Feynman Fizik Dersleri, Richard Feynman (Alfa Bilim -120)
Feynman
FİZİK DERSLERİ
Yeni Milenyum Basımı
Cilt I: MEKANİK, IŞINIM, ISI
Feynman-Leighton-Sands
Bu üç cilt eksiksiz pedagojik bir çalışmadır. Ayrıca Feynman’ın 1961-64 yılları arasında, California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) alanlarına bakılmaksızın bütün birinci ve ikinci sınıf öğrencilerinin ihtiyacı olduğu lisans fizik derslerinin tarihsel bir kaydıdır.
Feynman Dersleri’nin I. Cildi, 1961-62 akademik yılında California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) Prof. R.P. Feynman tarafından giriş fiziği dersi olarak verilmiş olan bir konferanslar dizisine dayanmaktadır; tüm Caltech birinci ve ikinci sınıf öğrencilerinin aldığı iki-yıllık giriş dersinin ilk yılını kapsamaktadır; ikinci yılı kapsayan benzer bir dizi de1962-63’te bunun peşinden gelmişti. Konferanslar, dört-yıllık program içinde, giriş dersinin temelden gözden geçirilişinin ana parçasını oluşturmaktadır. Kitap, alışıldık fiziğe giriş konularının dışına çıkar. Kuantum fiziğine giriş niteliği de taşıyan bu kitap, Feynman’ın dehasını ve en zor konuları basite indirme becerisini yansıtmaktadır.
Feynman Fizik Dersleri
I. Cilt: Mekanik, Işınım, Isı
RICHARD FEYNMAN
1918’de New York’ta doğan Richard P. Feynman Doktorasını 1942’de Princeton’dan aldı. Genç olmasına karşın, İkinci Dünya Savaşı süresince Los Alamos’ta Manhattan Projesinde önemli bir rol oynadı. Daha sonra, Cornell ve California Teknoloji Enstitüsünde ders verdi. 1965’te Sin-Itiro Tomonaga ve Julian Schwinger ile birlikte, kuantum elektrodinamiğindeki çalışmaları nedeniyle Fizik Nobel Ödülünü kazandı.
Dr. Feynman Nobel Ödülünü, kuantum elektrodinamiği kuramının problemlerini başarıyla çözerek kazanmıştı. Ayrıca sıvı helyumda üstün akışkanlık olayını açıklayan bir matematiksel kuram da yaratmıştı. Daha sonra Murray Gell-Mann ile birlikte beta bozunumu gibi zayıf etkileşmeler alanında temel çalışmalar yapmıştı. Sonraki yıllarda Feynman, yüksek enerjili proton çarpışma süreçlerinde kendi parton modelini ileri sürerek, kuark kuramının gelişmesinde önemli bir rol oynamıştı.
Bu başarıların ötesinde, Dr. Feynman fiziğe yeni temel hesaplama yöntemleri ve gösterimleri getirmişti: en önemlisi, her zaman her yerde kullanılan Feynman diyagramlarıydı; herhalde bunlar fiziksel süreçlerin kavramsal hale getirilip hesaplanma yolunu yakın bilim tarihinde diğer her formalizmden daha fazla değiştirmişti.
Feynman dikkate değer derecede etkin bir eğitimciydi. Sayısız ödülleri arasından, özellikle 1972’de kazandığı Öğretim İçin Oersted Madalyasıyla övünürdü. Özgün olarak 1963’te basılmış olan Feynman Fizik Dersleri, Scientific Amerikan’da bir eleştirmen tarafından “çetin, fakat besleyici ve lezzet dolu. 25 yıldır, öğretmenler için ve en iyi başlangıç öğrencileri için yol göstericidir,” şeklinde betimlenmişti. Meslek dışı kişilerin fizik anlayışlarını artırmaları için, Dr. Feynman Fizik Yasaları Üzerineve QED: Işık ve Maddenin Acayip Kuramıkitaplarını yazmıştı. Çok sayıda ileri yayının sahibiydi; tüm bunlar araştırıcılar ve öğrenciler için klasik kaynaklar ve ders kitapları haline gelmiş durumdadır.
Richard Feynman yapıcı bir halk adamıydı. Challenger komisyonundaki çalışması çok iyi bilinmektedir, özellikle onun o meşhur soğutulacak O-contalarının kırılganlığı gösterisi, bir bardak buzlu su ve bir C-kıskacından başka hiçbir şey gerektirmeyen o şık deney. Daha az bilinen ise, Dr. Feynman’ın 1960’ta California Devlet Eğitim Programı Komitesine karşı harcadığı çabalarıdır; orada ders kitaplarının bayağılığını protesto etmişti.
Richard Feynman’ın sayısız bilimsel ve eğitimsel başarılarının öyküsü, onun insan özünü yeterince anlatamaz. Onun en teknik yayınlarını bile bilen herhangi bir okur olarak, Feynman’ın canlı ve çok-yönlü kişiliği tüm çalışmalarında parlar. Bir fizikçi oluşu yanında, değişik zamanlarda bir radyo tamircisi, bir kasa açıcı, bir artist, bir dansçı, bongo çalıcısı ve hatta Maya hiyerogliflerinin çözücüsüydü. Sürekli olarak dünyasını merak ederdi, örnek gösterilen bir deneyimciydi.
Richard Feynman 15 Şubat 1988’de Los Angeles’te öldü.
Çeviri: Prof. Dr. Zekeriya Aydın
Yayına Hazırlayan: Doç Dr. Kerem Cankoçak
Editörler Kurulu
Prof. Dr. Durmuş Ali Demir (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. İsmail Hakkı Duru (Emeritus Prof, IYTE)
Prof. Dr. Zekeriya Aydın (Emeritus Prof, Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Ömer Faruk Dayı (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Prof. Dr. Cenap Özben (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Prof. Dr Erhan Pesen (Celal Bayar Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Nuri Ünal (Akdeniz Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Ali Ulvi Yılmazer (Ankara Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Doç Dr. Altan Çakır (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
FEYNMAN
FİZİK DERSLERİ
I. Cilt: Mekanik, Işınım, Isı.
RICHARD P. FEYNMAN
Kuramsal Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
ROBERT B. LEIGHTON
Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
MATTHEW SANDS
Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
|
ROBERT LEIGHTON
1919’da Detroit’te doğan Robert B. Leighton katı hal fiziğinde, kozmik ışın fiziğinde, modern parçacık fiziğinin başlangıç anlarında, güneş fiziğinde, gezegen fotoğrafçılığında, milimetre- ve milimetre-altı dalga astronomisinde hayatı boyunca çığır açan çalışmalar yapmıştı. Bilimsel araçların yenilikçi tasarımında yaygın olarak bilinir ve Feynman Fizik Dersleri’ni geliştiren takıma katılmadan önce, oldukça etkili Modern Fiziğin İlkeleri kitabının da yazarı, bir öğretmen olarak hayranlık duyulur.
1950’lerin başlarında Leighton mü-mezonun iki nötrino ve bir elektrona bozunumunun gösterilmesinde önemli bir rol oynamış ve çıkan elektronun enerji spektrumunun ilk ölçümünü o yapmıştı. Acayip parçacıkların ilk keşfinden sonra onların bozunumlarını ilk gözleyen yine oydu ve yeni acayip parçacıkların birçok özelliğini açığa kavuşturmuştu.
Leighton 1950’lerin ortasında Doppler-kayması ve Zeeman-olayı güneş kameralarını tasarlamıştı. Öğrencileriyle birlikte Zeeman kamerasıyla güneşin manyetik alanını mükemmel bir çözünürlükle haritalamış, böylece yerel güneş yüzeyi hızlarında beş-dakikalık bir titreşimin ve “aşırı-tanelenme” örüntüsünün keşfedilmelerine yol açmıştı; bu da yeni bir alanın ‒güneş sismolojisi‒ doğmasını sağlamıştı. Leighton gezegenlerin daha temiz görüntülerini almak için düzenek tasarlayıp inşa etmiş ve bir başka yeni alan daha açmıştı: uyarlamalı optik. 1960’larda başlayan sondalarla uzay araştırmaları çağına kadar gezegenlerin en iyi görüntüleri onunkilerdi.
1960’ların başlarında, Leighton yeni bir ucuz kızılaltı teleskopu geliştirmiş ve gökyüzünün ilk kez 2,2 mikronda haritalamasını üreterek, insan gözüyle görmek için aşırı soğuk olan gökadamızda umulmayacak kadar çok sayıda gök cismini açığa çıkarmıştı. 1960 ortaları süresince Mariner 4, 6 ve 7 Mars görevlerinde Jet Propulsion Laboratory (Tepkiyle İtme Laboratuarı) JPL’de Görüntü Bilimi Araştırmaları için Ekip Lideriydi. JPL’nin ilk derin-uzay sayısal televizyon sisteminin geliştirilmesinde önemli bir rol üstlenmiş ve görüntü işleme ve iyileştirme yöntemlerinde ilk uğraşılara katkıda bulunmuştu.
1970’lerde Leighton’un ilgisi, milimetrik-dalga girişim-metride ve milimetre-altı astronomide kullanılabilecek büyük, ucuz çanak antenlerin geliştirilmesine kaymıştı. Bir kez daha, onun dikkate şayan deneysel becerileri bilimde yeni bir alan açmıştı ve bu alan, California’daki Owens Vadisi Radyo Gözlemevi’nde ve Şili’deki Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizilim (ALMA) Radyo Teleskopunda güçlü bir şekilde gelişmesini sürdürmektedir.
Robert Leighton 9 Mart 1997’de Pasadena, California’da öldü.
MATTHEW SANDS
1919’da Oxford, Massachusetts’te doğan Matthew Sands 1940’ta Clark Üniversitesinden lisansını ve 1941’de Rice Üniversitesinden Master derecesini aldı. II. Dünya Savaşı esnasında Los Alamos’ta Manhattan Projesinde elektronik ve aletler konusunda hizmet verdi. Savaştan sonra Sands nükleer silahların daha fazla kullanılmasına karşı lobi faaliyeti yürüten Los Alamos Atom Biliminsanları Federasyonunda gönüllü olarak çalıştı. Bu sürede MIT’de Bruno Rossi’nin gözetiminde kozmik ışınları araştırarak Doktora derecesini aldı.
Sands 1950’de Caltech tarafından 1,5 GeV’lik elektron sinkrotronunu kurmak ve işletmek üzere işe alındı. Elektron hızlandırıcılarında kuantum etkilerinin önemini, kuramsal ve deneysel olarak, ilk gösteren oydu.
1960’tan 1966’ya kadar Kolej Fiziği Komisyonu’nda hizmet veren Sands, Feynman Fizik Dersleri’ni yaratan Caltech lisans fizik programındaki yenileştirmelere öncülük etmişti. Bu esnada ayrıca Başkanın Bilim Danışma Kurulu, Silahların Denetlenmesi ve Silahsızlanma Ajansı ve Savunma Bakanlığı’nda nükleer silahlar ve silahsızlanma danışmanı olarak da çalışmıştı.
Sands 1963’te Stanford Doğrusal Hızlandırıcı (SLAC)’nın kuruluşu ve işletilişinde Yönetici Yardımcısı olmuş, orada ayrıca 3 GeV’lik hızlandırıcı Stanford Pozitron Elektron Asimetrik Halkaları (SPEAR)’nda da çalışmıştı.
