρχικά, κι ενός βιβλίου διαφορικών εξισώσεων λίγο αργότερα, κυρίως για να απαντήσει δικά του εκκρεμή ερωτήματα παρά να διδάξει κάποιους άλλους. Καλλιέργησε έτσι μια ενδοστρεφή παιδαγωγική που επικεντρώνεται πρωτίστως στην ατελή κατανόηση του αντικειμένου από τον ίδιο το δάσκαλο παρά στις δυσκολίες της πρόσληψής του από το φοιτητή. Επιστρέφει σε πανεπιστημιακό περιβάλλον -και στην «ομαλή» ζωή- το 1983 όταν, μετά την έκδοση του πρώτου του βιβλίου, μια ομάδα ανθρώπων από το νεοσύστατο τότε Πανεπιστήμιο Κρήτης, με πρωτεργάτη τον Λευτέρη Οικονόμου, έκρινε ότι το τμήμα Φυσικής θα είχε κάτι να κερδίσει από την ανορθόδοξη εμπειρία του. Το πείραμα κρίθηκε μάλλον επιτυχές, και ως αποτέλεσμα αυτού συνεχίζει έκτοτε να διδάσκει στο Φυσικό τμήμα, εκ περιτροπής όλα σχεδόν τα βασικά του μαθήματα. Με έμφαση στην κβαντική θεωρία και τις διαφορικές εξισώσεις. Εν τούτοις η σχέση του με το Φυσικό τμήμα θα παραμείνει άτυπη, χωρίς συμβατικές δεσμεύσεις και οικονομικό περιεχόμενο, το οποίο του επιτρέπει την ανεκτίμητη πολυτέλεια να εκτελεί το διδακτικό του έργο ως μια απόλυτα εθελοντική επιλογή. Ενώ η οργανική του θέση όλα αυτά τα χρόνια είναι στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) όπου είχε μέχρι και το 2013 την ευθύνη της διεύθυνσης των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης. Σε αναγνώριση της διδακτικής προσφοράς του στο Φυσικό τμήμα, το Πανεπιστήμιο Κρήτης τον αναγόρευσε το 2002 σε επίτιμο διδάκτορά του, ενώ το έτος 2012 του απονεμήθηκε το εθνικό «Βραβείο Εξαίρετης Πανεπιστημιακής Διδασκαλίας Βασίλη Ξανθόπουλου - Στέφανου Πνευματικού» που επιδίδεται από τον Πρόεδρο της Ελληνικής Δημοκρατίας. Σημαντικότερο από την άμεση διδασκαλία -ως προς την έκταση της επίδρασης που μπορεί να έχει- θεωρεί ο ίδιος το συγγραφικό του έργο. Το οποίο αριθμεί σήμερα εννέα συνολικά βιβλία στα πεδία της κβαντικής μηχανικής και των διαφορικών εξισώσεων. Βιβλία που ευτύχησαν να αγαπηθούν από τους αναγνώστες τους και λόγω αυτού να έχουν πλέον καθιερωθεί ως τα βασικά συγγράμματα στα τμήματα θετικών επιστημών και τις πολυτεχνικές σχολές της χώρας. Τα τωρινά του συγγραφικά ενδιαφέροντα εστιάζονται στη δημιουργία διαδραστικών ηλεκτρονικών βιβλίων κατάλληλων για ανοικτά πανεπιστημιακά μαθήματα μέσω διαδικτύου. Στενά συνυφασμένο με τη διδασκαλία και τη συγγραφή θεωρεί και το έργο του στις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Την προσπάθεια να δημιουργηθεί μια εστία ποιότητας για το επιστημονικό βιβλίο τόσο των θετικών όσο και των ανθρωπιστικών επιστημών. Ένας δημόσιος θεσμός που θα βασίζει τη λειτουργία του πρωτίστως στην κοινωνία των πολιτών προς την οποία απευθύνεται το έργο του και όχι στο κράτος. Για το ρόλο του σ' αυτή την προσπάθεια του απονεμήθηκε το 2009 το εκδοτικό βραβείο του περιοδικού «Διαβάζω». Τέλος, για όσους γνωρίζουν την προσωπική του στάση απέναντι στη σκοτεινή πλευρά του συστήματος των συγγραμμάτων -και τις προσπάθειες που κατέβαλε στο παρελθόν για τη μεταρρύθμισή του- η απειλούμενη σήμερα κατάρρευση του θεσμού έχει τη δική της αναδρομική σημασία. Οι δάσκαλοι που είχαν τη μεγαλύτερη επίδραση στην πνευματική του συγκρότηση είναι οι Στέλιος Βασιλάκης, καθηγητής φιλολογίας στο Γυμνάσιο Ιεραπέτρας, Γιάννης Ηλιόπουλος καθηγητής θεωρητικής φυσικής στην Ecole Normale Superieure, Θανάσης Κωστίκας πειραματικός φυσικός στον "Δημόκριτο" και Sidney Coleman καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο Harvard. Αλλά επίσης η επαφή του μ' έναν μεγάλο λαϊκό πολιτισμό που ήταν ακόμα ακμαίος τα παιδικά του χρόνια.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

1. H EΞIΣΩΣH KLEIN-GORDON 

1. H ελεύθερη εξίσωση

2. Mελέτη της ελεύθερης εξίσωσης Klein-Gordon

3. H εξίσωση Klein-Gordon παρουσία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου 

4. Λύση της εξίσωσης Klein-Gordon για το δυναμικό Coulomb   

          

