نویسنده: عباس ریزی

فیزیک آماری و علوم کامپیوتر:
سیستم‌های پیچیده، علم شبکه‌ و پدیده‌های بحرانی

abbas.sitpor.org

جزر و مد چه جوری کار می‌کنه؟!

منتشر شده توسط عباس ریزی در 01/02/2015

ما توی اصفهان زندگی می‌کردیم برای همین با اینکه زاینده‌رود اون‌موقع‌ها پر از آب بود ولی امکان مشاهد‌ه‌ی پدیده «جزر و مد» وجود نداشت. یادمه اولین باری که «جزر و مد» رو مشاهده کردم برمی‌گرده به ۱۲-۱۳ سال پیش (اوایل ابتدایی)، توی بندرگناوه! کنار ساحل آتش درست کرده بودیم که یکی از بومی‌های اونجا اومد و به من گفت: «برید بالاتر آتش درست کنید، آب میاد زیرش و خاموشش می‌کنه‌ها!». من فکر کردم منظورش این بوده که ممکنه یه موج بلندی بیاد و آتش ما رو خاموش کنه، ولی از اونجا که دریا واقعا آروم بود گفتم این بنده‌خدا فقط می‌خواست یه چیزی بگه و بره! تا اینکه همون اتفاق افتاد! برای من سوال شده بود که چی شد که سطح آب دریا بالا اومد و توی ساحل پیش‌روی کرد که بهم گفتند جزر و مد رخ داده و وقتی پرسیدم که چرا جزر و مد اتفاق افتاده، عموم به ماه اشاره کرد و گفت:

«جاذبه‌ی ماه آب دریا رو بالا می‌کشه، فردا صبح آب دومرتبه برمی‌گرده سرجای اولش!». این توجیه یکم عجیب همراه من بود تا اینکه بعد از اون ماجرا فهمیدم ماه از خودش تابش نداره و علت دیده‌شدنش توی شب بازتاب نورخورشیده، همین‌طور علت دیده‌ نشدنش توی روز غلبه‌ی شدت نور خورشید بر نوربازتابیده شده از اونه نه اینکه ماه رفته یک جای دیگه! فهمیدن این موضوع برای من منجر به این سوال شد که به این‌ترتیب ماه همیشه هست، پس چرا فقط شب، ماه، آب رو به سمت بالا می‌کشه؟! خلاصه با مرور زمان جواب سوال من پیدا شد ولی باز هم بعد از پیدا کردن اون جواب، یک سوال دیگه پیش اومد و این سیر پرسش و پاسخ اینقدر با من همراه بود که من رو وارد رشته‌ی فیزیک کرد، جایی که بتونم برای هر سوالی، لااقل یک جواب معقول پیدا کنم. البته کم‌کم فهمیدم که گاهی از اوقات پیدا کردن جواب اون‌قدرها هم ساده نیست! به هرحال بعد از گذشت چندین سال از اولین مشاهده‌ی من از جزر و مد، تصمیم گرفتم هر چیزی رو که تا به امروز در مورد این پدیده‌ی فوق‌العاده زیبا یاد گرفتم، بنویسم، شاید پسر بچه‌ای ۸-۹ ساله (یا بزرگتر!) با رجوع به اینجا بتونه جواب خوبی برای سوالی که براش مطرح شده پیدا کنه.

از نقطه نظر تاریخ علم:

ماجرا از اینجا شروع میشه که ارائه یک مدل ریاضی برای نظریه خورشید مرکزی با قدرت پیش‌بینی کامل، تا قرن ۱۶ میلادی طول کشید. درست زمانی که نیکلاس کوپرنیک، با ارائه این مدل باعث بوجود اومدن انقلاب کوپرنیکی شد. البته كوپرنیک در كتاب «درباره گردش افلاك آسمانی» صادقانه بیان می‌كنه كه تحت تأثیر افكار «ابن شاطر» قرار داشته! بعد از کوپرنیک، یوهانس کپلر با اضافه کردن مواردی مثل اینکه مدار سیارات به دور خورشید بیضی است، این مدل رو تشریح و گسترش داد. این مدل توسط مشاهدات تجربی گالیله با استفاده از تلسکوپ تایید شد و بعد از اون جناب نیوتون با ارائه‌ی نظریه‌ی گرانش، مکانیک سماوی رو بنا کرد، گوشه‌ای از علم فیزیک که به کمکش می‌تونیم جزر و مد( کِشَند یا Tide) رو توجیه کنیم! از لحاظ تاریخی توجیه پدیده‌ی جزر و مد از مواردی بود که به شدت بر درستی نظریه‌ی خورشید مرکزی صحه گذاشت.

هنگامی که نیروهای کشندزای ماه و خورشید هماهنگ عمل می‌کنند، مثلاً هنگام ماه نو که هر دو در یک طرف زمین هستند، جزر و مدها در بیشینه خود هستند و به نام کشند فنری یا «مه‌کشند» (spring tide) نامیده می‌شود، حد دیگر وقتی است که خورشید و ماه باهم زاویه ۹۰ درجه (تربیع) می‌سازند در این هنگام جزر و مد را به کمینه و به کشندهای کوچک یا «که‌کشند» (neap tide) بدل می‌سازند.

به بیان ساده:

همه‌ی ما می‌دونیم که زمین دور خورشید و ماه هم به دور زمین می‌چرخه و تمام این اجرام آسمانی میدان گرانشی ایجاد می‌کنند که متناسب با وارون مربع فاصله است ( ${۱/r^۲ }$). این میدان‌های گرانشی به همراه چرخش زمین به دور خودش سبب جزر و مد میشند. نیروی گرانشی خورشید ۱۷۹برابر نیرویی هست که ماه به زمین وارد می‌کنه ولی از اونجایی که به طور متوسط خورشید ۳۸۹برابر ماه از زمین فاصله داره،‌گرادیان میدانش ضعیف‌تره.

برای همین معمولا در گفتگوهای عامیانه علت جزر و مد رو به جاذبه‌ی ماه نسبت می‌دند که خب کافی نیست! (جاذبه‌ کره ماه علاوه‌بر جزر و مد باعث باثبات موندن محور گردش زمین به‌دور خودش هم می‌شه، یعنی اگر ماه وجود نداشت، انحراف محوری زمین مرتبا تغییر می‌کرد و باعث آشفته شدن آب و هوا و فصل‌ها توی زمین می‌شد). اثر گرانشی ماه بر زمین جامد(صلب) بسیار ناچیز و از مرتبه‌ی سانتی‌متر است برای همین تغییر چشمگیری بر ساختار صلب زمین نداره، در عوض این اثر در مورد اقیانوس‌ها که سیال هستند به وضوح دیده میشه. قسمتی از اقیانوس‌ها که روبه‌روی ماه هستند به سمت ماه کشیده میشند و طرف دیگه‌ (پشت زمین) به نظر می‌رسه که جا مونده. علتش هم اینه که اولا گرانش با فاصله رابطه عکس داره و از طرف دیگه آب یک سیاله و می‌تونه حرکت کنه!

