Struktura rewolucji relatywistycznej i kwantowej w fizyce - ebook

Filozofowie nauki, epistemolodzy i kognitywiści znajdą w tej książce oryginalne w skali światowej wyjaśnienie, jak – wbrew temu, że nasze myślenie jest kształtowane przez przyswojone style myślowe – doszło do dwóch wielkich rewolucji w fizyce. Wyjaśnienie to zostało szczegółowo zilustrowane materiałem historycznym. Prowadzone rozważania będą zrozumiałe również dla tych, którzy nie posiadając odpowiedniego wykształcenia, nie będą rozumieli części przytoczonych w tekście równań matematycznych. Fizycy, czytając tę książkę, poznają ważną część historii własnej dyscypliny – i wielu z nich zdziwi się zapewne, jak niewiele o niej wiedzieli, a nawet jakim mitom na temat tej historii ulegali. Rewolucyjne zmiany stylów myślowych zdarzały się też w innych dziedzinach naszego życia. Czy następowały one w sposób podobny do tych, które doprowadziły do zastąpienia fizyki klasycznej fizyką kwantową i relatywistyczną, nie da się z góry rozstrzygnąć. Ale zawarte w tej książce rozważania mogą pobudzić innych do podjęcia badań nad intelektualnymi dziejami ludzkości.

Wojciech Sady ukończył w 1977 studia na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, doktorat i habilitację z filozofii – filozofii nauki uzyskał na Wydziale Nauk Społecznych Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, w 2001 otrzymał tytuł profesora nauk humanistycznych. Opublikował m.in. książki Racjonalna rekonstrukcja odkryć naukowych (1990), Wittgenstein: życie i dzieło (1993), Spór o racjonalność naukową: od Poincarégo do Laudana (2000, wyd. 2 rozszerzone 2014), trzy tomy z serii Dzieje religii, filozofii i nauki (2010, 2013, 2014), a także napisaną wspólnie z Katarzyną Gurczyńską-Sady Wielcy filozofowie współczesności (2012). Jest autorem hasła „Ludwik Fleck” zamieszczonego w Stanford Encyclopedia of Philosophy. Przetłumaczył książki Bertranda Russella, George’a E. Moore’a, Ludwiga Wittgensteina, Michaela Dummetta i Jiddu Krishnamurtiego. Prowadzi witrynę internetową Dzieje religii, filozofii i nauki, sady.up.krakow.pl.

1. Rewolucje relatywistyczna i kwantowa w fizyce

2. Pierwsze reakcje filozofów nauki

3. Obraz rewolucji naukowych w podręcznikach i pracach popularnonaukowych

4. Kuhn o strukturze rewolucji naukowych

5. Zasadniczy błąd Kuhna

6. Lakatos o racjonalności rewolucji naukowych

7. Rzut oka na debaty po Kuhnie i Lakatosie

8. Moje inspiracje

Rozdział 1. Obraz świata mechaniki klasycznej

1.1. UWAGI WSTĘPNE: Wspólnoty naukowe

1.2. UWAGI WSTĘPNE: Wdrażanie w naukowe style myślowe

1.3. UWAGI WSTĘPNE: Fizyczne obrazy świata i związane z nimi programy badawcze

1.4. CENTRALNE PYTANIE TEJ KSIĄŻKI

1.5. Obraz świata mechaniki klasycznej

1.6. Siły działające na odległość a siły działające przez kontakt

1.7. Prawa Coulomba dla sił między ładunkami elektrycznymi i biegunami magnesów

1.8. KOMENTARZ: O logice odkrywania

Rozdział 2. Mechaniczna falowa teoria światła i jej nierozwiązywalne (?)

problemy

2.1. Pierwsze – mechaniczne – teorie światła

2.2. M-falowa teoria światła

2.3. „Anomalie” i „hipotezy ad hoc”

