Fysiikkaa runoilijoille, syksy 2022

KUKA-503 Fysiikkaa runoilijoille (5 op) (6.9.-18.10.)



Järjestelyt

Luennoitsija: Syksy Räsänen

Luennoitsijan tavoittaa osoitteesta firstname lastname at helsinki fi.

Kurssi luennoidaan paikan päällä, luennot ovat ma 14-16 (Metsätalo sali 8) ja ti 12-14 (Kielikeskus sali 204). Ensimmäinen luento on tiistaina 6.9. ja viimeinen tiistaina 18.10.. Luentoja ei striimata eikä nauhoiteta.

Luennot ovat avoimia kaikille, myös yliopiston ulkopuolisille. Luentojen aikana on suositeltavaa esittää kysymyksiä. Kurssille ilmoittautuneet voivat esittää kysymyksiä myös Moodlessa. Niihin palataan seuraavalla luennolla.

Kyseessä on humanistisen tiedekunnan kulttuurien tutkimuksen kandiohjelman kurssi. Kurssin suorittamiseksi on ilmoittauduttava SISUssa. Kaikki SISUssa ilmoittautuneet pääsevät automaattisesti Moodleen. Kurssin voi suorittaa myös avoimen yliopiston kautta.

Ajantasainen tieto kurssista löytyy tältä sivulta. Kurssilla on myös automaattisesti generoitu sivu. Sitä ei päivitetä.

Kurssi luennoidaan suomeksi, mutta osa viikkotehtävien kirjallisesta materiaalista on englanninkielistä. Kurssin suorittaminen edellyttää läsnäoloa luennoilla (korkeintaan kaksi poissaoloa), viikkotehtävien tekemistä Moodlessa, loppuesseen kirjoittamista ja palautekyselyyn osallistumista. Kurssi arvostellaan asteikolla 0-5.



Sisältö

Kurssilla avataan fysiikan käsitteitä ja maailmankuvallista merkitystä. Käsittelytapa on kvalitatiivinen ja keskusteleva. Aiheina ovat 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.

Fysiikan historiasta kiinnostuneille voi suositella Ismo Koposen luennoimaa kurssia MFK-F302 Fysiikan historia (5 op), joka pidetään seuraavan kerran 1.11.-16.12.2022. Sekään ei edellytä esitietoja fysiikasta.

Kurssi on aiemmin luennoitu vuosina ja 2016, 2019 ja 2020 ja 2021. Kari Enqvist luennoi samannimisen kurssin samasta teemasta vuonna 2004. Kurssi luennoidaan kenties taas tulevaisuudessa.

Aiempien vuosien opiskelijat ovat antaneet kurssista mm. seuraavaa 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.

Kurssilta sai aimo annoksen jäsennettyä, johdonmukaista tietoa modernista fysiikasta kaikkineen ja sen tämän hetkisestä tilasta. ERITTÄIN TYYTYVÄINEN tähän antiin. Mielestäni tälle kohderyhmälle mahtava kokonaisuus, ainakin näin itse koin.

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!

Nyt jo, kun aikaa kurssin alusta on kulunut, tuntuu, että ajattelu on jollain tavalla vähän avartunut. Vaikka tuntuu, että todella moni asia jäi epäselväksi, olivat oivalluksen hetket aivan mahtavia.

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.

Suosittelen lukemaan luentojen oheislinkkejä. Asiaa tulee luennoilla paljon, joten edellisen luennon materiaaleja on hyvä käydä läpi, jotta hahmottaa kokonaisuutta ja käsitteiden merkityksiä paremmin.

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.

Oheiskirjallisuuteen kannattaa tutustua. Se tukee ja täydentää luentojen sisältöä ja on lisäksi sujuvaa ja lähestyttävää kamaa.

Jos sinulla ei ole aiempaa tietämystä aiheesta, kurssi vaatii aika paljon keskittymistä ja asioiden kertaamista. Luennoilla kannattaa keskittyä hyvin ja viikkotehtävät kannattaa tehdä valmiiksi ennen seuraavia luentoja. Ei kannata antaa viikkotehtävien kasautua. Jos olet tottunut lukemaan opinnoissasi paljon, tämä kurssi tuo vaihtelua, koska pakollista lukemista ei juurikaan ole.

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

Luennoissa käytettävät Powerpoint- ja pdf-tiedostot tänne ennen luentoja. Ne eivät ole luentojen korvike, vaan apuväline luentojen seuraamiseen. Vuoden 2021 luentojen tiedostot (ja luentojen nauhoitukset) ovat täällä.

Osa 1: Klassinen fysiikka (PDF)

Ensimmäiseen osaan liittyen on tässä blogimerkintä kauneudesta; tässä pidempi artikkeli aiheesta. Tässä on blogimerkintä empiirisyydestä. Tämä merkintä valaisee protofysiikkaa, ja tämä klassisen fysiikan maailmankuvallista merkitystä ja menestystä.

Osa 2: Suppea suhteellisuusteoria (PDF)

Toiseen osaan liittyen on tässä ja tässä blogimerkintä teorioiden hylkäämisestä. Tässä on blogimerkintä samanaikaisuuden suhteellisuudesta.

Osa 3: Yleinen suhteellisuusteoria (PDF)

Kolmanteen osaan liittyen on tässä blogimerkintä yllättävistä vastauksista ja tässä blogimerkintä vuoden 2020 Nobelin palkinnosta mustien aukkojen tutkimuksesta.

Osa 4: Kvanttimekaniikka (PDF)

Neljänteen osaan liittyen on tässä blogimerkintä ymmärryksen rajoista.

Osa 5: Kvanttikenttäteoria (PDF)

Viidenteen osaan liittyen on tässä blogimerkintä kvanttikenttäteorian rakentamisesta.



Lähdemateriaalia

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

Protofysiikka ja varhainen fysiikka

Francis Bacon: The New Organon (Cambridge Texts 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 ja William Sheehan: 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

Jim Baggott: Quantum Reality (Oxford University Press 2020)
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: Ensimmäinen sekunti: silminnäkijän kertomus (WSOY 2014)
Kari Enqvist: Kosmoksen hahmo (WSOY 2003)
Helge Kragh: Conceptions of Cosmos: From Myths to the Accelerating Universe: A History of Cosmology (Oxford University Press 2007)
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)
Helge Kragh: Higher Speculations: Grand Theories and Failed Revolutions in Physics and Cosmology (Oxford University Press 2011)
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