1969’dan 1985’e kadar California Üniversitesi, Santa Cruz’da fizik profesörüydü ve 1969’dan 1972’ye kadar oranın Bilimsel Rektör Yardımcısı görevinde de bulunmuştu. 1972’de Amerikan Fizik Öğretmenleri Derneği’nden Üstün Hizmet Ödülü almıştı. Emekli Profesör olarak, 1994’e kadar parçacık hızlandırıcısı araştırmalarında etkin olmayı sürdürmüştü. 1998’de Amerikan Fizik Derneği Sands’e “hızlandırıcı fiziğine ve elektron-pozitron ve proton çarpıştırıcılarının geliştirilmesine yaptığı pek çok katkı nedeniyle” Robert R. Wilson Ödülünü lâyık görmüştü.
Sands emekliliğinde Santa Cruz’da yerel ilk ve orta öğretim öğretmenlerine, öğrencileri için bilgisayar ve laboratuar etkinlikleri kurmalarına yardım ederek onlara akıl hocalığı yapmıştı. Feynman’ın Fizik Tiyoları adlı problem çözümü kitabının baskıya hazırlanmasını da denetlemiş, ayrıca buna Feynman Fizik Dersleri’nin ortaya çıkarılmasını betimleyen bir anı yazısı da koymuştu.
Matthew Sands 13 Eylül 2014’te California’da Santa Cruz’da öldü.
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1. .... HAREKETLİ ATOMLAR
1-1 ... Giriş .................................................................... 1-1
1-2 ... Madde atomlardan Oluşmaktadır ................ 1-2
1-3 ... Atom süreçleri .................................................. 1-5
1-4 ... Kimyasal tepkimeler ....................................... 1-6
BÖLÜM 2. .... TEMEL FİZİK
2-1 ... Giriş..................................................................... 2-1
2-2 ... 1920'den önce fizik ........................................ 2-3
2-3 ... Kuantum fiziği ................................................. 2-6
2-4 ... Çekirdekler ve parçacıklar ............................ 2-8
BÖLÜM 3. .... FİZİĞİN DİĞER BİLİMLERLE
.......................... İLİŞKİSİ
3-1 ... Giriş .................................................................... 3-1
3-2 ... Kimya ................................................................. 3-1
3-3 ... Biyoloji.............................................................. 3-2
3-4 ... Astronomi ......................................................... 3-6
3-5 ... Jeoloji ................................................................. 3-7
3-6 ... Psikoloji ........................................................... 3-8
3-7 ... Bu duruma nasıl geldi? ................................. 3-9
BÖLÜM 4. .... ENERJİNİN KORUNUMU
4-1 ... Enerji nedir? .................................................... 4-1
4-2 ... Kütleçekim potansiyel enerjisi ................... 4-2
4-3 ... Kinetik enerji ................................................... 4-5
4-4 ... Diğer enerji biçimleri ..................................... 4-6
BÖLÜM 5. .... ZAMAN VE MESAFE
5-1 ... Hareket ............................................................... 5-1
5-2 ... Zaman .................................................................. 5-1
5-3 ... Kısa zamanlar .................................................. 5-2
5-4 ... Uzun zamanlar .................................................. 5-3
5-5 ... Birimler ve zaman standartları ..................... 5-5
5-6 ... Büyük uzaklıklar ............................................ 5-5
5-7 ... Kısa uzaklıklar ................................................ 5-8
BÖLÜM 6. .... OLASILIK
6-1 ... Şans ve olasılık ............................................... 6-1
6-2 ... Dalgalanmalar .................................................. 6-3
6-3 ... Rastgele yürüyüş ............................................ 6-5
6-4 ... Olasılık dağılımı ............................................. 6-7
6-5 ... Belirsizlik ilkesi ........................................... 6-10
BÖLÜM 7. .... KÜTLEÇEKİM KURAMI
7-1 ... Gezegen hareketleri ........................................ 7-1
7-2 ... Kepler yasaları ................................................. 7-1
7-3 ... Dinamiğin geliştirilmesi ............................... 7-2
7-4 ... Newton'un kütleçekim yasası ..................... 7-3
7-5 ... Evrensel kütleçekim ....................................... 7-5
7-6 ... Cavendish deneyi ........................................... 7-9
7-7 ... Kütleçekim nedir? .......................................... 7-9
7-8 ... Kütleçekim ve görelilik .............................. 7-11
BÖLÜM 8. .... HAREKET
8-1 ... Hareketin betimlenmesi ................................. 8-1
8-2 ... Hız ....................................................................... 8-2
8-3 ... Türev olarak hız ............................................... 8-5
8-4 ... İntegral olarak uzaklık .................................. 8-7
8-5 ... İvme ..................................................................... 8-8
BÖLÜM 9. .... DİNAMİĞİN NEWTON
.......................... YASALARI
9-1 ... Momentum ve kuvvet ..................................... 9-1
9-2 ... Sürat ve hız ....................................................... 9-2
9-3 ... Hız, ivme ve kuvvetin bileşenleri .............. 9-3
9-4 ... Kuvvet nedir? .................................................. 9-3
9-5 ... Dinamik denklemlerin anlamı ...................... 9-4
9-6 ... Denklemlerin sayısal çözümü ...................... 9-5
9-7 ... Gezegen hareketleri ........................................ 9-6
BÖLÜM 10. ........ MOMENTUMUN KORUNUMU
10-1 . Üçüncü Newton yasası ............................... 10-1
10-2 . Momentumun korunumu ............................. 10-2
10-3 . Momentum korunur! .................................... 10-5
10-4 . Momentum ve enerji ..................................... 10-7
10-5 . Göreli momentum .......................................... 10-8
BÖLÜM 11... VEKTÖRLER
11-1 . Fizikte simetri ................................................ 11-1
11-2 . Ötelenmeler .................................................... 11-1
11-3 . Dönmeler ......................................................... 11-3
11-4 . Vektörler ......................................................... 11-5
11-5 . Vektör cebri .................................................... 11-6
11-6 . Vektör gösteriminde Newton
........... yasaları ............................................................ 11-7
11-7 . Vektörlerin skaler çarpımı .......................... 11-8
BÖLÜM 12. . KUVVETİN KARAKTERİSTİKLERİ
12-1 . Kuvvet nedir? ............................................... 12-1
12-2 . Sürtünme ......................................................... 12-3
12-3 . Molekül kuvvetleri ...................................... 12-6
12-4 . Temel kuvvetler. Alanlar ............................ 12-7
12-5 . Sözde kuvvetler .......................................... 12-10
12-6 . Çekirdek kuvvetleri .................................. 12-12
BÖLÜM 13... İŞ VE POTANSİYEL ENERJİ (A)
13-1 . Düşen cismin enerjisi .................................. 13-1
13-2 . Kütleçekim tarafından yapılan iş ............. 13-3
13-3 . Enerjinin toplanması ................................... 13-6
13-4 Büyük cisimlerin kütleçekim
........... alanı .................................................................. 13-8
BÖLÜM 14. İŞ VE POTANSİYEL ENERJİ
.......................... (devamı)
14-1 . İş ........................................................................ 14-1
14-2 . Zorlamalı hareket .......................................... 14-3
14-3 . Korunumlu kuvvetler .................................. 14-3
14-4 . Korunumsuz kuvvetler ............................... 14-6
14-5 . Potansiyeller ve alanlar .............................. 14-7
BÖLÜM 15... ÖZEL GÖRELİLİK KURAMI
15-1 . Görelilik ilkesi ............................................. 15-1
15-2 . Lorentz dönüşümü ....................................... 15-3
15-3 . Michelson-Morley deneyi ......................... 15-3
15-4 . Zaman dönüşümü .......................................... 15-5
15-5 . Lorentz büzülmesi ........................................ 15-7
15-6 . Eşzamanlılık .................................................. 15-7
15-7 . Dörtlü vektörler ............................................ 15-8
15-8 . Göreli dinamik .............................................. 15-9
15-9 . Kütle ve enerjinin eşdeğerliliği ............ 15-10
BÖLÜM 16... GÖRELİ ENERJİ VE
.......................... MOMENTUM
16-1 . Görelilik ve filozoflar .................................. 16-1
16-2 . İkiz ikilemi ..................................................... 16-3
16-3 . Hızların dönüşümü ...................................... 16-4
16-4 . Göreli kütle .................................................... 16-6
16-5 . Göreli enerji ................................................... 16-8
BÖLÜM 17... UZAYZAMAN
17-1.. Uzayzamanın geometrisi ............................. 17-1
17-2.. Uzayzaman aralıkları ................................... 17-2
17-3.. Geçmiş, şimdi ve gelecek ............................ 17-4
17-4 . Dörtlü vektörler hakkında daha
........... fazlası ............................................................... 17-5
17-5 Dörtlü vektör cebri ........................................ 17-7
BÖLÜM 18. . İKİ BOYUTTA DÖNME
18-1 . Kütle merkezi ................................................. 18-1
18-2 . Bir katı cismin dönmesi .............................. 18-2
18-3 . Açısal momentum .......................................... 18-5
18-4 . Açısal momentumun korunumu ................ 18-6
BÖLÜM 19. . KÜTLE MERKEZİ; EYLEMSİZLİK MOMENTİ
19-1 . Kütle merkezinin özellikleri ..................... 19-1
19-2 . Kütle merkezinin saptanması .................... 19-4
19-3 . Eylemsizlik momentinin
........... bulunması ....................................................... 19-5
19-4 . Dönme kinetik enerjisi ............................... 19-7
BÖLÜM 20. . UZAYSAL DÖNME
20-1 . Üç boyutta kuvvet momentleri ................. 20-1
20-2 . Vektörel çarpımlarla dönme
........... denklemleri...................................................... 20-4
20-3 . Jiroskop 20-5
20-4 . Katı cismin açısal momentumu .................. 20-8
BÖLÜM 21. . HARMONİK SALINICI
21-1 . Doğrusal diferansiyel denklemler ............ 21-1
21-2 . Harmonik salınıcı ......................................... 21-1
21-3 . Harmonik hareket ve dairesel
........... hareket ............................................................. 21-4
21-4 . Başlangıç Koşulları ..................................... 21-4
21-5 . Zorlamalı salınımlar ..................................... 21-5
BÖLÜM 22. . CEBİR
22-1 . Toplama ve çarpma ........................................ 22-1
22-2 . Ters işlemler ................................................... 22-2
22-3 . Soyutlama ve genelleme .............................. 22-3
22-4 . Rasyonel-olmayan sayıları yaklaşık
........... hesaplama ........................................................ 22-4
22-5 . Karmaşık sayılar ........................................... 22-7
22-6 . Sanal üsteller ................................................. 22-9
BÖLÜM 23. . REZONANS
23-1 . Karmaşık sayılar ve harmonik
........... hareket ............................................................. 23-1
23-2 . Zorlamalı sönümlü salınıcı ........................ 23-3
23-3 . Elektriksel rezonans .................................... 23-5
23-4 . Doğada rezonans .......................................... 23-7
BÖLÜM 24. . GEÇİCİ OLAYLAR
24-1 . Bir salınıcının enerjisi ................................ 24-1
24-2 . Sönümlü salınımlar ...................................... 24-2
24-3 . Elektriksel geçici salınımlar ..................... 24-5
BÖLÜM 25. . DOĞRUSAL SİSTEMLER VE
.......................... TEKRAR
25-1 . Doğrusal diferansiyel denklemler ............ 25-1
25-2 . Çözümlerin üst üste binmesi ..................... 25-2
25-3 . Doğrusal sistemlerde salınımlar ............... 25-5
25-4 . Fizikte benzerlikler ...................................... 25-6
25-5 . Seri ve paralel impedanslar ........................ 25-8
BÖLÜM 26. . OPTİK: EN AZ SÜRE İLKESİ
26-1 . Işık .................................................................... 26-1
26-2 . Yansıma ve kırılma ....................................... 26-2
26-3 . Fermat'nın en az süre ilkesi ........................ 26-3
26-4 . Fermat ilkesinin uygulamaları .................. 26-5
26-5 . Fermat ilkesinin daha kesin bir
........... ifadesi ............................................................... 26-7
26-6 . Nasıl çalışır .................................................... 26-8
BÖLÜM 27. . GEOMETRİK OPTİK
27-1 . Giriş ................................................................. 27-1
