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Las conferencias Feynman sobre física

Las Conferencias Feynman de Física es un libro de texto de física basado en un gran número de conferencias de Richard Feynman , un premio Nobel que a veces ha sido llamado "El Gran Explicador". [1] Las conferencias fueron presentadas ante estudiantes universitarios en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), durante 1961-1964. Los coautores del libro son Feynman, Robert B. Leighton y Matthew Sands .

Una reseña de 2013 en Nature describió el libro como "simplicidad, belleza, unidad... presentado con entusiasmo y perspicacia". [2]

Descripción

El libro de texto consta de tres volúmenes. El primer volumen se centra en la mecánica , la radiación y el calor , incluidos los efectos relativistas . El segundo volumen cubre principalmente el electromagnetismo y la materia . El tercer volumen cubre la mecánica cuántica ; por ejemplo, muestra cómo el experimento de la doble rendija demuestra las características esenciales de la mecánica cuántica. El libro también incluye capítulos sobre la relación entre las matemáticas y la física , y la relación de la física con otras ciencias.

En 2013, Caltech, en cooperación con The Feynman Lectures Website, puso el libro a disposición de forma gratuita en el sitio web. [3]

Fondo

Feynman, el “gran explicador”: las Conferencias Feynman sobre Física encontraron una audiencia agradecida más allá de la comunidad universitaria.

En 1960, las investigaciones y los descubrimientos de Richard Feynman en el campo de la física habían resuelto una serie de inconsistencias preocupantes en varias teorías fundamentales. En particular, fue su trabajo en electrodinámica cuántica por el que recibió el Premio Nobel de Física en 1965. Al mismo tiempo que Feynman estaba en la cima de su fama, el cuerpo docente del Instituto Tecnológico de California estaba preocupado por la calidad de los cursos introductorios para estudiantes universitarios. Se pensaba que los cursos estaban sobrecargados por un programa de estudios anticuado y que los emocionantes descubrimientos de los últimos años, muchos de los cuales habían ocurrido en Caltech, no se estaban enseñando a los estudiantes.

Así, se decidió reconfigurar el primer curso de física ofrecido a los estudiantes de Caltech, con el objetivo de generar más entusiasmo en los estudiantes. Feynman aceptó de buen grado impartir el curso, aunque sólo una vez. Consciente de que se trataría de un acontecimiento histórico, Caltech grabó cada conferencia y tomó fotografías de cada dibujo realizado por Feynman en la pizarra.

Basándose en las conferencias y las grabaciones, un equipo de físicos y estudiantes de posgrado elaboró ​​un manuscrito que se convertiría en The Feynman Lectures on Physics . Aunque la contribución técnica más valiosa de Feynman al campo de la física puede haber sido en el campo de la electrodinámica cuántica, las Feynman Lectures estaban destinadas a convertirse en su obra más leída.

Las conferencias Feynman se consideran una de las introducciones a la física más sofisticadas y completas a nivel universitario. [4] El propio Feynman declaró en su prefacio original que era “pesimista” con respecto a su éxito en llegar a todos sus estudiantes. Las conferencias Feynman fueron escritas “para mantener el interés de estudiantes muy entusiastas y bastante inteligentes que salían de las escuelas secundarias y entraban en Caltech”. Feynman estaba dirigiendo las conferencias a estudiantes que, “al final de dos años de nuestro curso anterior, [estaban] muy desanimados porque realmente se les presentaban muy pocas ideas grandiosas, nuevas y modernas”. Como resultado, algunos estudiantes de física encuentran las conferencias más valiosas después de haber obtenido un buen conocimiento de la física mediante el estudio de textos más tradicionales, y los libros a veces se consideran más útiles para los profesores que para los estudiantes. [5]

Mientras el curso de dos años (1961-1963) todavía estaba en marcha, los rumores sobre él se extendieron por toda la comunidad de investigación y enseñanza de la física. En un prefacio especial a la edición de 1989, David Goodstein y Gerry Neugebauer afirmaron que con el paso del tiempo, la asistencia de estudiantes universitarios registrados disminuyó drásticamente, pero fue acompañada por un aumento compensatorio en el número de profesores y estudiantes de posgrado. El coautor Matthew Sands , en sus memorias que acompañan a la edición de 2005, refutó esta afirmación. Goodstein y Neugebauer también afirmaron que "fueron los pares [de Feynman] -científicos, físicos y profesores- quienes serían los principales beneficiarios de su magnífico logro, que fue nada menos que ver la física a través de la perspectiva fresca y dinámica de Richard Feynman", y que su "don era que era un extraordinario maestro de maestros".