فاینمن توی درس‌گفتارش اینجوری توضیح می‌ده که:

«ساز و کار واقعی جزر و مد از این قراره که کشش ماه بر زمین و بر ماه در وسط متعادل است. اما آبی که نزدیک‌تر به ماهه، بیش‌تر از متوسط و آبی که دورتر از ماهه کمتر کشیده میشه. در حالی‌که زمین جامد و صلبه،‌ آب می‌تونه جریان داشته باشه. تصویرواقعی جزر و مد ترکیبی از این دو اتفاقه! خب منظور از تعادل چیه؟ چه چیزی تعادل پیدا می‌کنه؟ اگر ماه کل زمین رو به سمت خودش می‌کشه پس چرا زمین درست به سمت بالا (ماه) سقوط نمی‌کنه؟

سامانه زمین و ماه به همراه جزرومد- The Feynman Lectures on Physics

علتش اینه که زمین هم، همین کلک رو می‌زنه، یعنی اینکه زمین بر روی دایره‌ای – که مرکزش در داخل حجم کره‌ی زمینه ولی با مرکز زمین خیلی فاصله داره – گردش می‌کنه. اوضاع صرفا به این سادگی نیست که ماه به دور زمین بچرخه، زمین و ماه هر دو حول یک مرکز مشترک می‌چرخند. یعنی هر دو دارند به طرف این مرکز مشترک که مرکز جرم این منظومه‌ی دوتایی است سقوط می‌کنند. حرکت به دور مرکز مشترک همون چیزیه که سقوط اون‌ها رو متعادل و متوازن می‌کنه! بنابراین زمین هم روی خط راست حرکت نمی‌نکنه، روی یک دایره حرکت می‌کنه! آب طرف دورتر به ماه، متعادل نشده، چون که کشش ماه اونجا ضعیفتره تا در مرکز زمین که در اونجا نیروی کشش ماه درست با نیروی مرکزگریز متعادل (برابر) است. نتیجه‌ی نبود این تعادل اینه که آب بالا میاد، یعنی از مرکز زمین فاصله می‌گیره. در طرف نزدیک به ماه،‌ جاذبه ماه شدیدتره، بنابراین نیروی خالص ناشی از نبود تعادل، به سمت دیگر فضاست. ولی این بار هم در جهتی است که از مرکز زمین دور بشه. نتیجه‌ی خالص همه‌ی این‌ها اینه که دو تا مد، هر کدوم در یک طرف زمین داریم!»

ارتفاع یا دامنه جزرومد در روزهای مختلف یک ماه قمری متفاوته به این دلیل که علاوه بر ماه، خورشید هم تاثیرگذار هست. اگر ماه، خورشید و زمین روی یک خط واقع بشند، معروف به حالت «مه‌کشند- Spring Tide»، در حالت ماه نو یا ماه کامل، اون موقع بیشترین ارتفاع یا دامنه رو جزر و مد پیدا می‌کنه. واگر ماه عمود بر خط واصل خورشید و زمین قرار بگیره، معروف به حالت «که‌کشند – neap tide»، کمینه‌ی ارتفاع و یا دامنه‌ی جزر و مد به‌وجود میاد. تقریباً یک هفته بعد از ماه نو، از دید ناظر زمینی، ماه دقیقا از پهلو مورد تابش نور خورشید قرار می‌گیره. توی این حالت نصف ماه تاریک و نصفه‌ی دیگه روشن دیده میشه؛ به این وضعیت «یک‌چهارم نخست» میگند. دوباره یک هفته بعد، ماه از دید این ناظر، دقیقا در مقابل خورشید قرار می‌گیره و ماه به صورت قرص کامل نورانی دیده‌ می‌شه (بدر یا در اصطلاح عامیانه ماه شب چهارده). در هر سال اگر که حالت مه‌شکند مصادف با اعتدالین واقع بشه اون‌موقع بیشترین حد ممکنه برای جزر و مد اتفاق می‌افته. بنابراین به طور عادی، در هر شبانه روز دوبار جزر و دوبار مد اتفاق می‌افته که البته فاصله‌ی بین هر دو جزر یا مد حدود ۱۲ ساعت و ۲۴/۴ دقیقه‌ است.

به بیان دقیق‌تر:

زمین با تقریب خوبی یک کره‌ی صلب هست که سطح زیادی از اون رو سیال(آب اقیانوس‌ها و دریاها) فراگرفته. با در نظر نگرفتن جریان‌های اقیانوس‌ها میشه سطح اقیانوس‌ها رو یک سطح هم‌پتانسیل (معروف به زمین‌واره) در نظر گرفت. از اونجایی که نیروهای گرانشی، گرادیان پتانسیل هستند، هیچ نیروی مماسی بر این سطوح وجود نداره و سطح اقیانوس‌ها در تعادل گرانشی قرار دارند. اجرام خارجی سنگین، مثل ماه و خورشید، به

زمین در مرکز و ماه در سمت راست. جهت‌ رو به بیرون پیکان‌ها نمایان‌گر میدان گرانشی حاصل بر سطح اقیانوس‌هاست.

خاطر این‌که میدان‌های گرانشی متناسب با فاصله ایجاد می‌کنند، شکل این سطح هم‌پتانسیل رو به‌هم می‌زنند (این تغییر شکل دارای جهت‌گیری فضایی ثابتی نسبت به اجسام اثرگذار هست). این وسط یک دفعه سر و کله‌ی نیروهای جزر و مدی یا نیروهای کشندی پیدا میشه! در حقیقت، نیروهای کشندی (Tidal Forces) از آثار ثانویه نیروی گرانش هستند که باعث بوجود اومدن جزر و مد میشند. نیروی کشندی به این دلیل به‌وجود میاد که نیروی گرانشی وارد شده از یک جسم به یک جسم دیگه، در طول قطرش یکسان نیست و سطوحی از جسم که به جسم اول نزدیکترند با نیروی بیشتری از نقاط دورتر جسم کشیده می‌شند. برای درک بهتر، جاذبه گرانشی ماه بر روی اقیانوسهای نزدیک به ماه، زمین جامد(صلب) و اقیانوسهای دور از ماه را در نظر بگیرید. بین زمین جامد و ماه یک جاذبه دوجانبه وجود داره که بر گرانیگاه (مرکزثقل) وارد می شه. اما اقیانوسهای نزدیکتر با نیروی بیشتری جذب می شند و چون سیال هستند، کمی به سوی ماه کشیده و باعث مد میشند. برخلاف نیروهای گرانشی، با تقریب خوبی، نیروهای کشندی با وارون مکعب فاصله( ${۱/r^۳ }$) متناسب هستند. درحقیقت سطح اقیانوس‌ها به خاطر تغییر هم‌پتانسیل‌های کشندی (tidal equipotentials) جابه‌جا میشند.