2.4. Daremne próby przeprowadzenia experimentum crucis między

hipotezami ad hoc

2.5. Patowa sytuacja po dwóch eksperymentach Michelsona i Morleya

2.6. KOMENTARZ: O rzekomych anomaliach i o tym, że bywają one

bezpłodne

Rozdział 3. Narodziny elektrodynamiki Maxwella i elektromagnetycznej

teorii światła

3.1. Odkrycie magnetycznych własności prądów

3.2. KOMENTARZ: O wpływie poglądów nienaukowych na rozwój nauki

3.3. Narodziny elektrodynamiki

3.4. Odkrycie indukcji elektromagnetycznej

3.5. Inne odkrycia w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu

3.6. KOMENTARZ: Odkrycia „przegapione”

3.7. Siły elektryczne według Webera

3.8. Faraday o naturze linii sił

3.9. Zasada zachowania energii a zarzuty Maxwella wobec teorii Webera

3.10. KOMENTARZ: O dowolności wyboru programu badawczego

3.11. Maxwell o ruchu nieważkiej i nieściśliwej cieczy w ośrodku

stawiającym opór

3.12. Oddziaływania elektromagnetyczne wyrażone matematycznie

w języku pól

3.13. KOMENTARZ: Matematyka kontra wyobraźnia

3.14. Maxwella model wirów molekularnych a siły magnetyczne

3.15. Warstwy elektrycznych cząstek między wirami a indukowanie prądów

3.16. KOMENTARZ: Matematyka kontra wyobraźnia raz jeszcze

3.17. Model sprężystych wirów molekularnych a prąd przesunięcia

3.18. KOMENTARZ: Co nie może zdarzyć się w umyśle jednostki, może

zdarzyć się na papierze

3.19. Układ równań Maxwella i elektromagnetyczna falowa teoria światła

3.20. KOMENTARZ: Narodziny nowego programu badawczego

3.21. Końcowe stanowisko Maxwella

Rozdział 4. Ku elektrodynamice ciał w ruchu

4.1. Pierwsze reakcje na teorię Maxwella

4.2. Hertz odkrywa fale radiowe

4.3. KOMENTARZ: O mechanizmie akceptacji nowego programu

badawczego

4.4. Klasyczne transformacje czasowe i przestrzenne a transformacje Voigta

4.5. FitzGerald o kontrakcji

4.6. Czy eter porusza się wraz z ciałami?

4.7. Droga Lorentza do elektrodynamiki ciał w ruchu

4.8. Lorentz o kontrakcji

4.9. Czas lokalny a czas uniwersalny

4.10. Larmor o eterze i materii

4.11. Kolejne kroki Lorentza

4.12. KOMENTARZ: Kolejne starcie matematyki z wyobraźnią

4.13. Badania nad wzrostem masy elektronów w ruchu

4.14. Czy wszystko jest zbudowane z eteru?

4.15. Poincaré o teorii Lorentza i czasie lokalnym

4.16. Skrajny empiryzm a fizyka bez eteru

4.17. Nowe badania eksperymentalne nad wpływem ruchu Ziemi na przebieg zjawisk elektromagnetycznych

4.18. Lorentz o zjawiskach elektromagnetycznych w układzie poruszającym się z dowolną prędkością mniejszą niż prędkość światła