2. H EΞIΣΩΣH DIRAC I: H BAΣIKH ΘEΩPIA KAI OI ΣYNEΠEIEΣ THΣ ΣTO MH

    ΣXETIKIΣTIKO OPIO

1. H μονοδιάστατη εξίσωση 

2. H τριδιάστατη εξίσωση  

3. H στατιστική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης Dirac    

4. Tο σπιν στην εξίσωση Dirac  

5. H μαγνητική ανωμαλία του σπιν ως συνέπεια της εξίσωσης Dirac 

6. Tο μη σχετικιστικό όριο της εξίσωσης Dirac σ’ ένα κεντρικο δυναμικό 

           

3. H EΞIΣΩΣH DIRAC II: AΠΛEΣ EΦAPMOΓEΣ KAI TO ΠPOBΛHMA TΩN APNHTIKΩN

    ENEPΓEIΩN

1. H ελεύθερη κίνηση στη μία διάσταση   

2. H ελεύθερη κίνηση στις τρεις διαστάσεις   

3. Tο πρόβλημα των αρνητικών ενεργειών  

ΠAPAPTHMA: TA ΔYO ΠEPIΦHMA ΠAPAΔOΞA THΣ EΞIΣΩΣHΣ DIRAC   

I. Tο παράδοξο του Klein  

II. Tο παράδοξο της «τρομώδους κίνησης»  

          

4. ΛAΓKPANZIANOΣ ΦOPMAΛIΣMOΣ KAI KANONIKH KBANTΩΣH

1. Λαγκρανζιανός φορμαλισμός για συστήματα με πεπερασμένο πλήθος βαθμών ελευθερίας 

2. Λαγκρανζιανός φορμαλισμός για συστήματα με συνεχές πλήθος βαθμών ελευθερίας. Λαγκρανζιανή θεωρία πεδίου

3. Συμμετρίες και νόμοι διατήρησης στον Λαγκρανζιανό φορμαλισμό: Tο θεώρημα της Noether

4. Λαγκρανζιανός φορμαλισμός και κανονική κβάντωση

        

5. H KBANTΩΣH TOY ΠEΔIOY KLEIN-GORDON   

1. Ένα προκαταρκτικό παράδειγμα: O αρμονικός ταλαντωτής ως μια θεωρία πεδίου σ’… ένα σημείο

2. Tο κβαντωμένο πεδίο Klein-Gordon και η φυσική του ερμηνεία   

2.1 Tο ανάπτυγμα του πεδίου σε επίπεδα κύματα και η ερμηνεία των συντελεστών του ως τελεστών δημιουργίας και καταστροφής σωματιδίων
2.2 Kατασκευή και ιδιότητες των κβαντικών καταστάσεων: Tα σωματίδια του πεδίου Klein-Gordon είναι μποζόνια
3. Tο κβαντωμένο ηχητικό πεδίο σ’ ένα στερεό ως ειδική περίπτωση του πεδίου Klein-Gordon
3.1 Προκαταρκτικά: Tο κλασικό ηχητικό πεδίο
3.2 Kβάντωση του ηχητικού πεδίου: Tα φωνόνια ως ηχητικά κβάντα
3.3 Tο «κενό» και οι διακυμάνσεις του

     

6. H KBANTΩΣH TOY ΠEΔIOY DIRAC 

1. Λαγκρανζιανός φορμαλισμός για την εξίσωση Dirac

2. Mια προκαταρκτική συζήτηση: Tα δύο είδη κβάντωσης και η αλγεβρική τους διατύπωση

3. Tο κβαντωμένο πεδίο Dirac   

3.1 Tο ανάπτυγμα σε επίπεδα κύματα και η φυσική ερμηνεία των συντελεστών του: Tα σωματίδια Dirac είναι φερμιόνια
3.2 Σωματίδια και αντισωματίδια
3.3 H τριδιάστατη εξίσωση Dirac: Mια εύκολη γενίκευση
3.4 Φερμιονική και μποζονική κβάντωση: Ποιος είναι ο καθοριστικός παράγοντας;
4. Tο κβαντωμένο πεδίο Schrodinger: Σύγκριση με τις σχετικιστικές θεωρίες
4.1 O μη σχετικιστικός χαρακτήρας της εξίσωσης και το είδος της κβάντωσης: Φερμιόνια ή μποζόνια;
4.2 H δεύτερη κβάντωση ως φορμαλισμός για την περιγραφή συστημάτων με πολλά ταυτόσημα σωματίδια: Kατασκευή των κυματοσυναρτήσεων
4.3 Eντοπισιμότητα και διατήρηση του αριθμού των σωματιδίων: Mια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ σχετικιστικών και μη σχετικιστικών θεωριών

          

7. H KBANTΩΣH TOY HΛEKTPOMAΓNHTIKOY ΠEΔIOY   

 

1. Προκαταρκτικά: Περιγραφή του ελεύθερου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μέσω ενός διανυσματικού δυναμικού

2. Tο κβαντωμένο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο

2.1 Aνάπτυγμα του διανυσματικού δυναμικού σε επίπεδα κύματα και ερμηνεία των συντελεστών του

2.2 καταστάσεις του κβαντωμένου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και το φυσικό τους περιεχόμενο

3. Aυθόρμητη αποδιέγερση: Mια θεμελιώδης διαδικασία υπολογισμένη από πρώτες αρχές

3.1 O υπολογισμός

3.2 και μια απόπειρα εξήγησης

ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

  • ISBN
    978-960-7309-18-1
  • Κωδικός στον Εύδοξο
    294
  • A' έκδοση
    1991
  • Τρέχουσα έκδοση
    2016
  • Τεχνικά χαρακτηριστικά
    208 17 24
  • Τιμή καταλόγου
    18,00