تشدیدهای کشندی (Tidal Resonances):

از لحاظ نظری، حداکثر دامنه‌ی جزرومدی که توسط ماه ایجاد میشه حدود ۵۴ سانتی‌متر و حداکثر دامنه‌ای که توسط خورشید ایجاد میشه ۲۵ سانتی‌متر (۴۶٪ ماه) است. در حالت مه‌کشند، این دو اثر با یکدیگر جمع شده و ارتفاع جزر و مد حدودا به ۷۹ سانتی‌متر می‌رسه . در حالت که‌کشند هم این مقدار به ۲۹ سانتی‌متر کاهش پیدا می‌کنه. با این وجود در طبیعت بیشترین ارتفاعی که مشاهده شده ۱ یا ۲ متر بوده. همین‌طور در دریاچه‌ها و دریاهای منزوی به علت اینکه آب جریان نداره و ارتباطش با بیرون قطعه، دامنه جزر و مد کم‌تر از اقیانوس‌هاست. با این وجود در بعضی‌ جاها مثل خلیج فاندی، دامنه جزر و مد به ۱۵ متر هم می‌رسه! حقیقت اینه که همون جوری که ارتعاش هوا داخل لوله‌های صوتی تشدید ایجاد می‌کنه،‌ نوسانات آب درون کانال‌ها و خورها هم منجر به تشدید میشه. جزر و مدهای بزرگ هنگامی اتفاق می‌افتند که چرخه‌ی جزر و مد رفته‌رفته دامنه‌ی مناسب یک موج ایستاده(ایستا) رو داخل کانال ایجاد کنه. آب داخل کانال زمانی در حال تعادله که سطحش صاف و افقی باشه، همین‌طور زمانی که دچار آشفتگی میشه،‌ مثل فنر با نیروهای بازگرداننده مواجه ‌میشه. عامل به‌وجود اورنده‌ی این نیروهای بازگرداننده گرانش هست. (این موج‌ها به موج گرانش یا موج جاذبه معروف هستند – gravity waves. مواظب باشید که با موج گرانشی اشتباه نگیرید! موج گرانشی هم توسط میدان گرانشی تولید می‌شه، با این تفاوت که موج گرانشی به طور نظری انرژی تابش گرانشی رو منتقل می‌کنه). برای اینکه شهود بهتری نسبت به موج گرانش پیدا کنید کافیه زمانی که یک لیوان چای دستتونه و در حال راه رفتن هستید، لیوان رو به طور منظم عقب و جلو ببرید، اون‌موقع، موج گرانش رو مشاهده می‌کنید! اگر راه رفتنتون رو جوری تنظیم کنید که با فرکانس تشدید یک موج ایستاده هم‌گام(synchronized) بشه اون‌موقع شما دامنه‌ی یک موج بلند رو (با انتقال انرژی تشدید) ایجاد می‌کنید و احتمال زیاد بعد از اون مجبور می‌شید که لباستون رو عوض کنید! پس ترجیحا این آزمایش رو توی مهمونی انجام ندید!

امواج ایستاده سطح آب، مثل امواج ایستاده که روی سازهای زهی مثل ویولن تشکیل میشند، امواج عرضی هستند. جزر و مدهای بزرگی که در انتهای یک خور هستند در حقیقت شکم یک موج ایستاده هستند که بین قله و دره نوسان می‌کنند. اگر در یک تشت آب این رو آزمایش کنیم دوره‌ی تناوب موج‌های ما از مرتبه‌ی ثانیه یا چند میلی‌ثانیه میشه اما در مورد جزر و مدهای بزرگ،‌ دوره‌ی تناوب می‌تونه به چندین دقیقه و حتی ساعت هم برسه که به این دسته از امواج ایستاده سایش (Seiche) میگند! آب در خلیج فاندی داری سایش با دوره‌تناوب ۱۳/۳ ساعت است!

از جزر و مد برای تولید برق هم استفاده ‌می‌کنند که بیشتر مهندسیه تا فیزیک، پس به راحتی از خیرش می‌گذرم! نگاه کنید به اینجا!

اگر دوست دارید که این پدیده رو با دقت بیشتری بررسی کنید، پیشنهاد می‌کنم به فصل دوم از کتاب «مبانی ژئوفیزیک، نوشته‌ی ویلیام لوری – William Lowrie, Fundamentals of Geophysics» رجوع کنید. اونجا محاسبات دقیق رو می‌تونید پیدا کنید.

اینجا هم منبع خوبی است به فارسی، بخوانید!

آموزش آنلاین چه چیزی برای ما دارد؟!

منتشر شده توسط عباس ریزی در 20/01/2015

یک مقدمه دردناک:

امروزه ما برای مسافرت از هوایپما، برای ارتباطات از تلفن‌همراه (یا اینترنت) و برای روشنایی منازلمون از دیودنوری استفاده می‌کنیم. دیگه کسی با شتر مسافرت نمیره یا از شمع برای روشنایی استفاده‌ نمی‌کنه. درحقیقت جزجز زندگی ما به روز شده جوری که حتی مقایسه زندگی ما در سال ۲۰۱۵ با سال ۱۹۶۵با اینکه فقط ۵۰ سال گذشته، از زمین تا آسمون تفاوت داره. با این وجود وقتی که به سیستم آموزشی نگاه می‌کنیم می‌بینیم که حتی نسبت به ۵ قرن گذشته هم تغییر چندانی نکرده. به عکس سمت چپ نگاه کنید، یک کلاس درس در قرن ۱۴ام رو نشون میده. اگر دقت کنید متوجه‌ می‌شید که با کلاسای درس امروزی فرقی نداره! به قول پیتر نورویگ استاد دانشگاه استنفورد:‌

«در استنفورد به ۲۰۰ نفر درس مقدمه‌ای بر هوش مصنوعی میدم. من و دانشجوها از این کلاس لذت میبریم ولی چیزی که من متوجه اون شدم این هست که من یک موضوع مدرن و پیشرفته رو دارم درس میدم ولی تکنولوژی آموزشی که به کار میبرم قدیمی است. در حقیقت تکنولوژی کلاسهای درس قرن ۱۴ است: نت برداری، تخته نویسی و چند نفر هم خواب در انتهای کلاس!»

