Fysiikkaa runoilijoille, syksy 2020

KUKA-503 Fysiikkaa runoilijoille (5 op) (1.9.-13.10.)



Järjestelyt

Luennoitsija: Syksy Räsänen, Physicum C326

Luennoitsijan tavoittaa osoitteesta firstname lastname at helsinki fi.

Luennot pidetään etänä. Ensimmäinen luento on tiistaina 1.9.. Kurssi luennoidaan suomeksi.

Kyseessä on humanistisen tiedekunnan kulttuurien tutkimuksen kandiohjelman kurssi. Kurssin suorittamiseksi on ilmoittauduttava WebOodissa. Kaikki WebOodissa ilmoittautuneet pääsevät automaattisesti Moodleen. Kurssin suorittaminen edellyttää luentopäiväkirjan pitämistä, viikkotehtävien suorittamista Moodlessa sekä loppuesseen kirjoittamista. Kurssi arvostellaan asteikolla 0-5.



Sisältö

Tarkoituksena on avata fysiikan käsitteitä ja maailmankuvallista merkitystä. Käsittelytapa on kvalitatiivinen ja keskusteleva. Aiheisiin kuuluu Newtonin klassinen mekaniikka, suppea suhteellisuusteoria, yleinen suhteellisuusteoria, kvanttimekaniikka, kvanttikenttäteoria ja hiukkasfysiikka, kosmologia sekä yritykset kohti kaiken teoriaa. Tämä ei ole tieteen historian eikä filosofian kurssi, vaikka niitä vähän käsitelläänkin, vaan fyysikon kuvaus fysiikan teorioiden kehityksestä ja sisällöstä.

Kurssi on suunnattu heille, jotka eivät ole fysiikan opiskelijoita. (Vaikka kurssi saattaakin olla kiinnostava etenkin aloitteleville fysiikan opiskelijoille.) Kurssi ei edellytä esitietoja fysiikasta eikä sisällä laskemista.

Kurssi on luennoitu viimeksi vuosina ja 2016 ja 2019. Kari Enqvist luennoi samannimisen kurssin samasta teemasta vuonna 2004. Kurssi luennoidaan kenties joskus taas tulevaisuudessa.

Vuosien 2016 ja 2019 kurssista opiskelijat antoivat mm. seuraavanlaista palautetta:

Kurssi oli todella antoisa, kiitos! Tällaisia tieteenalojen välisiä kädenojennuksia kaivattaisiin enemmän. Tuntuu, että noin yleisesti ottaen fysiikasta kiinnostunut humanisti voi joko tyytyä populaarikirjallisuuteen tarjoamaan pintaraapaisuun tai vaihtoehtoisesti aloittaa fysiikan opiskelun aivan a:sta; välimuotoa on vaikea löytää. Tämä kurssi täytti tämän puutteen erinomaisesti.

Ehkä tärkeimpinä anteina kurssista uskon, että pystyn jatkossa suhtautumaan huomattavasti kriittisemmin esimerkiksi tiedeuutisointiin ja populaareihin teksteihin alasta. Toisaalta pystyn varmasti myöskin paremmin hahmottamaan, mistä niissä on ylipäänsä kyse, kun kurssin jälkeen peruskäsitteet ovat hyvin karkeasti hallinnassa.

Itselleni näin humanistiksi kohtuullisen hyvin fysiikkaa tuntevaksi kurssi tarjosi yllättävänkin paljon ahaa-elämyksiä, varsinkin loppupuolella kvanttikenttäteorian ja kosmologian suhteen.

Oman ajattelun haastaminen ja totuttujen kaavojen ja ajatustapojen rikkominen oli todella virkistävää.

En kasannut suuria ennakko-odotuksia kurssille vaan tulin melko avoimin mielin luennoille, mutta yllätyin silti erittäin positiivisesti esimerkiksi siitä kuinka ymmärrettäväksi monimutkaiset teoriat oli riisuttu. [...] Myös kronologinen eteneminen teoria kerrallaan muodosti lopulta ymmärrettävän kokonaisuuden ei pelkästään itse teorioista, vaan myös fysiikan kehityshistoriasta.

Olen todella iloinen, että tulin kurssille. Kurssilla ei tuntunut, että olisi ollut painetta ymmärtää kaikki, vaan sai rauhassa pohdiskella asioita. Kurssi oli tehokas maailmankuvan muokkaaja, ja ainakin itselläni monet annettuina ottamani käsitykset lensivät romukoppaan. Tämä oli yksi yliopiston parhaista kursseista ja toivon todella että se luennoidaan joskus uudestaan!

Kurssin käyneet tarjosivat mm. seuraavia neuvoja opiskelijoille, jotka käyvät kurssin jatkossa. Kaikki neuvot löytyvät täältä.

Ole aina paikalla.

Ei kannata turhaan huolehtia, jos ei ole sen kummempaa pohjaa fysiikassa, sillä itsekin pärjäsin suhteellisen hyvin ilmankin.