Addison-Wesley publicó una colección de ejercicios y problemas para acompañar las Conferencias Feynman sobre Física . Los conjuntos de problemas se utilizaron por primera vez en el año académico 1962-1963 y fueron organizados por Robert B. Leighton . Algunos de los problemas son sofisticados y lo suficientemente difíciles como para requerir una comprensión de temas avanzados, como la ley cero-uno de Kolmogorov . El conjunto original de libros y suplementos contenía una serie de errores, algunos de los cuales hacían que los problemas fueran insolubles. Se publicaron varias erratas , que ahora están disponibles en línea. [6]

Addison-Wesley también ha publicado en formato CD todas las cintas de audio de las conferencias, a lo largo de 103 horas con Richard Feynman, después de remasterizar el sonido y limpiar las grabaciones. Para la edición en CD, el orden de las conferencias se ha reorganizado con respecto al de los textos originales. La editorial ha publicado una tabla que muestra la correspondencia entre los libros y los CD.

En marzo de 1964, Feynman se presentó una vez más ante la clase de física de primer año como profesor, pero las notas de esta conferencia invitada en particular se perdieron durante varios años. Finalmente se las encontró, se las restauró y se las puso a disposición como La conferencia perdida de Feynman: el movimiento de los planetas alrededor del Sol .

En 2005, Michael A. Gottlieb y Ralph Leighton escribieron conjuntamente Feynman's Tips on Physics , que incluye cuatro de las conferencias de primer año de Feynman que no se habían incluido en el texto principal (tres sobre resolución de problemas , una sobre guía inercial ), una autobiografía de Matthew Sands sobre los orígenes de las Feynman Lectures on Physics y ejercicios (con respuestas) que fueron asignados a los estudiantes por Robert B. Leighton y Rochus Vogt en las secciones de recitación del curso Feynman Lectures en Caltech. También se publicó en 2005 una "edición definitiva" de las conferencias que incluía correcciones al texto original.

Sands da un relato de la historia de estos famosos volúmenes en su artículo de memorias “Capturing the Wisdom of Feynman”, [7] y en otro artículo “Memories of Feynman” del físico TA Welton. [8]

En un correo electrónico enviado el 13 de septiembre de 2013 a los miembros del foro en línea de las Conferencias Feynman, Gottlieb anunció el lanzamiento de un nuevo sitio web de Caltech y The Feynman Lectures Website que ofrece "[Una] edición en línea gratuita de alta calidad" del texto de la conferencia. Para proporcionar una experiencia de lectura independiente del dispositivo, el sitio web aprovecha las tecnologías web modernas como HTML5 , SVG y MathJax para presentar texto, figuras y ecuaciones en cualquier tamaño manteniendo la calidad de visualización. [9]

Contenido

Volumen I: Principalmente mecánica, radiación y calor.