مسئله اینجاست که بعد از پیدایش صنعت چاپ نه تنها انقلابی حتی تحول خاصی هم در سیستم آموزشی شکل نگرفت و مردم سراسر دنیا از ساختاری که از مدت‌ها قبل به جا مونده بود استفاده کردند. حتی در دانشگاه‌ها و موسسات آموزشی طراز اول دنیا هم تغییر خاصی مشاهده نشده (به عنوان مثال ساختار کلی کلاس‌های درس MIT نسبت به ۵۰سال گذشته با تقریب خوبی تغییر نکرده). بنابراین تعجبی نداره که توی هزاره‌ی سوم شاهد آفت بی‌سوادی در اقصی‌نقاط دنیا باشیم. در هند، افریقا و حتی ایران بچه‌های زیادی هستند که به دلایل مختلف از تحصیل محروم شدند. از طرفی در کشورهای توسعه یافته‌ هم هزینه تحصیلات بسیار زیاد هست طوری که اقشار کم درآمد جامعه که هیچ، اقشار متوسط جامعه هم به سختی می‌تونند وارد دانشگاه بشند. بسیاری از فارغ‌التحصیلان هم به راحتی نمی‌تونند ادامه تحصیل بدند و هزاران مشکل دیگه که علت اصلی اون سیستم آموزشی مستهلک ماست. برای همین افراد زیادی به فکر چاره افتادند و راه‌کارهای مختلفی ارائه دادند که من قصدم بررسی اون‌ها نیست و فقط می‌خوام راه‌کاری که تا به امروز به طور خارق‌العاده‌ای جواب داده و نتایج معرکه‌ای داشته رو مطرح کنم: آموزش آنلاین!

ساختن کلاس‌هایی به روی ابرها:

افراد زیادی به این فکر افتادند که به جای کلاس‌های بزرگ با ظرفیت ۱۰۰ تا ۲۰۰ نفر، کلاس‌هایی کوچیک با ظرفیت بی‌نهایت(!) داشته باشند، به عبارت دیگه تصمیم گرفتند کلاس‌هایی به روی ابرها (فضای اینترنت) بسازند. کلاس‌هایی که مردم دنیا، چه دور و چه نزدیک، فقط به کمک اینترنت خوب و کامیپوتر یا تلفن‌همراه هوشمند بتونند توی اونها شرکت کنند. دانشگاه MIT جزو اولین دانشگاه‌هایی بود که از کلاس‌های درسش فیلم گرفت و اون‌ها رو رایگان در اختیار همه قرار داد. بعد از اون نهادهای مختلفی این رسم پسندیده رو دنبال کردند و ما امروزه با رفتن به سایت‌هایی از جمله edx.org و یا coursera.org می‌تونیم بهترین درس‌ها از بهترین دانشگاه‌های دنیا روبه صورت رایگان دریافت کنیم، توی فعالیت‌های جانبی مشارکت کنیم، تکالیفمون رو انجام بدیم، آزمون بدیم و حتی مدرک معتبر بگیریم. مثلا این ویدیوی کوتاه که قسمتی از کلاس فیزیک‌پایه۱ والتر لوین در دانشگاه MIT هست روببینید:

سال ۲۰۱۲ دافنه کولر از موسسین کورس‌ارا توی سخنرانی تد گفت:

«غیر منتظره نیست که معلوم شد، دانشجوها دوست دارند بهترین کلاس ها را از بهترین دانشگاه ها مجانی بگیرند. ما این پایگاه اینترنتی را در فوریه راه اندازی کردیم، ما اکنون ۶۴۰،۰۰۰ دانشجو از ۱۹۰ کشور داریم. از ۱.۵ میلیون نفر نام نویسی کرده ایم، ۶ میلیون آزمون در ۱۵ کلاسی که برگزار شده تاکنون ثبت شده و ۱۴میلیون فیلم تا به حال تماشا شده. … چه چیزی باعث شد این کلاس ها تفاوت داشته باشند؟ هر چه باشد کلاس های اینترنتی چند وقتی هست که در دسترسند. تفاوت در این است که این کلاس ها یک تجربه ی واقعی ایجاد می کنند. کلاس در یک روز معین شروع میشه، و بعد دانشجو ها این فیلم ها را هر هفته نگاه می کنند و تکلیف خانه هم انجام می دهند. و این ها تکلیف های واقعی هستند که نمره های واقعی می گیرند و وقتشان تعیین شده… . در پایان این کلاس، دانشجویان مدرک می گیرند. آنها می توانند این مدرک را به کارفرمای آینده شان ارائه کنند و شغل بهتری بیابند، و ما دانشجویان زیادی را می شناسیم که همین کار را کردند. برخی دانشجویان مدرکشان را گرفتند و آن را به مؤسه آموزشی که در آن درس می خواندند ارائه کردند و به ازای آن واحد دانشگاهی گرفتند. پس این دانشجویان واقعاً چیزی معنی دار در ازای وقت و تلاششان از این کلاس ها می گرفتند.»

به نقل از ویکی‌پدیا فارسی: «بسیاری از پژوهشگران معتقدند این روش آموزش بسیار مؤثر و کاراتر است: تاثیرگذار بودن آموزش آنلاین روی دانشجویان غیر قابل انکار است. دانشجویان از گروه‌های سنی مختلف و از کشورهای گوناگون از بنگلادش و چین تا آفریقای جنوبی هستند. دامنه بزرگی از کارکنان بیمارستان تا مادرانی که به تنهایی فرزندانشان را سرپرستی می‌کنند و از پس هزینه‌های دانشگاه برنمی‌آیند را شامل می‌شود. با توجه به استقبال جهانی از دانشگاه آنلاین، تعداد دوره‌های آموزشی فشرده آنلاین روز به روز در حال افزایش است. یکی دیگر از این دوره‌ها یودمی نام دارد که هدفش دموکراتیزه کردن آموزش است. … اساتید عزم خود را جزم کرده‌اند که آموزش عالی را متحول کنند. آنها کاری را آغاز کرده‌اند که علی‌رغم نوپا بودن، رقیبی قدر برای روش‌های آموزش سنتی است.»

یک اصطلاح اساسی،«موک»، موک چیه؟

ویکی‌پدیا اینجوری تعریف می‌کنه: «درس باز آنلاین بزرگ (Massive Open Online Course) یا موک (MOOC) درس آنلاینی است که از طریق وب به طور باز به شرکت‌کنندگانی نامحدود ارائه می‌شود. موک‌ها علاوه بر محتوای رایج درسی نظیر ویدئوها، متون و مجموعه مسایل، فضای تعاملی بهوجود می‌آورند که دانشجویان، استادان و دستیاران آموزشی در آن شرکت کنند.»