27-2 . Bir küresel yüzeyin odak uzaklığı .......... 27-1
27-3 . Bir merceğin odak uzaklığı ........................ 27-4
27-4 . Büyütme .......................................................... 27-5
27-5 . Bileşik mercekler .......................................... 27-6
27-6 . Sapınçlar ......................................................... 27-7
27-7 . Çözme gücü .................................................... 27-7
BÖLÜM 28. . ELEKTROMANYETİK IŞINIM
28-1 . Elektromanyetizma ....................................... 28-1
28-2 . Işınım ............................................................... 28-3
28-3 . Dipol ışıyıcı .................................................. 28-5
28-4 . Girişim ............................................................. 28-6
BÖLÜM 29. . GİRİŞİM
29-1 . Elektromanyetik dalgalar ........................... 29-1
29-2 . Işınımın enerjisi ............................................ 29-2
29-3 . Sinüs dalgaları .............................................. 29-2
29-4 . İki dipol ışıyıcısı ......................................... 29-3
29-5 . Girişimin matematiği ................................... 29-5
BÖLÜM 30. . KIRINIM
30-1 . neşit salınıcının bileşke genliği ............. 30-1
30-2 . Kırınım ağı ..................................................... 30-3
30-3 . Bir ağın çözme gücü ..................................... 30-5
30-4 . Parabolik anten ............................................. 30-6
30-5 . Renkli filmler; kristaller ............................. 30-7
30-6 . Işık geçirmez ekranlardan
........... kırınım ............................................................. 30-8
30-7 . Titreşen yükler düzleminin
........... alanı ............................................................... 30-10
BÖLÜM 31... KIRILMA İNDİSİNİN ALANI
31-1 . Kırılma indisi ................................................ 31-1
31-2 . Maddeden kaynaklanan alan ..................... 31-4
31-3 . Dağınım ........................................................... 31-6
31-4 . Soğurma ........................................................... 31-8
31-5 . Bir elektrik dalgasının taşıdığı
........... enerji ................................................................ 31-9
31-6 . Işığın bir ekrandan kırınımı .................... 31-10
BÖLÜM 32. . IŞINIM SÖNÜMÜ. IŞIK SAÇILIMI
32-1 . Işınım direnci ................................................. 32-1
32-2 . Enerjinin ışınım hızı ................................... 32-2
32-3 . Işınım sönümü ............................................... 32-3
32-4 . Bağımsız kaynaklar ...................................... 32-5
32-5 . Işığın saçılımı ................................................ 32-6
BÖLÜM 33. . KUTUPLANMA
33-1 . Işığın elektrik vektörü ................................ 33-1
33-2 . Saçılan ışığın kutuplanması ...................... 33-3
33-3 . Çift-kırılma ..................................................... 33-3
33-4 . Kutuplayıcılar ............................................... 33-5
33-5 . Optik etkinlik ............................................... 33-6
33-6 . Yansıyan ışığın şiddeti .............................. 33-7
33-7 . Anormal kırılma ............................................ 33-9
BÖLÜM 34. . IŞINIMDA GÖRELİ ETKİLER
34-1 . Hareketli kaynaklar ..................................... 34-1
34-2 . “Görünür” hareketin bulunması .............. 34-2
34-3 . Sinkrotron ışınımı ........................................ 34-3
34-4 . Kozmik sinkrotron ışınımı ........................ 34-6
34-5 . Frenleme ışınları ........................................... 34-6
34-6 . Doppler olayı ................................................ 34-7
34-7 . 𝜔, k dörtlü vektörü ...................................... 34-9
34-8 . Sapınç ............................................................ 34-10
34-9 . Işığın momentumu ...................................... 34-10
BÖLÜM 35. . RENKLERİ GÖRMEK
35-1 . İnsan gözü ...................................................... 35-1
35-2 . Renk şiddete bağlıdır .................................. 35-2
35-3 . Renk algılamasını ölçme ............................. 35-3
35-4 . Renklilik Diyagramı .................................... 35-6
35-5 . Renk görüşünün mekanizması .................. 35-7
35-6 . Renk görüşünün fiziyokimyası ................ 35-9
BÖLÜM 36. . GÖRMENİN MEKANİZMASI
36-1 . Renk algısı ..................................................... 36-1
36-2 . Gözün fizyolojisi ......................................... 36-3
36-3 . Çubuk hücreler .............................................. 36-6
36-4 . Bileşik (böcek) göz ...................................... 36-6
36-5 . Diğer gözler ................................................... 36-9
36-6 . Görmenin nörolojisi .................................... 36-9
BÖLÜM 37. . KUANTUM DAVRANIŞI
37-1 . Atom mekaniği .............................................. 37-1
37-2 . Mermilerle bir deney .................................... 37-2
37-3 . Dalgalarla bir deney .................................... 37-3
37-4 . Elektronlarla bir deney ............................... 37-4
37-5 . Elektron dalgalarının girişimi .................. 37-5
37-6 . Elektronları izleme ....................................... 37-7
37-7 . Kuantum mekaniğinin temel
........... ilkeleri ........................................................... 37-10
37-8 . Belirsizlik ilkesi ........................................ 37-11
BÖLÜM 38. . DALGA VE PARÇACIK
.......................... GÖRÜŞLERİNİN İLİŞKİSİ
38-1 . Olasılık dalga genlikleri............................. 38-1
38-2 . Konumun ve momentumun
........... ölçümü.............................................................. 38-2
38-3 . Kristalden kırınım......................................... 38-4
38-4 . Bir atomun boyutu........................................ 38-5
38-5 . Enerji düzeyleri ............................................ 38-7
38-6 . Felsefi çıkarımlar ........................................... 38-8
BÖLÜM 39. . GAZLARIN KİNETİK KURAMI
39-1 . Maddenin özellikleri ................................... 39-1
39-2 . Bir gazın basıncı ........................................... 39-2
39-3 . Işınımın sıkışabilirliği ............................... 39-6
39-4 . Sıcaklık ve kinetik enerji ........................... 39-6
39-5 . İdeal gaz yasası ........................................... 39-10
BÖLÜM 40. . İSTATİSTİK MEKANİĞİN
.......................... İLKELERİ
40-1 . Üstel atmosfer ................................................ 40-1
40-2 . Boltzmann yasası .......................................... 40-2
40-3 . Bir sıvının buharlaşması ............................ 40-3
40-4 . Molekül hızlarının dağılımı ...................... 40-4
40-5 . Gazların özgül ısısı ..................................... 40-7
40-6 . Klasik fiziğin yetersizliği .......................... 40-8
BÖLÜM 41. . BROWN HAREKETİ
41-1 . Enerjinin eş-bölüşümü ............................... 41-1
41-2 . Işınımın ısıl eş-bölüşümü .......................... 41-3
41-3 . Eş-bölüşüm ve kuantumlu
........... salınıcı ............................................................. 41-6
41-4.. Rastgele yürüyüş .......................................... 41-8
BÖLÜM 42. . KİNETİK KURAMIN
.......................... UYGULAMALARI
42-1 . Buharlaşma ..................................................... 42-1
42-2 . Isıl-iyonik salma ........................................... 42-4
42-3 . Isıl iyonlaşma ................................................ 42-5
42-4.. Kimyasal kinetik .......................................... 42-7
42-5 . Einstein'ın ışınım yasaları ......................... 42-8
BÖLÜM 43. . YAYILMA
43-1 . Moleküller arasındaki çarpışmalar........... 43-1
43-2 . Ortalama serbest yol .................................... 43-3
43-3 . Sürüklenme hızı ............................................ 43-4
43-4 . İyonik iletkenlik .......................................... 43-6
43-5 . Moleküler yayılma ....................................... 43-7
43-6 . Isıl iletkenlik ................................................. 43-9
BÖLÜM 44. . TERMODİNAMİK YASALARI
44-1 . Isı makineleri; birinci yasa ........................ 44-1
44-2 . İkinci yasa ...................................................... 44-3
44-3 . Tersinir makineler ......................................... 44-4
44-4 . Bir ideal makinenin verimi ......................... 44-7
44-5 . Termodinamik sıcaklık ................................ 44-9
44-6 . Entropi .......................................................... 44-10
BÖLÜM 45. TERMODİNAMİĞİN
.......................... GÖSTERİMLERİ
45-1 . İç enerji ............................................................ 45-1
45-2 . Uygulamalar ................................................... 45-4
45-3 . Clausius-Clapeyron denklemi .................. 45-6
BÖLÜM 46. . DİŞLİ ÇARK VE MANDAL
46-1 . Bir dişli çark nasıl çalışır ........................... 46-1
46-2 . Bir makine olarak dişli çark ....................... 46-2
46-3 . Mekanikte tersinirlik .................................. 46-4
46-4.. Tersinmezlik ................................................... 46-5
46-5 . Düzen ve entropi .......................................... 46-7
BÖLÜM 47. . SES. DALGA DENKLEMİ
47-1 . Dalgalar ........................................................... 47-1
47-2 . Sesin yayılması ............................................. 47-3
47-3 . Dalga denklemi ............................................. 47-4
47-4 . Dalga denkleminin çözümleri ................... 47-6
47-5 . Ses hızı ............................................................ 47-7
BÖLÜM 48. . VURULAR
48-1 . İki dalganın eklenmesi ................................ 48-1
48-2 . Vuru notaları ve kipleme ............................ 48-3
48-3 . Yan bantlar ..................................................... 48-4
48-4 . Yerelleşmiş dalga katarları ........................ 48-5
48-5 . Parçacıklar için olasılık
........... genlikleri ........................................................ 48-7
48-6 . Üç boyutta dalgalar ..................................... 48-9
48-7 . Normal kipler .............................................. 48-10
BÖLÜM 49. . KİPLER
49-1 . Dalgaların yansıması ................................... 49-1
49-2.. Sınırlı dalgalar, doğal frekanslı 49-2
49-3 İki boyutta kipler 49-3
49-4 Çiftlenimli sarkaçlar 49-6
49-5 Doğrusal sistemler 49-7
BÖLÜM 50. . HARMONIKLER
50-1 . Müzik notaları ............................................... 50-1
50-2 . Fourier dizileri .............................................. 50-2
50-3 . Nitelik ve uyum ............................................ 50-3
50-4 . Fourier katsayıları ........................................ 50-5
50-5 . Enerji teoremi ................................................ 50-7
50-6 . Doğrusal olmayan tepkiler ........................ 50-8
BÖLÜM 51. . DALGALAR
51-1 . Yay dalgası .................................................... 51-1
51-2 . Şok dalgası ..................................................... 51-2
51-3 . Katılarda dalgalar ......................................... 51-4
51-4 . Yüzey dalgaları ............................................. 51-7
BÖLÜM 52. . FİZİK YASALARINDA SİMETRİ
52-1 . Simetri işlemleri ............................................ 52-1
52-2 . Uzay ve zamanda simetri ............................. 52-1
52-3 . Simetri ve korunum yasaları ...................... 52-3
52-4 . Ayna yansımaları .......................................... 52-4
52-5 . Kutupsal ve eksenel vektörler .................. 52-6
52-6 . Hangi el doğrudur? ..................................... 52-8
52-7 . Parite korunumlu değildir! ........................ 52-8
52-8 . Karşı-madde ................................................. 52-10
52-9 . Bozulan simetriler ...................................... 52-11
DİZİN
İSİMLER DİZİNİ
SEMBOLLER DİZİNİ
YENİ MİLENYUM BASIMIN ÖNSÖZÜ
Feynman Dersleri Anısına
Yazım Hatalarının Bir Tarihi
Yeni Milenyum Basımı Bu Hale Nasıl Geldi
Teşekkürler
Feynman Fizik Dersleri
I. Cilt: Mekanik, Işınım, Isı
RICHARD FEYNMAN
1918’de New York’ta doğan Richard P. Feynman Doktorasını 1942’de Princeton’dan aldı. Genç olmasına karşın, İkinci Dünya Savaşı süresince Los Alamos’ta Manhattan Projesinde önemli bir rol oynadı. Daha sonra, Cornell ve California Teknoloji Enstitüsünde ders verdi. 1965’te Sin-Itiro Tomonaga ve Julian Schwinger ile birlikte, kuantum elektrodinamiğindeki çalışmaları nedeniyle Fizik Nobel Ödülünü kazandı.
