Filozofia fizyki

obowiązkowe

II stopień

II rok

Program wykładu:

1. Rola matematyki w fizyce teoretycznej: algebra, geometria, topologia, analiza matematyczna i geometria różniczkowa, teoria prawdopodobieństwa, teoria grafów. Fundamentalne obiekty matematyczne używane do modelowania świata fizycznego. Problem statusu obiektów matematycznych w kontekście filozofii fizyki.

2. Modelowanie zjawisk fizycznych na przykładzie pojęcia pola fizycznego: strumień wektora pola, prawo Gaussa, III i IV równanie Maxwella, pola źródłowe i bezźródłowe, różnica między polem elektrycznym i magnetycznym. Ontologia pól fizycznych.

3. Trzy „epoki mechaniki” i konceptualna ewolucja fizyki ruchu i mechaniki od Arystotelesa do Newtona. Dlaczego fizyka arystotelesowska okazała się błędna? Zasada względności i przejście od fizyki średniowiecznej do mechaniki Galileusza–Newtona.

4. Mechanika klasyczna (I): prawa dynamiki, zasady zachowania pędu i energii, lagranżjan i hamiltonian, zasada stacjonarnego działania. Wyprowadzanie równań ruchu z fundamentalnych zasad i status tych zasad: jak znajduje się rzeczywistą ewolucję układu fizycznego i co nam to mówi o przyrodzie?

5. Mechanika klasyczna (II): formalizm hamiltonowski, symetria względem czasu, problem determinizmu i warunków początkowych, zasada zachowania informacji. Czy czas płynie? Dynamika nieliniowa i chaos deterministyczny, twierdzenie Poincarégo o powrotach. Problem początkowego stanu Wszechświata.

6. Entropia a informacja w fizyce: pojęcie entropii, termodynamiczna strzałka czasu, mechanika jako teoria przetwarzania informacji, demon Maxwella i twierdzenie Szilarda, fizyka czarnych dziur i jej paradoksy. Ontologia informacji.

7. Fizyka relatywistyczna (I): czasoprzestrzeń Galileusza–Newtona, względność ruchu, fizyka światła i problem eteru, grupa Lorentza, czasoprzestrzeń Minkowskiego.

8. Fizyka relatywistyczna (II): przejście od grupy Galileusza do grupy Poincarégo i konieczność wprowadzenia pojęcia pola, hiperboliczna geometria ruchu, „paradoksy” relatywistyczne i problem ich właściwego rozumienia, zasada równoważności Einsteina i fundamenty ogólnej teorii względności. Ontologia czasoprzestrzeni.

9. Mikrofizyka i jej ontologia (I): odkrywanie i badanie mikroświata – aspekty metodologiczne, fizyka wysokich energii, cząstki elementarne i Model Standardowy.

10. Mikrofizyka i jej ontologia (II): rewolucja kwantowa i sformułowanie mechaniki kwantowej. Filozoficzne problemy interpretacji mikrofizyki: dualizm korpuskularno-falowy, nieoznaczoność kwantowa, status funkcji falowej, kwantowa nielokalność, problem pomiaru, logiki kwantowe.

11. Mikrofizyka i jej ontologia (III): kwantowy opis oddziaływań jądrowych, nietrwałość mikroobiektów, elektrodynamika kwantowa i diagramy Feynmana, kwantowa teoria pola, morze Diraca i antymateria. Ontologia cząstek i pól kwantowych.

P. Coveney, R. Highfield, „Strzałka czasu”. Poznań 1997.

M. Heller, „Fizyka ruchu i czasoprzestrzeni”. Warszawa 1993.

M. Heller, M. Lubański, S.W. Ślaga, „Zagadnienia filozoficzne współczesnej nauki. Wstęp do filozofii przyrody”. Warszawa 1980.

L. Lederman, C. Hill, „Zrozumieć niepojęte. Fizyka kwantowa i rzeczywistość”. Warszawa 2013.

I. Stewart, „Czy Bóg gra w kości. Nowa matematyka chaosu”. Warszawa 2001.

D.F. Styer, „Teoria względności dla dociekliwych”. Warszawa 2012.

E.F. Taylor, J.A. Wheeler, „Fizyka czasoprzestrzeni”. Warszawa 1972.

M. Tempczyk, „Teoria chaosu a filozofia”. Warszawa 1998.

M. Tempczyk, „Fizyka najnowsza”. Kraków 1998.

K.S. Thorne, „Czarne dziury i krzywizny czasu”. Warszawa 2004.

A.K. Wróblewski, „Historia fizyki”. Warszawa 2006.