درس باز آنلاین بزرگ (به Massive Open Online Course) — درس باز آنلاین بزرگ ( Massive Open Online Course)

همون‌جوری که توی ویدیوی بالا دیدین، یکی از راه‌های ایجاد ویدیوهای آموزشی اینه که رسما از کلاس درس فیلم بگیریم و با کیفیت مناسب منتشرش کنیم. این کار رو MIT مدت‌هاست انجام میده و خیلی ازکلاس‌های ارزشمندش رو شما می‌تونید دانلود کنید و موقع دیدنشون درست حس این رو داشته باشید که سر کلاس نشسته‌اید. ممکنه این کلاس‌ها از یک ساعت بیشتر هم بشه، ذات کلاس در همینه خب. اما برای آموزش از راه دور یکمی این شیوه بازده خوبی نداره! میشه گفت با این‌که کلاس درس با کیفیت خوبی به دست مصرف کننده رسیده ولی هنوز امکان تعامل مصرف کننده (دانشجو) با درس وجود نداره. برای همین ویدیوهای آموزشی (اصطلاحا دوره‌ها یا کورس‌ها) معمولا دیگه این‌جوری تولید نمی‌شند. این دوره‌ها فقط به منظور استفاده در فضای اینترنت طراحی میشند و خبری از یک کلاس و کلی دانشجو نیست. شما توی این دوره‌ها یک دوست باهوش خواهید داشت که مثل یک معلم خانگی در کنار شماست و قدم به قدم شما رو کمک می‌کنه. موک‌ها به صورت قطعه‌هایی حدودا ۱۰ دقیقه‌ای ساخته میشند که بعد از هر قسمت، آموزش متوقف میشه، از شما سوال پرسیده میشه، شما تمرین حل می‌کنید و وقتی که شما اون قسمت رو یادگرفتید سراغ قسمت بعد میرید. با این کار شما مطالب رو یکی پس از دیگری یاد می‌گیرید و این فوق‌العاده است چون که شما بعد از اتمام هر دوره‌ای اکثر مباحث رو به خوبی یادگرفتید. به نظرم همه تجربه‌ی کلاس‌های درس رو داریم که اولش همه‌ی حواسمون به درس هست بعدش کم‌کم از کل درس دور میشیم و بعد از گذشت نیم ساعت دیگه نمی‌فهمیم که استاد چی داره میگه! اما از این خبرا توی موک نیست!

موک مثل غول چراغ جادو گوش به فرمان شماست تا شما مطلب رو کامل یاد بگیرید. شما حتی اگه بهترین معلم خونگی هم داشته باشید نمی‌تونید اونو متوقف کنید،‌ یا ازش بخواید که مطلبی رو ۵ بار اونم ساعت ۲ نیمه‌شب براتون بگه، ولی موک این‌کار رو خوشبختانه می‌کنه. هر کسی می‌تونه این کلاس‌ها رو جوری که دوست داره دنبال کنه! صبح، ظهر، نیمه‌شب، توی اتاق، پشت میز کار و حتی با زیرشلواری! این کلاس‌ها رفت‌وآمدهای اضافی رو کم میکنه و کیفیت آموزشی رو به مراتب بالا میره. بدون شک وظیفه‌ی ماست از کسانی که اولین بار این ایده به ذهنشون رسیده و یا این طرح رو به مرحله‌ی اجرا دراوردند سپاس‌گزاری کنیم ولی شاید کاری که بهتر از اون بتونیم انجام بدیم اینه که خودمون به این حرکت کمک کنیم! چه جوری؟ اینکه اولا با دوستامون توی این کلاس‌ها یا دوره‌ها (کورس – course) شرکت کنیم، گروه‌های محلی درست کنیم و به تبادل نظر و گفت‌و‌گو بپردازیم. توی فورم‌ها و گروه‌های اینترنتی مشارکت کنیم، سوالایی که می‌دونیم رو جواب بدیم، سوالایی که داریم رو بپرسیم و آزمون‌ها رو جدی بگیریم و تقلب نکنیم!

مشکلات پیش‌رو، راه‌حل‌های پیش رو:

Screenshot from 2015-01-20 14:58:51 — مکتبخونه

شاید برای خیلی‌ها اولین مشکل تسلط نداشتن به زبان انگلیسی باشه. راستش دیگه زشته که توی این دوره زمونه کسی زبان بین‌المللی رو بلد نباشه. البته زبانی که به صورت آکادمیک استفاده میشه خیلی ساده است و شما کافیه یک‌سری اصلاحات رو یادبگیرید و از این به بعد با اون‌ها سر و کله خواهید زد. بعضی از دوره‌ها توسط مراکز معتبری هم ترجمه می‌شند و یا زیرنویس فارسی براشون ایجاد میشه، مثلا دانشگاه شهیدبهشتی برای بعضی از دوره‌های MIT زیرنویس مناسب درست کرده ولی خب تعدادشون خیلی کمه. شما همین‌طور می‌تونید از نمونه‌های وطنی هم استفاده کنید! سایت «مکتبخونه» یکی از بهترین سایت‌هایی هست که شما می‌تونید توی کلاس‌های درس بهترین دانشگاه‌های ایران شرکت کنید. همین‌طور سایت «درسنامه» دوره‌های مختلفی رو به کمک بستر ایمیل برای شما فراهم می‌کنه!

مشکل بعدی می‌تونه این باشه که شما وقتی دانشگاه می‌رید موقعی که سوال داشته باشید یکی رو پیدا می‌کنید و ازش می‌پرسید ولی توی موک از کی قراره بپرسید؟! حقیقت اینه که اتفاقا توی موک تعداد نفرات بسیار بیشتری هستند که مشتاقانه به سوال شما جواب خواهند داد، کافیه شما وارد فروم‌ها و شبکه‌هایی بشید که متشکل از هم‌دوره‌ای‌های شماست. اون‌موقع می‌بینید که هزاران نفر هستند که شما می‌تونید ازشون سوال بپرسید و یا به سوالشون جواب بدید! همین طور اگه شما علاقه‌ای به کار گروهی دارید می‌تونید گروه‌های محلی تشکیل بدید و با دوستاتون و یا هم شهری‌هاتون به بحث و تبادل نظر بپردازید! وجود این گروه‌ها و یا فورم‌ها به شما کمک می‌کنه تا یادگیری خودتون رو در مرتبه‌ی اول محک بزنید و در مراحل بعدی اون رو افزایش بدید.

خب دانشگاه رو تعطیل کنیم دیگه؟!