Dr. Feynman Nobel Ödülünü, kuantum elektrodinamiği kuramının problemlerini başarıyla çözerek kazanmıştı. Ayrıca sıvı helyumda üstün akışkanlık olayını açıklayan bir matematiksel kuram da yaratmıştı. Daha sonra Murray Gell-Mann ile birlikte beta bozunumu gibi zayıf etkileşmeler alanında temel çalışmalar yapmıştı. Sonraki yıllarda Feynman, yüksek enerjili proton çarpışma süreçlerinde kendi parton modelini ileri sürerek, kuark kuramının gelişmesinde önemli bir rol oynamıştı.
Bu başarıların ötesinde, Dr. Feynman fiziğe yeni temel hesaplama yöntemleri ve gösterimleri getirmişti: en önemlisi, her zaman her yerde kullanılan Feynman diyagramlarıydı; herhalde bunlar fiziksel süreçlerin kavramsal hale getirilip hesaplanma yolunu yakın bilim tarihinde diğer her formalizmden daha fazla değiştirmişti.
Feynman dikkate değer derecede etkin bir eğitimciydi. Sayısız ödülleri arasından, özellikle 1972’de kazandığı Öğretim İçin Oersted Madalyasıyla övünürdü. Özgün olarak 1963’te basılmış olan Feynman Fizik Dersleri, Scientific Amerikan’da bir eleştirmen tarafından “çetin, fakat besleyici ve lezzet dolu. 25 yıldır, öğretmenler için ve en iyi başlangıç öğrencileri için yol göstericidir,” şeklinde betimlenmişti. Meslek dışı kişilerin fizik anlayışlarını artırmaları için, Dr. Feynman Fizik Yasaları Üzerineve QED: Işık ve Maddenin Acayip Kuramıkitaplarını yazmıştı. Çok sayıda ileri yayının sahibiydi; tüm bunlar araştırıcılar ve öğrenciler için klasik kaynaklar ve ders kitapları haline gelmiş durumdadır.
Richard Feynman yapıcı bir halk adamıydı. Challenger komisyonundaki çalışması çok iyi bilinmektedir, özellikle onun o meşhur soğutulacak O-contalarının kırılganlığı gösterisi, bir bardak buzlu su ve bir C-kıskacından başka hiçbir şey gerektirmeyen o şık deney. Daha az bilinen ise, Dr. Feynman’ın 1960’ta California Devlet Eğitim Programı Komitesine karşı harcadığı çabalarıdır; orada ders kitaplarının bayağılığını protesto etmişti.
Richard Feynman’ın sayısız bilimsel ve eğitimsel başarılarının öyküsü, onun insan özünü yeterince anlatamaz. Onun en teknik yayınlarını bile bilen herhangi bir okur olarak, Feynman’ın canlı ve çok-yönlü kişiliği tüm çalışmalarında parlar. Bir fizikçi oluşu yanında, değişik zamanlarda bir radyo tamircisi, bir kasa açıcı, bir artist, bir dansçı, bongo çalıcısı ve hatta Maya hiyerogliflerinin çözücüsüydü. Sürekli olarak dünyasını merak ederdi, örnek gösterilen bir deneyimciydi.
Richard Feynman 15 Şubat 1988’de Los Angeles’te öldü.
Çeviri: Prof. Dr. Zekeriya Aydın
Yayına Hazırlayan: Doç Dr. Kerem Cankoçak
Editörler Kurulu
Prof. Dr. Durmuş Ali Demir (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. İsmail Hakkı Duru (Emeritus Prof, IYTE)
Prof. Dr. Zekeriya Aydın (Emeritus Prof, Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Ömer Faruk Dayı (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Prof. Dr. Cenap Özben (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Prof. Dr Erhan Pesen (Celal Bayar Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Nuri Ünal (Akdeniz Üniversitesi, Fizik Bölümü)
Prof. Dr. Ali Ulvi Yılmazer (Ankara Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
Doç Dr. Altan Çakır (İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü)
FEYNMAN
FİZİK DERSLERİ
I. Cilt: Mekanik, Işınım, Isı.
RICHARD P. FEYNMAN
Kuramsal Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
ROBERT B. LEIGHTON
Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
MATTHEW SANDS
Fizik Profesörü
California Teknoloji Enstitüsü
|
ROBERT LEIGHTON
1919’da Detroit’te doğan Robert B. Leighton katı hal fiziğinde, kozmik ışın fiziğinde, modern parçacık fiziğinin başlangıç anlarında, güneş fiziğinde, gezegen fotoğrafçılığında, milimetre- ve milimetre-altı dalga astronomisinde hayatı boyunca çığır açan çalışmalar yapmıştı. Bilimsel araçların yenilikçi tasarımında yaygın olarak bilinir ve Feynman Fizik Dersleri’ni geliştiren takıma katılmadan önce, oldukça etkili Modern Fiziğin İlkeleri kitabının da yazarı, bir öğretmen olarak hayranlık duyulur.
1950’lerin başlarında Leighton mü-mezonun iki nötrino ve bir elektrona bozunumunun gösterilmesinde önemli bir rol oynamış ve çıkan elektronun enerji spektrumunun ilk ölçümünü o yapmıştı. Acayip parçacıkların ilk keşfinden sonra onların bozunumlarını ilk gözleyen yine oydu ve yeni acayip parçacıkların birçok özelliğini açığa kavuşturmuştu.
Leighton 1950’lerin ortasında Doppler-kayması ve Zeeman-olayı güneş kameralarını tasarlamıştı. Öğrencileriyle birlikte Zeeman kamerasıyla güneşin manyetik alanını mükemmel bir çözünürlükle haritalamış, böylece yerel güneş yüzeyi hızlarında beş-dakikalık bir titreşimin ve “aşırı-tanelenme” örüntüsünün keşfedilmelerine yol açmıştı; bu da yeni bir alanın ‒güneş sismolojisi‒ doğmasını sağlamıştı. Leighton gezegenlerin daha temiz görüntülerini almak için düzenek tasarlayıp inşa etmiş ve bir başka yeni alan daha açmıştı: uyarlamalı optik. 1960’larda başlayan sondalarla uzay araştırmaları çağına kadar gezegenlerin en iyi görüntüleri onunkilerdi.
1960’ların başlarında, Leighton yeni bir ucuz kızılaltı teleskopu geliştirmiş ve gökyüzünün ilk kez 2,2 mikronda haritalamasını üreterek, insan gözüyle görmek için aşırı soğuk olan gökadamızda umulmayacak kadar çok sayıda gök cismini açığa çıkarmıştı. 1960 ortaları süresince Mariner 4, 6 ve 7 Mars görevlerinde Jet Propulsion Laboratory (Tepkiyle İtme Laboratuarı) JPL’de Görüntü Bilimi Araştırmaları için Ekip Lideriydi. JPL’nin ilk derin-uzay sayısal televizyon sisteminin geliştirilmesinde önemli bir rol üstlenmiş ve görüntü işleme ve iyileştirme yöntemlerinde ilk uğraşılara katkıda bulunmuştu.
1970’lerde Leighton’un ilgisi, milimetrik-dalga girişim-metride ve milimetre-altı astronomide kullanılabilecek büyük, ucuz çanak antenlerin geliştirilmesine kaymıştı. Bir kez daha, onun dikkate şayan deneysel becerileri bilimde yeni bir alan açmıştı ve bu alan, California’daki Owens Vadisi Radyo Gözlemevi’nde ve Şili’deki Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizilim (ALMA) Radyo Teleskopunda güçlü bir şekilde gelişmesini sürdürmektedir.
Robert Leighton 9 Mart 1997’de Pasadena, California’da öldü.
MATTHEW SANDS
1919’da Oxford, Massachusetts’te doğan Matthew Sands 1940’ta Clark Üniversitesinden lisansını ve 1941’de Rice Üniversitesinden Master derecesini aldı. II. Dünya Savaşı esnasında Los Alamos’ta Manhattan Projesinde elektronik ve aletler konusunda hizmet verdi. Savaştan sonra Sands nükleer silahların daha fazla kullanılmasına karşı lobi faaliyeti yürüten Los Alamos Atom Biliminsanları Federasyonunda gönüllü olarak çalıştı. Bu sürede MIT’de Bruno Rossi’nin gözetiminde kozmik ışınları araştırarak Doktora derecesini aldı.
Sands 1950’de Caltech tarafından 1,5 GeV’lik elektron sinkrotronunu kurmak ve işletmek üzere işe alındı. Elektron hızlandırıcılarında kuantum etkilerinin önemini, kuramsal ve deneysel olarak, ilk gösteren oydu.
1960’tan 1966’ya kadar Kolej Fiziği Komisyonu’nda hizmet veren Sands, Feynman Fizik Dersleri’ni yaratan Caltech lisans fizik programındaki yenileştirmelere öncülük etmişti. Bu esnada ayrıca Başkanın Bilim Danışma Kurulu, Silahların Denetlenmesi ve Silahsızlanma Ajansı ve Savunma Bakanlığı’nda nükleer silahlar ve silahsızlanma danışmanı olarak da çalışmıştı.
Sands 1963’te Stanford Doğrusal Hızlandırıcı (SLAC)’nın kuruluşu ve işletilişinde Yönetici Yardımcısı olmuş, orada ayrıca 3 GeV’lik hızlandırıcı Stanford Pozitron Elektron Asimetrik Halkaları (SPEAR)’nda da çalışmıştı.
1969’dan 1985’e kadar California Üniversitesi, Santa Cruz’da fizik profesörüydü ve 1969’dan 1972’ye kadar oranın Bilimsel Rektör Yardımcısı görevinde de bulunmuştu. 1972’de Amerikan Fizik Öğretmenleri Derneği’nden Üstün Hizmet Ödülü almıştı. Emekli Profesör olarak, 1994’e kadar parçacık hızlandırıcısı araştırmalarında etkin olmayı sürdürmüştü. 1998’de Amerikan Fizik Derneği Sands’e “hızlandırıcı fiziğine ve elektron-pozitron ve proton çarpıştırıcılarının geliştirilmesine yaptığı pek çok katkı nedeniyle” Robert R. Wilson Ödülünü lâyık görmüştü.
Sands emekliliğinde Santa Cruz’da yerel ilk ve orta öğretim öğretmenlerine, öğrencileri için bilgisayar ve laboratuar etkinlikleri kurmalarına yardım ederek onlara akıl hocalığı yapmıştı. Feynman’ın Fizik Tiyoları adlı problem çözümü kitabının baskıya hazırlanmasını da denetlemiş, ayrıca buna Feynman Fizik Dersleri’nin ortaya çıkarılmasını betimleyen bir anı yazısı da koymuştu.