4.19. Poincaré o dynamice elektronu

4.20. Einstein o elektrodynamice ciał w ruchu

4.21. Einstein o związku bezwładności ciała i zawartej w nim energii

4.22. KOMENTARZ: Co przywiodło Einsteina do sformułowania szczególnej teorii względności?

4.23. Reakcja Lorentza, Poincarégo i innych na pracę Einsteina

4.24. KOMENTARZ: A co, gdyby Einsteina nie było?

Rozdział 5. Od zasad termodynamiki do pierwszych wzorów kwantowych

5.1. Badania nad ciepłem do połowy XIX w.

5.2. Pierwsza zasada termodynamiki

5.3. Widma gazów i funkcja Kirchhoffa

5.4. Druga zasada termodynamiki

5.5. Kinetyczna teoria gazów

5.6. KOMENTARZ: O niejasnych związkach między termodynamiką

a mechaniką

5.7. Początki fizyki statystycznej

5.8. Boltzmanna statystyczna interpretacja drugiego prawa termodynamiki

5.9. Planck przeciw fizyce statystycznej i atomizmowi

5.10. Pierwsze badania nad promieniowaniem ciał czarnych i pierwsze spekulacje teoretyczne

5.11. Dalsze badania eksperymentalne nad promieniowaniem ciał czarnych i towarzyszące im dociekania teoretyczne

5.12. Zasada chaosu molekularnego

5.13. Planck o procesach nieodwracalnych

5.14. Pomiary widma ciał czarnych dla dużych λT

5.15. Planck modyfikuje prawo Wiena

5.16. Kwanty energii i kwantowy wzór na jej rozkład w widmie ciała czarnego

5.17. KOMENTARZ: Co nie może zdarzyć się w umyśle jednostki, może zdarzyć się na papierze – raz jeszcze

Rozdział 6. Odkrywanie elektronu i innych składników mikroświata

6.1. Pierwsze badania nad promieniami katodowymi

6.2. Ku korpuskularnej teorii promieni katodowych

6.3. Ku falowej teorii promieni katodowych

6.4. Spory o naturę promieni katodowych

6.5. Pierwsze prace J.J. Thomsona

6.6. Wzór Balmera dla widma wodoru

6.7. Efekt fotoelektryczny

6.8. Dalsze badania nad promieniami katodowymi

6.9. Röntgen zauważa to, co inni „widzieli, a nie zobaczyli”

6.10. Badania Röntgena nad promieniami X

6.11. KOMENTARZ: Czy Röntgen dokonał rewolucji naukowej?

6.12. Dalsze systematyczne badania eksperymentalne nad promieniami X i towarzyszące im dociekania teoretyczne

6.13. Odkrycie helu

Spis treści

6.14. Promieniotwórczość uranu

6.15. Odkrywanie elektronu

6.16. Badania J.J. Thomsona nad promieniami katodowymi w pierwszych miesiącach 1897

6.17. J.J. Thomson, lato 1897

6.18. Dalsze systematyczne badania nad promieniami X, α, β i γ

6.19. Odkrycie polonu i radu

6.20. Dalsze badania nad promieniami X, α, β i γ

6.21. Atomy, elektrony, promieniotwórczość itd. 1902–1905

6.22. KOMENTARZ: Klasyczne odkrywanie nieklasycznych składników mikroświata

Rozdział 7. Ku kwantowym modelom atomów

7.1. Pierwsze spekulacje na temat budowy atomów

7.2. Kwanty światła

7.3. Atomy, elektrony i promieniotwórczość 1905–1907

7.4. Kwantowa teoria ciepła właściwego

7.5. Atomy, elektrony, promieniowanie 1908–1910

7.6. Odkrycie jądra atomowego

7.7. Reakcje na kwantową teorię światła

7.8. Kwantowe i niekwantowe modele atomów

7.9. KOMENTARZ: O walce logiki z wyobraźnią

7.10. Pierwszy kongres o promieniowaniu i kwantach

7.11. P ostępy badań nad mikroświatem

7.12. Pierwsze dociekania Bohra

7.13. Bohr o budowie atomu wodoru

7.14. Bohr o budowie atomów i cząsteczek

7.15. KOMENTARZ: Sytuacja odkryciogenna

7.16. UZUPEŁNIENIE: Dalsza droga do mechaniki kwantowej

Rozdział 8. O mechanizmie relatywistycznej i kwantowej rewolucji w fizyce

8.1. Pierwsze refleksje

8.2. Badania normalne

8.3. Czy rozwój nauki jest zdeterminowany?

8.4. Rola wymiany pokoleń w procesie narodzin nowego programu badań

8.5. Niespójność systemu jako zarzewie rewolucji naukowej

8.6. Okres przejściowy, eklektyczny

8.7. Nowy obraz świata i nowy program badań

8.8. Mit geniuszu

8.9. Uwagi na zakończenie

Bibliografia

Indeks nazwisk