خیر! قرار نیست که دانشگاه رسما تعطیل بشه. دانشگاه‌ها پایه و اساس پژوهش هستند و نه صرفا محل برگزاری یک‌سری کلاس! دانشگاه محل اجتماعات علمی و تحقیقاتی هست و به هیچ وجه نباید در دانشگاه رو بست! در ضمن کار آکادمیک یعنی کتاب و شما حتی اگر بهترین موک دنیا رو هم ببینید باید حتما یک کتاب رو به عنوان منبع داشته داشته باشید، پس با تمام احترام و علاقه‌ای که به موک دارم باید بگم که همه‌چی موک نیست! اجازه بدید برگردیم به سخنرانی موسس کورس‌ارا، خانم کولر در تد:

«پس حالا که این روش اینقدر عالی ست، آیا دانشگاه ها منسوخ هستند؟ خوب بدون شک مارک تواین اینطور فکر می کرد. او گفت: “کالج جایی است که یادداشت های استاد مستقیماً به یادداشت های دانشجوها می رود، بدون اینکه از مغز هیچ یک از آنها عبور کند.” اما من با “مارک تواین ” مخالفم. من فکر می کنم او با دانشگاه ها مخالف نبود بلکه با شیوه ی تدریس برپایه سخنرانی مخالف بود که بسیاری از دانشگاه ها این همه وقت روی آن می گذارند. خوب بیایید کمی عقب تر، به زمان” پلوتارک “، برویم، که می گفت، ” ذهن ظرفی نیست که نیاز به پر کردن داشته باشد، بلکه چوبی است که نیاز به شعله ور شدن دارد.” و شاید ما باید وقت کمتری را در دانشگاه ها صرف پر کردن ذهن دانشجوهایمان با مطالب سخنرانی کنیم و وقت بیشتری را صرف شعله ور کردن خلاقیت، ابتکار و قدرت حل مسئله ی آنها کنیم به وسیله ی صحبت کردن با آنها.
پس ما چطور این کار را انجام دهیم؟ ما این کار را با یادگیری فعال در کلاس درس انجام می دهیم. مطالعات زیادی انجام گرفته، شامل این یکی، که نشان می دهند اگر شما یادگیری فعال را به کار ببرید، با دانشجوهایتان در کلاس ارتباط برقرار کنید، عملکرد آنها در تک تک معیارها بهبود می یابد – در حضور در کلاس، در درگیر شدن با مطالب و در یادگیری که با آزمایش های استاندارد اندازه گیری می شود. مثلاً می توانید ببینید که امتیاز پیشرفت در این آزمایش به خصوص تقریباً دو برابر شده. پس شاید ما باید وقتمان را در دانشگاه ها اینطور بگذرانیم. پس برای اینکه خلاصه کنم، اگر بتوانیم آموزش با سطح کیفی بالا به همه در اطراف دنیا و مجانی ارائه کنیم، این چه فایده ای دارد؟ سه چیز. اول اینکه آموزش را به عنوان یکی از حقوق اولیه انسانی پایه گذاری می کند، که هر کس در اطراف دنیا که توان و انگیزه دارد بتواند مهارت هایی که نیاز دارد را کسب کند تا زندگی بهتری برای خود، خانواده و جامعه شان بسازند. دوم اینکه، می تواند امکان یادگیری در هر سنی را فراهم کند. باعث شرمساری است که برای بسیاری از مردم،یادگیری بعد از اتمام دبیرستان یا کالج تمام می شود، آموزش متوقف می شود. با در دسترس داشتن این مطالب شگفت آور، ما می توانیم هر وقت می خواهیم چیزهای نو بیاموزیم، خواه فقط برای باز کردن ذهنمان باشد یا برای عوض کردن زندگی مان. و بالاخره، این کار می تواند موجی از نوآوری ایجاد کند، چون استعدادهای شگفت آور همه جا پیدا می شوند. شاید آلبرت اینشتین بعدی یا استیو جابز بعدی جایی در دهکده ی دورافتاده ای در آفریقا زندگی می کند. و اگر بتوانیم به آن فرد امکان تحصیل بدهیم، او می تواند ایده ی بزرگ بعدی را مطرح کند و دنیا را تبدیل به جای بهتری برای همه ی ما کند.»

corn_ss_110492579-400x266 — ما در کلاس درس!

در پایان، از شما می‌خواهم رؤیای آنانت آگاروال را با من تصور کنید. «می‌خواهم با من تحصیل را از نو طراحی کنید. ما باید از کلاس‌های درسی به فضاهای اینترنتی برویم. ما باید از دنیای کتاب‌ها به تبلت‌ها برویم. ما باید از مدارس آجری آسیب‌پذیر به خوابگاه‌های دیجیتالی برویم. به نظر من، در نهایت، ما هنوز به یک کلاس درسی در دانشگاه‌هایمان نیاز داریم. در غیر این صورت، چطور می‌توانیم به نوه‌هایمان بگوییم که پدربزرگ‌ها و مادربزرگ‌هایتان در این اتاق مثل دانه‌های ذرت در ردیف‌های موازی می‌نشستند و به این استاد در اول کلاس زل می‌زدند که در مورد درس صحبت می‌کرد و شما حتی یک دکمه‌ی برگرداندن به عقب هم نداشتید؟»

پیشنهاد می‌کنم این ویدیوها رو از دست ندید:

زمستان و یک حرکت گیکی-فیزیکی «برفدانه‌ آینشتین،کوری و شرودینگر»

منتشر شده توسط عباس ریزی در 21/12/2014

یلدا به زودی فرامیرسه و بعد از اون زمستون شروع میشه. خوبه که ما گیک‌های علوم‌پایه هم به مناسبت اومدن زمستون یه حرکت باحالی بزنیم و چه حرکتی باحال‌تر از درست کردن برف‌دانه‌ی سه فیزیک‌دان و نوبلیست دوست‌داشتنی:‌ آلبرت‌ آینشتین، ماری کوری و اروین شرودینگر.

(منظور از برف‌دانه یه چیزی شبیه برف‌دانه کخ هست که برف‌دانه کخ هم یک موجود ریاضی شبیه برفه دیگه! نگاه کنید به مقدمه‌ی پست فرکتال‌ها)

«مجله‌ تقارن – symmetry magazine» به افتخار این سه دانشمند بزرگ (که دنیا رو جای بهتری برای زندگی کردند) کارجالبی کرده و طرح‌واره یا الگوهایی رو برای دانلود گذاشته که بعد از چاپشون با یک سری تا زدن و قیچی کردن – البته با دقت و حوصله کافی! – بتونید برف‌دانه‌های این سه‌ نفر رو بسازید و احتمالا به درخت کریسمستون آویزون کنید یا اینکه مثل من بذاریدش لای دفترتون و هر کسی رو که دیدید با کلی آب‌وتاب براش تعریف کنید که این چیه و چه جوری درست میشه 🙂

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

طرح‌واره‌ی اول، الگوی آلبرت آینشتین:

شاید اون رابطه‌ی هم‌ارزی ماده‌و انرژی معروف‌تر از چهره آینشتین باشه ولی ما دوست داریم که از چهره‌ی آلبرت استفاده کنیم! به‌ یاد بیاریم که نسبیت عام، نسبیت خاص، اثر فوتوالکتریک و حرکت براونی حداقل چیزهایی‌ هست که آینشتین برای ما به ارمغان اورده!