Matthew Sands 13 Eylül 2014’te California’da Santa Cruz’da öldü.
YENİ MİLENYUM BASIMIN ÖNSÖZÜ
Richard Feynman’ın üç ciltlik Feynman Fizik Dersleri’nin ortaya çıktığı California Teknoloji Enstitüsündeki fiziğe giriş dersini vermesinden bu yana neredeyse elli yıl geçti. Bu elli yıl boyunca fiziksel dünyayı algılayışımız büyük oranda değişti fakat Feynman Fizik Dersleri etkisini kaybetmedi. Feynman dersleri, Feynman’ın eşsiz fizik algısı ve pedagojisi nedeniyle günümüzde hâlâ ilk basıldığı an kadar etkilidir. Dünya çapında hem acemi ve hem de olgun fizikçiler tarafından çalışılmaktadır; Sadece İngilizce 1,5 milyondan fazla kopyası basılmış ve en az bir düzine dile çevrilmiştir. Belki de hiçbir fizik kitabı serisi şu ana dek bu kadar etkili olmamıştır.
Bu Yeni Milenyum Basımı, Feynman Fizik Dersleri (FLP) için yeni bir çağın başlangıcıdır: elektronik yayıncılığın yirmi birinci yüzyıl çağı. FLP, Latex elektronik dizgi dilinde tanımlanmış metin ve denklemleri ve modern çizim yazılımları kullanılarak yeniden çizilen bütün şekillerle birlikte FLP formatına çevrilmiştir.
Bu son baskının sonuçları korkutucu değildir; neredeyse fizik öğrencileri tarafından yıllarca alışılmış ve sevilen orijinal kırmızı kitaba benzemektedir. Ana farklılıklar, genişletilmiş ve geliştirilmiş bir dizin, bir önceki nüshanın ilk basımından bu yana beş yıldan fazla bir süre içinde okuyucular tarafından bulunan 885 basım hatasının düzeltilmiş hali ve gelecekte okuyucular tarafından bulunabilecek hataları düzeltme kolaylığıdır. Bu konuya aşağıda değineceğiz.
Bu basımın eKitap versiyonu ve Geliştirilmiş Elektronik Versiyonu elektronik yeniliklerdir. Büyütülmeye çalışıldığında denklemleri, şekilleri ve hatta bazen metnin kendisinin piksellere ayrıldığı 20. Yüzyılın teknik kitaplarının çoğu eKitap’larının aksine Yeni Milenyum Baskısının Latex taslağı, sayfadaki tüm özelliklerin (fotoğraflar hariç) sınır koyulmaksızın ve şekillerin netliğinin ve tamlığının muhafaza edildiği en yüksek kalite eKitapların yaratılmasına olanak tanımaktadır. Feynman’ın orijinal derslerinden alınmış sınıf tahtası resimleri ve seslerini ve diğer kaynaklarla bağlantılarını içeren Geliştirilmiş Elektronik Versiyon, Feynman’ın derslerinden haz almanızı sağlayacak bir yeniliktir.
Feynman Dersleri Anısına
Bu üç cilt eksiksiz pedagojik bir çalışmadır. Ayrıca Feynman’ın 1961-64 yılları arasında, California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) alanlarına bakılmaksızın bütün birinci ve ikinci sınıf öğrencilerinin ihtiyacı olduğu lisans fizik derslerinin tarihsel bir kaydıdır.
Tıpkı benim gibi, okuyucular da Feynman’ın derslerine katılan öğrencilerin nasıl etkilendiklerini merak edebilir. Bu ciltlere kendi yazdığı önsözünde Feynman bir nebze olumsuz bir bakış açısı sunmaktadır. “Öğrenciler tarafından çok iyi anlaşıldığını sanmıyorum” diye yazmaktadır. Matthew Sands, Feynman Fizik Tiyoları isimli Feynman biyografisinde çok daha olumlu bir bakış açısı sunar. Merakım nedeniyle 2005 yılının sonbaharında, Feynman’ın 1961-63 sınıfından (yaklaşık 150 öğrenci arasından) rastgele 17 öğrenciyle –bazıları derste oldukça zorlanan bazıları da uzmanlaşan öğrenciler olmak üzere; fizik ana bilim dalının yanı sıra biyoloji, kimya, mühendislik, jeoloji, matematik ve astronomi öğrencileri– mailleştim ya da konuştum.
Aradan geçen yıllar boyunca hafızaları donuklaşmış olabilirdi, fakat yüzde sekseni Feynman’ın derslerinin üniversite hayatlarının en önemli anları olduğunu belirtti. “Kiliseye gitmeye benziyordu.” Dersler “dönüşümsel bir deneyimdi,” “bir yaşam ömrü deneyimi, muhtemelen Caltech’ten edindiğim en önemli deneyim.” “Biyoloji alanındaydım fakat Feynman’ın dersleri lisans öğrenimimdeki en ileri deneyimdi… bununla birlikte itiraf etmeliyim ki ev ödevlerini zamanında yapamıyordum ve güçlükle takip edebiliyordum.” “Derste en az ümit veren öğrenciler arasındaydım ve asla bir dersi kaçırmadım… Feynman’ın keşfetmekten duyduğu hazzı hâlâ hissedebiliyorum ve hatırlıyorum… Dersleri… muhtemelen basılan Derslerinde olmayan duygusal bir etkiye sahipti.”
Bununla birlikte birkaç öğrenci iki nedenden dolayı olumsuz hatıralara sahipti: (i) “Derslere katılmanıza rağmen ev ödevi problemlerini nasıl çözeceğinizi öğrenemiyordunuz. Feynman çok becerikliydi; hangi yaklaşımların ve hilelerin uygulanması gerektiğini biliyordu ve birinci sınıf öğrencilerinin sahip olmadığı bir zekâya ve deneyime dayanan sezgilere sahipti.” Feynman ve meslektaşları derslerindeki bu kusurun farkındalardı ve Feynman’ın Fizik Tiyoları isimli esere dahil edilen bölümlerde bununla ilgili kaynaklar vardı: Feynman tarafından verilmiş üç problem-çözme dersi ve Robert B. Leighton ile Rochus Vogt tarafından toplanan bir dizi problem ve cevapları. (ii) “Bir sonraki derste nelerin tartışılacağının bilinmemesinden kaynaklanan güvensizlik, bir ders kitabının ya da ders kaynaklarıyla bağlantılı herhangi bir referansın olmayışı ve sonuç olarak ileri okumaların yapılamaması… Üniversite binasının içinde dersleri heyecan verici ve anlaşılır buldum fakat dışarıda [detaylarını yeniden kurmaya çalıştığımda] Sanskritçeydi.” Bu problem elbette bu üç cilt, Feynman Fizik Dersleri’nin basılan versiyonu, sayesinde çözüldü. Bu eserler daha sonra Caltech öğrencilerinin yıllarca çalıştığı ders kitapları haline geldiler ve Feynman’ın en büyük mirası olarak günümüzde yaşatılmaktadır.
Yazım Hatalarının Bir Tarihi
Feynman Fizik Dersleri, Feynman ve Feynman’ın derslerindeki[*]kara tahta fotoğrafları ve teyp kayıtları üzerinde çalışan ve derleyen yardımcı yazarlar Robert B. Leighton ve Matthew Sands tarafından hızlı bir şekilde üretildi (Her iki yardımcı yazar da Yeni Milenyum Basımın Geliştirilmiş Elektronik Versiyonuna katkıda bulundular). Feynman, Leighton ve Sands’ın yüksek bir hızla çalışmaları nedeniyle ilk baskısında çok sayıda hatanın bulunması kaçınılmazdı. Feynman daha sonraki yıllarda uzun bir yazım hata listesi topladı: Caltech’teki öğrenciler ve öğretim üyeleri ve Dünya çapındaki okuyucular tarafından bulunan hatalar. 1960’larda ve 1970’lerin ilk yıllarında Feynman yoğun yaşamı arasında I. ve II. Ciltler için hataların hepsini olmasa bile büyük bir kısmını kontrol etmek ve daha sonraki baskılara bu düzeltmeleri yerleştirmek için zaman ayırdı. Fakat Feynman’ın III. Ciltteki hataların ortadan kaldırılmasına yönelik görev anlayışı asla yeni şeyleri keşfetme heyecanından daha yüksek değildi[†]. 1988 yılındaki zamansız ölümünden sonra bütün üç cilt için toplanan hatalar Caltech Arşivlerinde toplandı ve unutulmaya yüz tuttu.
2002 yılında Ralph Leighton (Robert Leighton’ın son çocuğu ve Feynman’ın hemşerisi) eski hatalar konusunda ve Ralph’ın arkadaşı Micheal Gottlieb tarafından derlenen yeni uzun bir liste konusunda bilgilendirdi. Leighton bütün hataları düzeltilmiş Feynman Dersleri’nin yeni bir Caltech baskısının ortaya konmasını ve yanında, O’nun ve Gottlieb’in hazırlayacağı Feynman’ın Fizik Tiyoları isimli yeni bir yardımcı kaynak cildinin basılmasını önerdi.
Feynman benim kahramanımdı ve yakın bir arkadaşımdı. Yeni hata listesini ve önerilen yeni cildin içeriğini gördüğümde Caltech (O, Leighton ve Sands’ın Feynman Dersleri için bütün hakları ve sorumlulukları devrettiği Feynman’ın uzun süreli akademik evi) adına bu projeyi denetlemeyi hemen kabul ettim. Gottlieb’in bir buçuk yıl süren titiz çalışmasından ve Dr. Micheal Hartl’ın (bütün hataları ve yeni cildi kontrol eden seçkin bir Caltech doktora sonrası öğrencisi) dikkatli incelemelerinden sonra 2005 yılında yaklaşık 200 hatası düzeltilmiş ve Gottlieb ile Leighton tarafından yazılan Feynman’ın Fizik Tiyoları isimli yeni bir cilde sahip Feynman Fizik Dersleri’nin Tamamlayıcı Baskısı doğdu.
Bu baskının “Tamamlayıcı” olacağını düşünüyordum. Beklemediğim şey Dünya çapındaki okuyucuların –daha ileri hataları tanımlamak için Gottlieb’e başvurmaları ve Gottlieb tarafından oluşturulup kalıcı hale getirilen websitesine, Feynman Dersleri Websitesi www.feynmanlectures.info, bu hataları sunmaları– taşıdıkları coşkulu sorumluluk duygusuydu. O zamandan beri geçen 5 yılda 965 yeni hata sunuldu ve Gottlieb, Hartl ile Nate Bode’nin (seçkin bir Caltech fizik lisans öğrencisi) titiz çalışmaları sayesinde düzeltildi. 965 hatanın 80 adedi Tamamlayıcı Basım’ın (Ağustos 2006) dördüncü baskısında düzeltildi ve geriye kalan 885 tanesi bu Yeni Milenyum Basımınınilk baskısında düzeltildi (I. ciltte 332, II. Ciltte 263 ve III. Ciltte 200). Hataların detayları için www.feynmanlectures.info adresine bakınız.
Açık ki, Feynman Fizik Dersleri’ni hatasız hale getirmek Dünya çapındaki işbirliği sayesinde gerçekleşti. Caltech adına 2005 yılından bu yana katkıda bulunan 50 okuyucuya ve sonraki yıllarda katkı koyacak çok sayıda okuyucuya şimdiden teşekkür ederim. Katkı koyan herkesin ismi www.feynmanlectures.info/flp_errata.html adresinde bulunmaktadır.