Prefacio: “Cuando surgían nuevas ideas, yo intentaba deducirlas si eran deducibles o explicar que se trataba de una idea nueva… y que no se suponía que fuera demostrable”.
Capítulos
  1. Átomos en movimiento
  2. Física básica
  3. La relación de la física con otras ciencias
  4. Conservación de energía
  5. Tiempo y distancia
  6. Probabilidad
  7. La teoría de la gravitación
  8. Movimiento
  9. Leyes de dinámica de Newton
  10. Conservación del momento
  11. Vectores
  12. Características de la fuerza
  13. Trabajo y energía potencial (A)
  14. Trabajo y energía potencial (conclusión)
  15. La teoría especial de la relatividad
  16. Energía y momento relativistas
  17. Espacio-tiempo
  18. Rotación en dos dimensiones
  19. Centro de masa ; Momento de inercia
  20. Rotación en el espacio
  21. El oscilador armónico
  22. Álgebra
  23. Resonancia
  24. Transitorios
  25. Sistemas lineales y repaso
  26. Óptica : El principio del tiempo mínimo
  27. Óptica geométrica
  28. Radiación electromagnética
  29. Interferencia
  30. Difracción
  31. El origen del índice de refracción
  32. Amortiguación de la radiación . Dispersión de la luz .
  33. Polarización
  34. Efectos relativistas de la radiación
  35. Visión del color
  36. Mecanismos de la visión
  37. Comportamiento cuántico
  38. La relación entre los puntos de vista de las ondas y las partículas
  39. La teoría cinética de los gases
  40. Los principios de la mecánica estadística
  41. El movimiento browniano
  42. Aplicaciones de la teoría cinética
  43. Difusión
  44. Las leyes de la termodinámica
  45. Ilustraciones de termodinámica
  46. Trinquete y trinquete
  47. Sonido . La ecuación de onda
  48. Latidos
  49. Modos
  50. Armonía
  51. Ondas
  52. Simetría en las leyes físicas

Volumen II: Principalmente electromagnetismo y materia

Capítulos
  1. Electromagnetismo
  2. Cálculo diferencial de campos vectoriales
  3. Cálculo integral vectorial
  4. Electrostática
  5. Aplicación de la ley de Gauss
  6. El campo eléctrico en diversas circunstancias
  7. El campo eléctrico en diversas circunstancias (continuación)
  8. Energía electrostática
  9. Electricidad en la atmósfera
  10. Dieléctricos
  11. Dieléctricos internos
  12. Análogos electrostáticos
  13. Magnetostática
  14. El campo magnético en diversas situaciones
  15. El potencial vectorial
  16. Corrientes inducidas
  17. Las leyes de la inducción
  18. Las ecuaciones de Maxwell
  19. Principio de mínima acción
  20. Soluciones de las ecuaciones de Maxwell en el espacio libre
  21. Soluciones de las ecuaciones de Maxwell con corrientes y cargas
  22. Circuitos de corriente alterna
  23. Resonadores de cavidad
  24. Guías de ondas
  25. Electrodinámica en notación relativista
  26. Transformaciones de Lorentz de los campos
  27. Energía de campo y momento de campo
  28. Masa electromagnética (ref. a la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman )
  29. El movimiento de cargas en campos eléctricos y magnéticos.
  30. La geometría interna de los cristales
  31. Tensores
  32. Índice de refracción de materiales densos
  33. Reflexión de las superficies
  34. El magnetismo de la materia
  35. Paramagnetismo y resonancia magnética
  36. Ferromagnetismo
  37. Materiales magnéticos
  38. Elasticidad
  39. Materiales elásticos
  40. El flujo de agua seca
  41. El flujo de agua mojada
  42. Espacio curvo

Volumen III: Mecánica cuántica

Capítulos
  1. Comportamiento cuántico
  2. La relación entre los puntos de vista de las ondas y las partículas
  3. Amplitudes de probabilidad
  4. Partículas idénticas
  5. Gira uno
  6. Girar la mitad
  7. La dependencia de las amplitudes con el tiempo
  8. La matriz hamiltoniana
  9. El máser de amoniaco
  10. Otros sistemas de dos estados
  11. Más sistemas de dos estados
  12. La división hiperfina en el hidrógeno
  13. Propagación en una red cristalina
  14. Semiconductores
  15. La aproximación de partículas independientes
  16. La dependencia de las amplitudes con respecto a la posición
  17. Simetría y leyes de conservación
  18. Momento angular
  19. El átomo de hidrógeno y la tabla periódica
  20. Operadores
  21. La ecuación de Schrödinger en un contexto clásico: un seminario sobre superconductividad

Ediciones abreviadas

Seis capítulos de fácil acceso se recopilaron posteriormente en un libro titulado Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher (Seis piezas fáciles: fundamentos de la física explicados por su profesor más brillante ). Seis capítulos más se encuentran en el libro Six Not So Easy Pieces: Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time (Seis piezas no tan fáciles: la relatividad, la simetría y el espacio-tiempo de Einstein) .