Osallistu avoimin mielin ja valmistaudu epäintuitiivisuuteen. Älä ota liikaa paineita kaiken syvällisestä ymmärtämisestä ja ymmärrä, että ilman matematiikkaa ja laajempia taustatietoja ymmärrys jää välttämättä vajavaiseksi. Esitä kysymyksiä, vaikka ne tuntuisivat tyhmiltä (koska vielä tyhmempiä ovat kysymykset jotka jätetään esittämättä). Nauti!

Jätä itsellesi aikaa luentojen sisällön sulatteluun, sillä asiaa on paljon. Kannattaa tehdä lyhyitä muistiinpanoja, olennaiseksi mieltämiään käsitteitä ja mieleen nousseita kysymyksiä - niitä lukemalla saa loppukurssista hyvin kuvaa siitä, miten oma ymmärrys on viikkojen aikana kehittynyt.

Kannattaa kysyä kysymyksiä, tuntuivat ne kuinka tyhmiltä hyvänsä. Kannattaa myös ottaa rennosti, koin kurssin olevan enemmän oman maailmankuvan muokkausta, muihin maailmankuviin tutustumista ja pohjustusta sitä varten, että fysiikan ilmiöistä keskustellessa tiedetään, mistä puhutaan ja kyetään käymään mielekkäitä, kiinnostavia keskusteluja fysiikan aiheista ja kysymään aiheisiin liittyviä kysymyksiä. Näiden tavoitteiden saavuttaminen vaatii kärsivällisyyttä ja omien, henkilökohtaisten tavoitteiden asettamista. Kurssi ei kaikeksi onneksi ole pänttäyskurssi eikä yli hilseen meneviä asioita tarvitse stressata. Ymmärrys tulee hiljalleen ja kurssin rennossa ilmapiirissä motivaatio ja pohdintakin saavat tarvitsemansa rauhan ja tilan. Rennosti ja uteliaalla mielellä vaan!

Lisää kommentteja kurssista löytyy täältä.

Luennot

Luentokalvot ilmestyvät tänne luentojen kuluessa. Ne eivät ole korvike luennoille, vaan apuväline niiden seuraamiseen. Vuoden 2019 kurssin kalvot ovat täällä.



Lähdemateriaalia

Varhainen fysiikka ja protofysiikka

Francis Bacon: The New Organon (Cambridge Tests in the History of Philosophy 2000)
Paul Feyerabend: Against Method: Outline of an Anarchist Theory of Knowledge (Verso 2010)
Galileo Galilei: Sidereus Nuncius (toim. Raimo Lehti, Ursa 1999)
Raimo Lehti: Tanssi auringon ympäri: Kopernikus, Kepler ja aurinkokeskisen tähtitieteen synty (Pohjoinen 1989)

Suppea ja yleinen suhteellisuusteoria

Richard Baum: In Search Of Planet Vulcan: The Ghost In Newton's Clockwork Universe (Springer 1997)
Kari Enqvist: Suhteellisuusteoriaa runoilijoille (WSOY 2005)
Pedro Ferreira: Täydellinen teoria: sata vuotta neroutta ja taistelu yleisestä suhteellisuusteoriasta (Terra Cognita 2015)

Kvanttimekaniikka

Tanya Bub ja Jeffrey Bub: Totally Random: Why Nobody Understands Quantum Mechanics (A Serious Comic on Entanglement) (Princeton University Press 2018)
Kari Enqvist: Olemisen porteilla (WSOY 1998)
Giancarlo Ghirardi: Sneaking a Look at God's Cards: Unraveling the Mysteries of Quantum Mechanics (Revised edition, Princeton University Press 2007)

Kvanttikenttäteoria ja hiukkasfysiikka

Tommaso Dorigo: A Quantum Diaries Survivor: Private thoughts of a physicist and chessplayer
Kari Enqvist: Näkymätön todellisuus (WSOY 1996)
Richard Feynman: Fysiikan lain luonne (URSA 1999)
Richard Feynman: QED: valon ja aineen ihmeellinen teoria (Art House 2002)
Matt Strassler: Of Particular Significance: Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler

Kosmologia

Kari Enqvist: Kosmoksen hahmo (WSOY 2003)
Kari Enqvist: Ensimmäinen sekunti: silminnäkijän kertomus (WSOY 2014)
Tommi Tenkanen: Pimeän aineen arvoitus (Ursa 2019)
Steven Weinberg: Kolme ensimmäistä minuuttia: moderni näkemys maailman synnystä (Tammi 1978)

Kaiken teoriat

Brian Greene: The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory (W.W. Norton & Company 2010)
Lawrence Krauss: Hiding in the Mirror: The Quest for Alternate Realities, from Plato to String Theory (by way of Alice in Wonderland, Einstein, and The Twilight Zone) (Penguin 2006)
Lee Smolin: The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, The Fall of a Science, and What Comes Next (Mariner Books 2007)
Peter Woit: Not Even Wrong
Peter Woit: Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law (Basic Books 2007)

Sekalaista

Sabine Hossenfelder: Backreaction
Hannu Karttunen: Tiedettä kaikille: Fysiikka (Ursa 2004)
Syksy Räsänen: Maailmankaikkeutta etsimässä ja Kosmokseen kirjoitettua

Lista ei ole millään muotoa kattava, ja se kehittynee kurssin myötä.