Neredeyse tüm hatalar üç tiptedir: (i) düz yazıdaki baskı hataları; (ii) denklemlerdeki, tablolardaki ve şekillerdeki baskı hataları ve matematiksel hatalar: işaret hataları, yanlış sayılar (örneğin 5 yerine 4 kullanılması), denklemlerdeki unutulmuş alt indisler, toplam işaretleri, parantezler ve terimler; (iii) bölümlere, tablolara ve şekillere atanan yanlış referanslar. Bu tür hatalar, olgun bir fizikçi için korkunç görünmese de, Feynman’ın birincil dinleyicileri olan öğrenciler için kafa karıştırıcı ve engelleyici olabilir.
Benim sorumluluğumda düzeltilen 1165 hata arasından sadece birkaçının gerçek fiziksel hata olması dikkat çekicidir. Örneğin II. Cildin sayfa 5 ve 9 arasında “… topraklanmış kapalı bir iletken içindeki statik olmayan yük dağılımı dışarıda bir alan [elektrik] üretemez.” (topraklanmış kelimesi bir önceki baskıda ihmal edilmişti). Bu hata, içlerinde William and Mary Kolejinde bir öğrenci olan ve bir sınavda Feynman’ın hatalı bir metninde güvenen Beulah Elizabeth Cox’un da bulunduğu çok sayıda okuyucu tarafından Feynman’a bildirilmişti. 1975 yılında Feynman Bayan Cox’a şöyle yazdı[‡] “Öğretim görevlisinin, Gauss Yasasını kullanarak gösterdiği gibi, cevabınızın yanlış olması nedeniyle size puan vermemesi doğruydu. Bilimde dikkatli biçimde oluşturulmuş mantığa ve savlara güvenmelisiniz, otoritelere değil. Ayrıca kitabı dikkatli bir şekilde okuyup anlayabilirdiniz, Bir hata yaptım ve bu nedenle kitap hatalıdır. Muhtemelen topraklanmış bir küreyi ya da içinde farklı bölgelerde hareket eden parçacıkların dışarıdaki şeyleri etkilemeyeceği bir şeyi düşünüyordum. Bunu nasıl yaptığıma emin değilim fakat pot kırdım ve sen de bana inanarak pot kırdın.”
Yeni Milenyum Basımı Bu Hale Nasıl Geldi
Kasım 2005 ve Temmuz 2006 arasında Feynman Dersleri Web sitesine www.feynmanlectures.info 340 hata sunuldu. Önemli ölçüde bunların büyük bir kısmı tek bir kişiden geliyordu: Dr. Rudolf Pfeiffer, Avusturya Vienna Üniversitesinden fizik doktora sonrası bir araştırmacı. Yayıncı, Addison Wesley, 80 hatayı önceden tespit etmişti fakat masrafı yüzünden daha fazlasının tespit edilmesine ayak diredi: kitaplar 1960’lı yıllara ait sayfaların fotografik görüntüsüyle çalışan bir foto-ofset süreci sayesinde basılmaktaydı. Bir hatayı düzeltmek bütün sayfanın yeniden dizimi anlamına geliyordu ve yeni bir hatanın olmamasını garanti altına almak için her sayfa iki farklı insan tarafından iki kez dizgiye girdi, daha sonra birkaç insan tarafından karşılaştırılarak düzeltiliyordu; gerçekten yüzlerce hatanın var olduğu bir durumda çok masraflı bir süreç.
Gottlieb, Pfeiffer ve Ralph Leighton bu konuda çok mutsuzdular, bu nedenle bütün hataları düzeltmeyi kolaylaştırması ve ayrıca eKitap üretmek ve Feynman Fizik Dersleri’nin geliştirilmiş elektronik versiyonunu geliştirmek için bir plan geliştirdiler. 2007 yılında Caltech’in temsilen bana planlarını açıkladılar. Hevesli fakat temkinliydim. Geliştirilmiş Elektronik Versiyonu’nun bir bölümlük gösterimini içeren detayları gördükten sonra, Caltech’in Gottlieb, Pfeiffer ve Leighton’un planları doğrultusunda işbirliği yapmasını önerdim. Plan Caltech’in Fizik, Matematik ve Astronomi bölüm başkanları –Tom Tombrello, Andrew Lange ve Tom Soifer– tarafından onaylandı ve karışık yasal sözleşme detayları Caltech’in fikir hakları danışmanı Adam Cochran tarafından incelendi. Bu Yeni Milenyum Basımının yayımlanmasıyla birlikte plan, karmaşıklığına rağmen başarılı bir şekilde yürürlüğe kondu. Özel olarak:
Pfeiffer ve Gottlieb FLP’nin bütün üç cildini Latex formuna dönüştürdüler (Feynman’ın Fizik Tiyolarıeserine Feynman derslerinden elde edilen 1000’den fazla alıştırmayı dahil etmek için çalıştılar). FLP şekilleri, FLP’nin Alman çevirmeni Henning Heinze tarafından Alman baskısında kullanılmak üzere, Hindistan’da modern elektronik formda yeniden çizildi. Gottlieb ve Pfeiffer, bu Yeni Milenyum İngilizce baskısında Heinze’nin özel olmayan şekillerini kullanmak için, Alman baskısındaki (Oldenbourg tarafından basılan) özel olmayan Latex denklemlerini değiş tokuş etti. Pfeiffer ile Gottlieb, bütün Latex metnini ve denklemlerini ve bütün yeniden çizilen şekilleri titiz bir şekilde kontrol ederek düzeltilmesi gereken yerleri düzeltti. Nate Bode ile ben, Caltech adına, metni, denklemleri ve şekilleri kısmen kontrol ettik; hiçbir hata bulamadık. Pfeiffer ile Gottlieb inanılmaz bir biçimde titiz ve hassastılar. Gottlieb ile Pfeiffer, Feynman’ın 1962-64 ders fotoğraflarını sayısallaştırmak için Huntington Kütüphanesinde John Sullivan’ı ve ders kayıtlarını sayısallaştırmak için George Blood Ses Sistemlerini ayarladılar: finansal destek ve teşvik için Caltech profesörü Carver Mead, lojistik destek için Caltech Arşivcisi Shelley Erwin ve hukuki destek için Cochran.
Hukuki meseleler oldukça ciddiydi: 1960 yıllarında Caltech, basım yayım hakkını ve 1990 yıllarında Feynman’ın sesli derslerini ve bir elektronik basımının dağıtım haklarını Addison Wesley’e vermişti. 2000’li yıllarda bu lisansların bir dizi kazancı sayesinde, basım hakları Pearson yayın grubuna devredildi fakat ses ve elektronik versiyon hakları Perseus yayın grubuna devredildi. Cochran, Ike Williams ile birlikte, yayın konularında uzmanlaşmış bir avukat, Perseus’la (Basic Books) bütün hakları birleştirerek devretmek konusunda anlaştı ve böylece bu Yeni Milenyum Baskısı doğmuş oldu.
Teşekkürler
Caltech adına bu Yeni Milenyum Baskısının oluşmasına yardım eden çok sayıda insana teşekkür ederim. Özel olarak yukarıda adı geçen insanlara teşekkür etmek istiyorum: Ralph Leighton, Michael Gottlieb, Tom Tombrello, Michael Hartl, Rudolf Pfeiffer, Henning Heinze, Adam Cochran, Carver Mead, Nate Bode, Shelley Erwin, Andrew Lange, Tom Soifer, Ike Williams ve hataları ortaya koyan 50 kişiye (listesi www.feynmanlectures.info adresinde mevcut). Ayrıca sürekli desteği ve öğütleri için Michelle Feynman’a (Richard Feynman’ın kız kardeşi), Caltech’ten sahne arkasındaki yardımları ve öğütleri için Alan Rice’a, FLP’yi Latex formatına dönüştürmek konusunda Pfeiffer’e yardım eden ve öğütlerde bulunan Calvin Jackson’a ve hataların düzeltilmesi konusunda tartışmaları için Micheal Figl, Manfred Smolik ve Andreas Stangl’a ve Perseus/Basic Books ve (daha önceki basımlar için) Addison Wesley personeline teşekkür ederim.
Kip S. Thorne
Teorik Fizik Feynman Profesörü, Emekli
California Teknoloji Enstitüsü Ekim 2010
Feynman Fizik Dersleri
Türkiye’de Okutulmuştu!
TÜRKÇE ÇEVİRİYE ÖNSÖZ:
| |
Feynman Fizik Dersleri
Türkiye’de Okutulmuştu!
MEB hesabına lise fizik öğretmeni olmak üzere, 1960’ta Ankara Üniversitesi Fizik Bölümüne girdiğimde, Fen Fakültesinin diğer bölümleri gibi Fizik Bölümünde de içinde klasik mekanik, elektrodinamik, kuantum mekaniği derslerinin bulunmadığı oldukça eskimiş bir müfredat izlenmekteydi. Üçüncü sınıftayken bölümün öğretim kadrosuna, Paris Üniversitesinde devlet bursuyla Matematik lisansı okuyup Ecole Normale Superior’un Telekomünikasyon bölümünden Elektronik Yüksek Mühendisi olarak mezun olan ve ardından De Broglie’den de dersler alarak Teorik Fizik dalında Henri Poincaré Enstitüsü’nde doktorasını yapıp yurda dönmüş bir genç hoca katılmıştı: Burhan Cahit Ünal. Gelir gelmez Goldstein’ın Klasik Mekanik kitabını izlediği bir ders açmış, bir sonraki yıl Mandl’ın Kuantum Mekaniği kitabını anlatmıştı bize. Mezun olduğumda bir başka arkadaşım (S.A. Baran) ile birlikte Burhan hocanın asistanı olarak bölüme asistan girmiştik. İşte o 1964-65 öğretim yılında Bölümümüze NATO-TÜBİTAK Burslusu dört öğrencinin kaydolduğunu duymuştuk. Bu öğrenciler mezun olduklarında doğrudan ABD’ye doktoraya gideceklerdi.
Burhan hoca, California Teknoloji Enstitüsü CALTECH’te birinci ve ikinci sınıf fizik derslerinin yeniden düzenlenmesi ihtiyacı nedeniyle 1961-63 yıllarında bizzat Richard Feynman tarafından hazırlanıp konferanslar şeklinde Caltech’in bütün birinci ve ikinci sınıf öğrencilerine sunulan ve büyükçe bir ekiple kitaba dönüştürülen üç ciltlik “Feynman Fizik Dersleri” dizisinden haberdardı. Çünkü kendisi 1961 yılında Fulbright bursuyla bir yıl Caltech’te ve bir sonraki yıl da Colorado Üniversitesinde doktora sonrası araştırmacı olarak bulunmuştu. Bir-iki öğrencinin daha katılmasıyla bu dört Nato bursiyerinden (Namık Kemal PAK, İsmail Hakkı DURU, Tarık ÇELİK ve Sinan ÖZKAL) oluşan küçük bir grup meydana getirip, iki asistanıyla birlikte, büyük bir cesaretle Caltech programını gayrı-resmi olarak akşamları –Cumartesi, Pazar dahil– bu gruba uygulamıştı. İki asistanı gündüzleri Feynman’ın kitaplarını okuyorlar, kendileri öğrenip akşamları konuları Burhan hocayla birlikte bu küçük grupla tartışıyorlardı. Üçüncü ve dördüncü yıllarda da bu gruba Goldstein’ın Klasik Mekaniği, Jackson’ın Elektrodinamiği ve Mandl’ın Kuantum Mekaniği anlatılmıştı. Bu bilgilerle donatılmış olarak ABD’de çeşitli üniversitelere giden bu öğrenciler doktoralarını büyük başarılarla bitirmişler; TÜBİTAK bilim ödülleri almışlar, TÜBİTAK başkanlığı, TÜBİTAK ve TÜBA yönetimlerinde Türkiye’nin bilim politikalarına büyük katkılarda bulunmuşlardı. Bu sistem daha sonra gelen NATO bursiyerlerine bir süre daha uygulanmıştı. Ama Feynman Programının Caltech’te uygulamadan kaldırılıp, ABD’de Berkeley Fizik programı ve buna benzer programların devreye sokulmasıyla, Ankara Üniversitesi Fizik Bölümündeki bu Feynman Programı resmi müfredata konulamadan kalmıştı. Ankara Üniversitesi Fizik Bölümü bu kez Hacettepe, Karadeniz Teknik Üniversitesi ve başka birkaç üniversiteyi daha yanına alarak, Berkeley Fizik Programını, tüm ders ve laboratuar kitapları ve diğer malzemeleriyle Türkçeye çevirmiş ve resmi ders programlarına bu diziyi koymuştu.