Six Easy Pieces surgió de la necesidad de ofrecer a la mayor audiencia posible un manual de física sustancial, pero no técnico , basado en la ciencia de Richard Feynman... Los lectores en general tienen la suerte de que Feynman haya elegido presentar ciertos temas clave en términos principalmente cualitativos sin matemáticas formales…” [10]

Seis piezas fáciles(1994)

Capítulos:

  1. Átomos en movimiento
  2. Física básica
  3. La relación de la física con otras ciencias
  4. Conservación de energía
  5. La teoría de la gravitación
  6. Comportamiento cuántico

Seis piezas no tan fáciles(1998)

Capítulos:

  1. Vectores
  2. Simetría en las leyes físicas
  3. La teoría especial de la relatividad
  4. Energía y momento relativistas
  5. Espacio-tiempo
  6. Espacio curvo

Lo mejor de las conferencias Feynman(Audio, 2005)

Capítulos:

  1. La teoría de la gravitación (Vol. I, Capítulo 7)
  2. El espacio curvo (Vol. II, Capítulo 42)
  3. Electromagnetismo (Vol. II, Capítulo 1)
  4. Probabilidad (Vol. I, Capítulo 6)
  5. La relación entre los puntos de vista de las ondas y las partículas (Vol. III, Capítulo 2)
  6. Superconductividad (Vol. III, Capítulo 21)

Información de publicación

Véase también

Referencias

  1. ^ LeVine, Harry (2009). El gran explicador: la historia de Richard Feynman . Greensboro, Carolina del Norte: Morgan Reynolds. ISBN 978-1-59935-113-1.
  2. ^ Phillips, Rob (5 de diciembre de 2013). "En retrospectiva: Las conferencias Feynman sobre física". Nature . 504 (7478): 30–31. Bibcode :2013Natur.504...30P. doi : 10.1038/504030a . ISSN  0028-0836. PMID  24305137.
  3. ^ "Las conferencias Feynman sobre física". Archivado desde el original el 4 de marzo de 2022. Consultado el 20 de mayo de 2020 .
  4. ^ Rohrlich, Fritz (1989), De la paradoja a la realidad: nuestros conceptos básicos del mundo físico, Cambridge University Press, pág. 157, ISBN 978-0-521-37605-1, archivado desde el original el 29 de junio de 2011 , consultado el 3 de abril de 2016Extracto de la página 157 Archivado el 29 de junio de 2011 en Wayback Machine.
  5. ^ Crease, Robert P. (2014). "Los fallos de Feynman". Physics World . 27 (3): 25. Bibcode :2014PhyW...27c..25C. doi :10.1088/2058-7058/27/03/34. ISSN  2058-7058.
  6. ^ "Fe de erratas de las Conferencias Feynman sobre Física". feynmanlectures.caltech.edu .
  7. ^ Sands, Matthew (1 de abril de 2005). "Capturando la sabiduría de Feynman". Physics Today . 58 (4): 49–55. Bibcode :2005PhT....58d..49S. doi : 10.1063/1.1955479 . ISSN  0031-9228.
  8. ^ Welton, Theodore A. (1 de febrero de 2007). "Recuerdos de Feynman". Física hoy . 60 (2): 46–52. Código Bibliográfico :2007PhT....60b..46W. doi :10.1063/1.2711636.
  9. ^ Nota a pie de página en la página de inicio del sitio web The Feynman Lectures on Physics .
  10. ^ Feynman, Richard Phillips; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (2011). Seis piezas sencillas: Fundamentos de física explicados por su más brillante profesor. Basic Books. pág. vii. ISBN 978-0-465-02529-9Archivado desde el original el 23 de octubre de 2016. Consultado el 3 de abril de 2016 .Extracto de la página vii

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