برای دانلود طرح‌واره آینشتین کلیک کنید!

طرح‌واره‌ی دوم، الگوی ماری کوری:

تصویر ماری کوری همراه علامت خطر «پرتوزایی» به خاطر فعالیت زیادش روی این پدیده عجین شده! پس توی طرح‌واره‌ی ماری کوری هم باید این علامت پیدا بشه! به یاد بیاریم که ماری کوری اولین خانم برنده‌ی جایزه‌ی نوبل د SnowflakeCurie_v3 ر فیزیک هست. ایشون علی‌رغم زندگی مشقت باری که داشته تنها کسی هست که علاوه‌بر نوبل فیزیک(۱۹۰۳) برنده‌ی نوبل شیمی(۱۹۱۱) هم شده! واپاشی هسته‌ای، پولونیم (عنصر) و رادیم (عنصر) حداقل چیزهایی هست که این خانم برای ما به جا گذاشته!

برای دانلود طرح‌واره ماری کوری کلیک کنید!

طرح‌واره‌ی سوم، الگوی اروین شرودینگر :

اروین شرودینگره و گربه‌ی معروفش! نگاه کنید به پست «ماجرای گربه‌ی شرودینگر چیه» پس توی طرحواره‌ی شرودینگر باید جایی هم برای گربه‌ش در نظر بگیریم! گربه‌ای که نه معلومه زنده‌ست و نه معلومه مرده‌ست 🙂

به یاد بیاریم که شرودینگر مکانیک موجی رو ساخت و سهم عمده‌ای تو پیشرفت مکانیک کوانتومی داشت.

برای دانلود طرح‌واره شرودینگر کلیک کنید!

به سادگی طرح‌واره‌ها رو دانلود کنید،‌چاپشون کنید و با استفاده الگویی که مشخص کرده تا بزنید. قسمت‌های خاکستری رو جدا کنید. (مطمئین بشید که همه‌ی لایه‌های کاغذ رو جدا کردید.) بعد از اون تاهایی که زدید رو باز کنید و از برف‌دانه‌ی فیزیکی‌تون لذت ببرید. راستی موقع برش زدن مواظب دستاتون باشید!

این ویدیو هم می‌تونید ببینید و البته بیشتر بخندید تا اینکه چیزی یاد بگیرید:

اصل «عدم‌قطعیت» هایزنبرگ چیه؟

منتشر شده توسط عباس ریزی در 04/10/2014

برخی معتقدند که قلب مکانیک کوانتومی «اصل عدم‌قطعیت» هایزنبرگ هست. این اصل بیان می‌کنه که در مکانیک کوانتومی، صرف نظر از خطاهایی که ممکن هست به‌خاطر وسایل اندازه‌گیری و یا هرچیز دیگه پیش‌بیاد، همیشه یک عدم قطعیتی برای بعضی از کمیت‌ها وجود داره که به هیچ وجه نمیشه از شرشون خلاص شد. به طور ویژه اصل عدم قطعیت بیان می‌کنه که حاصل ضرب عدم قطعیت «مکان» و «تکانه‌»ی یک ذره بیشتر از یک مقدار ثابت است:

با این وجود اگر طالب این باشیم که مکان ذره رو بهتر بدونیم اطلاعاتمون از تکانه‌ی ذره کمتر میشه و همین طور اگر بخواهیم از تکانه ذره‌ اطلاعات بیشتری کسب کنیم باید قید دونستن اطلاعات زیاد مکان رو بزنیم. به عبارت دیگه،‌دونستن دقیق مکان و تکانه، به طور همزمان، در مکانیک کوانتومی غیرممکنه! این عدم‌قطعیت همین‌طور سبب شده تا خیلی‌ها به صورت فلسفی در مورد «چرایی» این اصل اندیشه کنند و بحث‌‌های مفصلی رو راه بیاندازند!

بگذریم! دعوتتون می‌کنم که این ویدیو رو با عنوان «اصل عدم‌قطعیت هایزنبرگ چیه؟» ببینید:

لینک‌های دانلود:

دانلود این ویدئو، دانلود این ویدئو بدون زیرنویس فارسی، لینک فایل اصلی (بدون زیرنویس) از یوتیوب

دوره‌ی مکانیک کوانتومی (۱) MIT

منتشر شده توسط عباس ریزی در 11/09/2014

«هر‌ چیزی که ما آن را واقعی می‌پنداریم، از چیزهایی ساخته شده که نمی‌توانیم آنها را واقعی قلمداد کنیم. اگر مکانیک کوانتومی شما را عمیقا شوکه نکرده، هنوز آن را نفهمیده‌اید!» نیلز بور

در مورد مکانیک کوانتومی حرف و نقل‌های فراوانی وجود داره که معمولا هر فیزیک‌پیشه‌ای از اونها مطلع هست. واقعیت اینه که مکانیک کوانتومی گیج‌کننده هست ولی درسته، کار می‌کنه! خلاصه‌ این‌که باید مکانیک کوانتومی رو یاد گرفت و ازش استفاده کرد. کتاب‌های زیادی با رویکردها و سطوح مختلفی نوشته شده و هر کسی می‌تونه بسته به نیازش یکی از اونها رو تهیه کنه و مطالعه کنه. ولی اگر دنبال یک دوره (کورس)‌ خوب و معتبر برای مکانیک کوانتومی هستید به شما دوره‌ی مکانیک کوانتومی (۱) ام‌آی‌تی رو برای شروع معرفی می‌کنم.

یک دوره‌ی ۲۴ جلسه‌ای (هر جلسه‌ش تقریبا ۱ساعت و ۲۰ دقیقه است) که دیدنش حتما پر از سود و فایده خواهد بود برای هرکسی که دنبال یادگیری مکانیک کوانتومیه! استاد این درس Allan Adams ، فوق‌العاده این درس رو ارائه می‌کنه (متاسفانه ما از این قبیل اساتید پرانرژی خیلی خیلی کم داریم توی دانشگاه‌هامون.)

به سایت MIT OCW برید و اطلاعات تکمیلی این دوره رو ببینید.