Feynman Fizik Dersleri ABD’de ve dünyada kuşkusuz hiçbir zaman terk edilmemiştir; edilmez de. Feynman evrenin işleyişini en iyi anlamış üç-beş kişiden biriydi; bunu derslerinde en iyi şekilde anlatmaktaydı. O nedenle Feynman Fizik Dersleri dizisi, üzerinden elli yıl geçmiş olmasına karşın bütün dünyada fiziğe merakı olan kişilerce okunmaktadır. Yüksek-lisans ve doktora öğrencilerinin en fazla başvurduğu kitaplardır. Araştırma yapanların her daim ellerinin altındadır. Sadece İngilizce bir buçuk milyondan fazla kopyası basılmış, en az bir düzine dile çevrilmiştir. Sürekli yeni baskıları çıkmaktadır. 1963’teki ilk baskısından sonra, 1965, 1989, 2006, 2010, 2013’te baskıları yapılmıştır.
Caltech’teki öğrencilerden, dünyadaki öğretim üyeleri ve okuyuculardan, ölünceye kadar Feynman’ın kendisinden ve programı birlikte hazırladığı öğretim üyesi arkadaşlarından pek çok imla ve yazım hataları ile tek tük anlam karışıklığı taşıyan düzeltmeler önerilmiştir. Özellikle bunları toplayan Feynman’ın yakın arkadaşı Profesör Kip Thorne Yeni Millennium Baskısına yazdığı önsözde, dünya çapındaki işbirliğiyle Feynman Fizik Dersleri’nin tamamen hatasız hale getirildiğini duyurmaktadır.
Aradan geçen elli yılda fizikte, matematikte, astrofizik ve kozmolojide, optikte ve bilgisayar dünyasında önemli gelişmeler oldu; ama Feynman Fizik Dersleri’nde izlenen genel felsefe bunları zaten kapsadığı için, bu şaheser ders notları değerinden hiçbir şey kaybetmemiştir. Feynman Fizik Dersleri, yeni hazırlanan güncel fizik ders kitaplarına üst düzeyde destekleyici malzeme niteliğinde bütün dünyada kullanılmaktadır ve ayrıca genç araştırıcılara ilham kaynağı olmaya devam etmektedir.
İlk hazırlandığı 1960’lı yıllarda Türkiye’de de büyük heyecan yaratan ve üstün yetenekli öğrencilere yıllarca başarıyla uygulanan Feynman Fizik Dersleri’nin bu Türkçe çevirisiyle fizik topluluğumuzda yeni bir heyecan dalgası yaratacağından kuşkumuz yoktur.
Prof. Zekeriya AYDIN
FEYNMAN’IN ÖNSÖZÜ
ÖNSÖZ
FEYNMAN’IN ÖNSÖZÜ
Bunlar, geçen yıl ve önceki yıl Caltech’te üniversite birinci ve ikinci sınıf öğrencilerine verdiğim fizik dersleridir. Sınıfta anlattığım bu kısımlar, kuşkusuz, derslerin harfi harfine tamamı değildir; bazıları oldukça fazla, bazılarıysa daha az olmak üzere gözden geçirilip baskıya hazırlanmışlardır. Sınıfta anlatılanlar, asıl tam dersin ancak bir bölümüdür. 180 öğrencilik tüm grup büyük bir konferans salonunda bu dersleri dinlemek üzere haftada iki kez toplanmakta ve sonra bir asistanın rehberliğinde 15 ile 20 kişilik küçük uygulama gruplarına ayrılmaktaydı. Ayrıca haftada bir kez bir laboratuvar uygulaması vardı.
Bu derslerde ulaşmaya çalıştığımız özel amaç, liselerden mezun olup Caltech’e gelmiş olan çok hevesli ve oldukça zeki öğrencilerin ilgisini çekebilmekti. Onlar fiziğin ne kadar ilginçve heyecan verici olduğuna dair pek çok şey duydular: görelilik kuramı, kuantum mekaniği ve diğer çağdaş düşünceler. Daha önceki iki yıllık dersimizin sonunda, öğrencilerin çoğunun cesareti kırılmış olurdu, çünkü onlara gerçekten de çok az büyük, yeni ve çağdaş fikirler sunulurdu. Eğik düzlemleri, elektrostatiği ve benzeri rutin şeyleri çalışmak durumunda kalırlar ve iki yıl sonra aptallaşırlardı. Sorun, onların heveslerini besleyerek çok daha ileri düzeyde ve heyecanlı öğrenciler kazandıracak bir ders yapmayı acaba başarabilir miydik?
Buradaki derslerin hiçbir şekilde bir gözden geçirme dersi olduğu sanılmasın; onlar çok ciddi biçimde hazırlanmıştır. Onları sınıftaki en zeki öğrenciye anlattığımı düşündüm ve bundan emin olmak için de, mümkünse, en zeki öğrencinin bile derslerdeki her şeyi tam olarak kavrayamayacağı şekilde, düşünce ve kavramların ana çizginin dışındaki çeşitli yönlere uygulanması önerilerini de katarak sundum. Yine bu nedenle, denklemlerin ve düşüncelerin fiziğin bünyesine uyduğu her durumu ve –daha çok bilgi edinildiğinde– onların nasıl değişebileceğini göstermek için, tüm beyanları mümkün olduğunca doğru yapmaya özen gösterdim. Böyle öğrenciler için –eğer yeterince akıllılarsa– neyin daha önce söylenenlerden çıkarılması gerektiğini ve neyin yeni bir şey olarak önlerine konulduğunu anlamalarının önemli olduğunu hissettim. Yeni düşünceler ortaya çıktıkça, onları çıkarılabilecek durumdaysalar çıkarmaya; aksi halde bilinen şeyler cinsinden hiçbir temele dayanmayan yeni bir düşünce olduğunu ve kanıtlanabileceğinin beklenmediğini –fakat sadece içeriye eklendiğini– açıklamaya çalıştım.
Bu derslere başlarken, öğrencilerin liseden mezun olduklarında geometrik optik, basit kimya fikirleri ve benzeri şeyler bildiklerini varsaydım. Dersleri belirli bir sırada vermenin herhangi bir nedeni olduğunu da görmedim; şu anlamda ki, bir şeyi ayrıntılı olarak anlatmaya hazır olmadıkça ona değinmek istemem. Pek çok konuya tam olarak tartışmaksızın değinmek gerekiyordu. Daha tam tartışmalara, daha sonra hazırlıklar iyice geliştiği zaman sıra geliyordu. İndüktans ve enerji düzeyi tartışmaları örnek olarak verilebilir; bunlar önce nitel biçimde gündeme getirilir ve daha sonra ayrıntılarıyla geliştirilir.
Daha çalışkan öğrencileri hedeflemekle birlikte, ek tartışmaları ve yan uygulamaları sıkıcı bulan ve derslerdeki malzemenin çoğunu öğrenemeyeceğini düşünen öğrencilere de özen gösterdim. Derslerde, böyle öğrenciler için de, en azından onların alabilecekleri temel ve öz bilgiler olsun istedim. Her şeyi
anlamadılarsa bile umarım sinirlenmemişlerdir. Her şeyi anlamış olduklarını sanmıyorum, yine de işin özünü ve en dolaysız yanlarını anlamışlardır. Kuşkusuz, nelerin esas teoremler ve merkezi fikirler ve nelerinse çok ileri konular ve uygulamalar olduğunu görmeleri onların zekâsına kalmıştır; belki bunu ancak sonraki yıllarda anlarlar.
Bu dersleri verirken ciddi bir zorluk şu oldu: Dersin veriliş biçimiyle ilgili olarak, öğrencilerden öğretim görevlisine dersin nasıl geçtiğini gösterecek hiçbir tepki gelmedi. Bu gerçekten de önemli bir sorundur ve ben derslerin gerçekten ne kadar iyi geçtiğini anlayamadım. Bütün her şey esasında bir deneydi. Aynı şeyi tekrar yapsaydım, aynı biçimde yapmazdım. Umarım onu tekrar yapmak zorunda kalmam! Yine de sanırım ilk yılda fizikle ilgili her şey oldukça doyurucu şekilde halledildi.
İkinci yıl pek tatmin olmadım. İkinci yılın ilk kısmında elektrik ve manyetizmayı işlerken, gerçekten eşsiz ya da farklı hiçbir anlatım yolu –alışılmışın dışında özel olarak daha heyecan verici bir yol– düşünemedim. Böylece elektrik ve manyetizma derslerinde pek bir şey yaptığımı sanmıyorum. İkinci yılın sonuna doğru, elektrik ve manyetizmadan sonra, esas olarak temel kipler, difüzyon denkleminin çözümleri, titreşen sistemler, dik fonksiyonlar gibi şeylere başlayıp genelde “fiziğin matematiksel yöntemleri denen ilk aşamaları geliştirerek maddenin özellikleri üzerine biraz daha fazla dersler vermeyi daha başlangıçta kafama koymuştum. Geçmişe bakarak, sanırım ki, bu dersi tekrar verseydim, yine bu özgün düşünceye geri giderdim. Fakat bu dersi tekrar vermem planlanmadığı için, bir kuantum mekaniğine giriş dersi vermeyi denememin iyi bir fikir olabileceği önerildi; bunu III. Cilt’te bulacaksınız.
Ana dalı fizik olan öğrencilerin kuantum mekaniği için üçüncü yıllarına kadar beklemeleri gerekir. Öte yandan, bizim derslerimizdeki öğrencilerin çoğu, fiziği, esas ilgi alanları olan diğer dallara temel olsun diye okurlar. Ama kuantum mekaniğini öğrenmenin olağan yolu uzunca zaman istediği için, bu öğrencilerin büyük çoğunluğu bu konuyu neredeyse alamayacak durumdadır. Yine de gerçek kuantum uygulamalarında –özellikle de, elektrik mühendisliği ve kimyagibi daha karmaşık uygulamalarda– diferansiyel denklem yaklaşımının tam mekanizması zaten kullanılmaz. Bu nedenle kuantum mekaniğinin ilkelerini parçalı diferansiyel denklemlerin bilinmesini gerektirmeyecek şekilde anlatmaya çalıştım. Bir fizikçiye bile kuantum mekaniğini böyle ters tarzda sunmak –derslerin kendilerinde görünebilecek çeşitli nedenlerle– sanırım ilginç bir deneyimdir. Bununla birlikte, kuantum mekaniği kısmındaki deneylerin tam başarılı olmadığını zannediyorum; büyük ölçüde bunun nedeni, sonunda yeterli zamanımın olmamasıydı (örneğin enerji bantları ve genliklerin uzaysal bağımlılığı gibi konularla tam anlamıyla uğraşmak için üç ya da dört ders daha yapmam gerekirdi). Üstelik, daha önce bu konuyu bu şekilde hiç sunmamıştım; bu nedenle öğrenciden tepki gelmemesi de özellikle ciddiydi. Şimdi kuantum mekaniğinin daha sonra verilmesi gerektiğine inanıyorum. Belki bu dersi bir gün tekrar verme şansını yakalarım. O zaman onu daha doğru yaparım.
Problemlerin nasıl çözüleceği hakkında derslerin olmayışının nedeni, uygulama saatlerinin var oluşudur. Gerçi ilk yılda problemlerin nasıl çözüleceğine dair üç ders koymuştum, ama onlar kitaba eklenmedi. Dönen sistemler dersinin ardından mutlaka gelen eylemsiz güdüme ait (roket vb için) bir ders de vardı; ama o ne yazık ki atlandı. Beşinci ve altıncı derslerse, benim şehir dışında olduğum sırada, Matthew Sands tarafından verilmiştir.
Kuşkusuz asıl soru, bu deneyimin ne denli başarılı olduğudur. Öğrencilerle çalışmış olan arkadaşlarımın çoğu bana katılmasalar da, benim kendi görüşüm kötümserdir. Öğrencilere çok özen gösterdiğimi sanmıyorum. Öğrencilerin çoğunluğunun sınavlardaki soruları halletme tarzlarına bakınca, sistemin başarısız kaldığını düşünüyorum. Kuşkusuz, arkadaşlarımın belirttiğine göre, tüm derslerde hemen hemen her şeyi anlayan, konuların işlenişinde çok aktif rol alan ve pek çok konuda müthiş heyecan ve ilgi gösteren bir ya da iki düzine kadar öğrenci vardı. Bunlar şimdi sanırım fizikte birinci-dereceden temel bilgiye sahipler ve benim de zaten ulaşmak istediklerim bunlardı. Ama o zaman, “öğretim gücünün etkinliği pek nadir görülür; ancak şu mutlu yeteneklilere yarar, ki onlara da öğretim neredeyse gereksizdir.” (Gibbon)
Yine de hiçbir öğrenciyi tamamıyla arkada bırakmak istemedim. Öğrencilere yararlı olmanın bir yolu, sanırım derslerdeki bazı düşünceleri aydınlatabilecek problem setlerini geliştirmeye daha fazla özen göstermektir. Problemler, dersler de anlatılanları tamamlamak, sergilenen düşünceleri daha gerçekçi, daha tam ve daha akılda kalıcı kılmak için iyi bir fırsattır.
Bununla birlikte, sanıyorum ki bu eğitim problemine, bir öğrenciyle iyi bir öğretmen arasında sadece doğrudan kişisel bir ilişki olduğu zaman –öğrencinin düşünceleri tartıştığı, konuları düşündüğü ve konular hakkında konuştuğu bir ortamın oluşması halinde– en iyi öğretimin yapılabileceğini anlamanın dışında başka hiçbir çözüm yoktur. Derste sadece oturarak ya da sadece verilen problemleri çözerek çok şey öğrenmek olanaksızdır. Fakat bizim modern çağımızda yetiştirilecek o kadar çok öğrencimiz var ki ideal yöntemin yerine konacak bir başka yol bulmaya çalışmamız gerekiyor. Belki benim derslerim buna bir katkı yapabilir. Belki bireysel öğretmenlerin ve öğrencilerin bulunduğu bazı küçük yerlerde, bu öğrenciler derslerden biraz esin ya da bazı fikirler edinebilirler. Belki de konuları düşünürken eğlenecekler ya da bazı düşünceleri daha fazla geliştirmeye başlayacaklardır.
Haziran 1963
Richard P. Feynman ÖNSÖZ
Bu kitap 1961-62 akademik yılında California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) Prof. R.P. Feynman tarafından giriş fiziği dersi olarak verilmiş olan bir konferanslar dizisine dayanmaktadır; tüm Caltech birinci ve ikinci sınıf öğrencilerinin aldığı iki-yıllık giriş dersinin ilk yılını kapsamaktadır; ikinci yılı kapsayan benzer bir dizi de1962-63’te bunun peşinden gelmişti. Konferanslar, dört-yıllık program içinde, giriş dersinin temelden gözden geçirilişinin ana parçasını oluşturmaktadır.
Temel bir gözden geçirme ihtiyacı, hem son yıllarda fiziğin hızla gelişmesinden ve hem de lise matematik derslerinin içeriğindeki iyileştirmelerin bir sonucu olarak üniversiteye başlayan birinci sınıf öğrencilerinin matematiksel becerilerde düzenli bir yükselme göstermeleri gerçeğinden ortaya çıkmıştı. Bu iyileşen matematik bilgisinden yararlanma ve ayrıca dersleri iddialı, ilgi çekici ve güncel fiziği daha fazla temsil edici hale getirmek için yeterli modern konuları sunma ümidine kapıldık.
Hangi malzemelere yer verilmesi ve onların nasıl sunulması üzerine çeşitli düşünceler üretmek için, gözden geçirilmiş bir ders için konu taslakları formunda fikirler önermek üzere çok sayıda fizik bölümü teşvik edilmişti. Bunların birçoğu görüşe sunulmuş, adamakıllı ve eleştiren biçimde tartışılmıştı. Dersin temelden yenilenmesinin ne sadece farklı bir ders kitabını benimseyerek ne de baştan bir kitap yazarak başarılamayacağı konusunda neredeyse hemen uzlaşılmıştı; yeni ders haftada iki ya da üç kez sunulacak bir konferanslar dizisi üzerine odaklanmalıydı; gerekli kitap malzemesi daha sonra ders geliştikçe ikinci bir işlem olarak üretilebilirdi ve uygun laboratuar deneyleri de ders malzemelerine uyacak şekilde düzenlenebilirdi. Buna uygun olarak, dersin kaba bir taslağı kurulmuştu, fakat bunun noksan ve geçici olduğu itiraf edilmişti ve aslında dersleri hazırlamayı üstlenen kim ise onun tarafından önemli ölçüde düzeltilmesi gerekiyordu.
Sonunda dersin hayata geçirilmesi yöntemiyle ilgili çeşitli planlar ele alınmıştı. Bu planlar genelde oldukça benzerdi, toplam yükü simetrik ve eşit şekilde bölüşecek N elemanın ortak çabasını içermekteydi: Her kişi malzemenin, verilecek derslerin ve yazılacak ders kitabı materyalinin 1/N ‘sinden sorumlu olacaktı. Bununla birlikte, yeterli personelin bulunamaması ve münferit katılımcıların kendi kişilik ve felsefelerindeki farklılıklar nedeniyle aynı görüş açısının sağlanması güçlüğü, böyle planları işlemez kılmıştı.
Profesör Sands’ın yerinde ilhamıyla, aslında bizim sırf yeni ve farklı bir fizik dersi değil de muhtemelen eşi ve benzeri olmayan bir ders yaratma araçlarına sahip olduğumuz anlaşılmıştı. O Profesör R.P. Feynman’ın konferansları hazırlayıp vermesini ve bunların teybe kaydedilmesini önermişti. Bunların dönüştürülüp yazılması ve düzeltilmesiyle yeni dersin kitapları oluşmuş olacaktı. Benimsenmiş olan plan esas olarak buydu.
Gerekli düzeltmelerin az olması, daha çok şekilleri temin etmek ile noktalama ve gramer kontrolünden ibaret olması beklenmekteydi; yarı-zamanlı tabanda bir ya da iki lisansüstü öğrenciyle yapılabilirdi bu. Ama ne yazık ki bu beklenti çok kısa ömürlü oldu. Aslında, konunun yeniden düzenlenmesi ya da gözden geçirilmesi olmasa bile ‒ki bu bazen gerekmekteydi‒ birebir kaydı okunur forma dönüştürmek büyük bir düzeltme operasyonuydu. Üstelik, bu bir teknik editörün ya da bir lisansüstü öğrencisinin işi değildi; profesyonel bir fizikçinin ders başına on ile yirmi saatlik yakın dikkatini gerektirirdi!
Malzemeyi öğrencilerin ellerine mümkün olduğunca kısa sürede verme gereğiyle birlikte, düzeltme işinin zorluğu, yapılması elzem olan malzemenin “parlatılması” miktarı üzerine kesin bir limit koymuştu; böylece tam bitirilmiş malzemeden ziyade, derhal kullanılabilecek başlangıç niteliğinde fakat teknik olarak da doğru ürüne yönelmeye zorlanmıştık. Öğrencilerimiz için daha fazla kopyaya olan acil ihtiyaç ve başka enstitülerden öğretim elemanları ve öğrenciler tarafından cesaretlendirici ilgi nedeniyle, asla olmayabilecek daha fazla yenileme ve düzeltme için beklemek yerine, ders malzemelerini ilk halleriyle basmaya karar verdik. Malzemelerin tamamlanması, düzgünleştirilmesi ya da mantıksal açıdan düzene sokulması gibi hayallere kapılmadık; aslında, yakın gelecekteki zamanda birkaç küçük düzeltme planımız vardı ve bunun yapı ya da içerikte statik hale gelmeyeceğini umuyorduk.
Dersin esas önemli kısmını oluşturan konferanslara ilaveten, öğrencilerin deneyim ve becerilerini geliştirecek uygun alıştırmalar ve laboratuarda ders malzemeleriyle ilk elden temas sağlayacak uygun deneyler temin etmeye de gerek vardı. Bu hususların hiçbiri, konferans malzemesi kadar ileri bir duruma gelemedi, ama hatırı sayılır derecede ilerleme sağlandı. Bazı alıştırmalar konferanslar ilerledikçe hazırlandı ve bunlar gelecek yıla genişletildi ve artırıldı. Bununla birlikte, öğrencinin kullanıma hazır muazzam gücü iyice fark etmesi için alıştırmaların yeterli çeşitliliğe ulaştığı ve ders malzemesinin uygulamasında derinlik kazandığı konusunda tatmin olmadığımızdan, alıştırmalar daha sık gözden geçirme ve yenilemeyi teşvik için pek kalıcı olmayan bir formda ayrı ayrı basılıyordu.
Profesör H. V. Neher tarafından yeni ders için çok sayıda deney düzenlendi. Bunların arasında, gaz yastığıyla aşırı derecede düşük sürtünme gösteren birkaç deney vardı: Yeni bir doğrusal hava oluğu, bir-boyutlu hareketin, çarpışmaların ve harmonik hareketin sayısal ölçümlerini yapabiliyordu. Hava-destekli, hava-basınçlı bir Maxwell topacıyla, ivmeli dönme hareketi ve jiroskop presesyonu ve nütasyonu incelenebiliyordu. Hatırı sayılır bir sürede yeni laboratuar deneylerinin geliştirilmesinin sürdürülmesi ümit ediliyordu.
Gözden geçirme ve yenileme programı Prof. R. B. Leighton, Prof. H. V. Neher ve Prof. M. Sands’ın yönetimi altındaydı. Programa resmen katılanlar Fizik, Matematik ve Astronomi Bölümünden Prof. R. P. Feynman, Prof. G. Neubauer, Prof. R. M. Sutton, Prof. H. P. Stabler, Prof. F. Strong ve Prof. R. Vogt, Mühendislik Bilimleri Bölümünden Prof. T. Caughey, Prof. M. Plesset ve Prof. C. H. Wilts idi. Gözden geçirme programına katkı yapan tüm kişilerin değerli yardımlarını şükranla ifade ederiz. Özellikle Ford Vakfına minnettarız, onun parasal yardımı olmaksızın bu program gerçekleştirilemezdi.
Robert B. Leighton
Temmuz,


YORUM EKLE