همین‌طور اگر خواستید ویدئوهاش و بقیه موارد مربوط به دوره رو دانلود کنید.

در نهایت این دوره رو از دست ندید!

معرفی کتاب و دوره برای دانشجویان سال دوم فیزیک

منتشر شده توسط عباس ریزی در 05/09/2014

معمولا دانشجوهای سال دوم دروس پایه رو کامل گذروندند ولی اگر شما یک دانشجوی سال دوم هستید و هنوز دروس‌پایه رو کامل نگذروندید پیشنهاد می‌کنم پست «معرفی کتاب و دوره برای دانشجویان سال اول فیزیک» رو بخونید. درس‌های اصلی سال دوم شامل «ریاضی فیزیک» ،‌«مکانیک تحلیلی»، «فیزیک مدرن» و احتمالا «الکترومغناطیس» هست. (البته من توی این پست در مورد الکترومغناطیس نمی‌نویسم.) بازم یادآوری کنم یادتون باشه گوگل دوست شماست! می‌تونید سرچ کنید و منابع خیلی خوبی پیدا کنید، یا اینکه از یوتیوب استفاده کنید و کلی دوره خوب پیدا کنید و از یادگیری‌تون لذت ببرید. فراموش نکنید که مسئله زیاد حل کنید و هیچ چیز مثل تمرین زیاد بهتون کمک نمی‌کنه. پست لیسانس فیزیک با بیژامه رو بخونید!

۱)ریاضی فیزیک (روش‌های ریاضی در فیزیک):

یکی از بدقلق‌ترین درس‌های کل دوره‌ی کارشناسی به نظر من همین درسه. چون که ۳واحده ولی در حقیقت ۶ واحده! هر واحدش یک برهم‌نهی از یک واحد ریاضی و یک واحد فیزیکه! خلاصه ملقمه‌ای از موضوع‌های مختلف رو باید یاد بگیرید طی دو ترم. برای همین پیشنهاد می‌کنم این درس رو خیلی جدی دنبال کنید و برای هر مبحثش یک کتاب در مورد اون مبحث پیدا کنید و دقیق مطالعه کنید. مثلا برای قسمت آنالیز مختلط کتاب «چرچیل» رو بخونید! در حالت کلی کتاب‌های «آرفکن» و «صدری حسنی» منابع اصلی هستند که به نظر من صدری حسنی بیان بهتری داره. در مورد آرفکن هم حتما از آخرین نسخه‌ش استفاده کنید چون که خیلی بهتر شده ولی حتما به بقیه کتاب‌ها هم نگاه کنید:

1) Mathematical Methods: For Students of Physics and Related Fields; Sadri Hassani
2) Mathematical Methods for Physicists, Seventh Edition: A Comprehensive Guide; George B. Arfken , Hans J. Weber
3) Mathematical Methods for Physics and Engineering: A Comprehensive Guide Paperback; K. F. Riley, M. P. Hobson, S. J. Bence

4) Introduction to Mathematical Physics: Methods & Concepts by Chun Wa Wong

5) Physical Mathematics, Kevin Cahill

6) Mathematical Methods in the Physical Sciences, Mary L. Boas

کتابی هم هست که اگر دوست داشته باشید ریاضی بیشتری یاد بگیرید (فراتر از سطح کتاب‌هایی که نام بردم) خوبه که سراغش برید:

***) Mathematical Physics: A Modern Introduction to Its Foundations

در مورد دوره هم بهتره مبحث به مبحث دنبالش برید، مثلا وقتی به مبحث جبرخطی رسیدید سراغ دوره جبرخطی MIT برید و …

۲) مکانیک تحلیلی (مکانیک کلاسیک):

درس بسیار جالب، جذاب و کلیدی به همراه فرمالیسم‌های زیباتر و قوی‌تری برای مکانیک کلاسیک هست! کتاب‌های متنوعی با سطح‌های مختلفی هست که من پیشنهاد میکنم به همه‌شون رجوع کنید چون که ممکنه موضوعی رو خوب متوجه نشید اون موقع باید سراغ کتابی برید که ساده‌تر گفته. یا اینکه بعد از خوندن مطلبی به‌وجد بیاید و بخوایید که بیشتر یا دقیق‌تر بدونید، اون‌موقع باید به یک کتاب قوی‌تر یا جامع‌تر رجوع کنید تا یادگیری‌تون رو کامل کنید. بنابراین من کتاب‌ها رو به سه دسته‌ی ابتدایی، مناسب و قوی تقسیم می‌کنم:

– کتاب‌‌های قوی و جامع:

1) Classical Mechanics (3rd Edition); Herbert Goldstein , Charles P. Poole Jr. , John L. Safko
2) Mechanics, Third Edition: Volume 1 (Course of Theoretical Physics S) L D Landau, E.M. Lifshitz

-کتاب‌های مناسب:

3) Classical Dynamics of Particles and Systems; Stephen T. Thornton , Jerry B. Marion
4) Classical Mechanics: Systems of Particles and Hamiltonian Dynamics; Walter Greiner
5) Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions; David Morin

-کتاب ابتدایی:

6) Analytical Mechanics; Grant R. Fowles , George L. Cassiday

به نظر من خوبه که با کتاب «مریون» یا «گرینر» شروع کنید و هرزگاهی هم به «گلدستین» مراجعه کنید، همین طور مثال‌‌های زیاد کتاب «مورین»‌ رو دنبال کنید. در مورد دوره هم کورس آقای ساسکیند (دانشگاه استفورد) هست، از دستش ندید!

۳) فیزیک مدرن:

هم فال هست و هم تماشا! یک درس پر از داستان به‌همراه موضوعات جدید و موضوعات تازه که به عنوان یک مقدمه برای درس‌هایی که بعد از اون خواهید داشت، هست. شخصا کتاب شماره ۱ رو بیشتر پسندیدم و به نظرم از کتاب کرین بهتره!

1)University Physics with Modern Physics (13th Edition); Hugh D. Young, Roger A. Freedman
2) Modern Physics Hardcover –3ed edition, Kenneth S. Krane

معرفی کتاب و دوره برای دانشجویان سال اول علوم‌پایه و مهندسی

منتشر شده توسط عباس ریزی در 04/09/2014

یکی از مشکلاتی که معمولا سال‌اولی‌ها باهاش مواجه می‌شند اینه که دیگه مثل دبیرستان خبری از یک کتاب و سیستم آموزشی یک‌پارچه نیست و هر استادی بنابر تجربیات شخصی و علاقمندی‌هاش از روی یک (یا چند کتاب) استفاده میکنه که ممکنه با یک استاد دیگه کاملا متفاوت باشه. برای همین ممکنه که دانشجوی تازه‌وارد یکمی سردرگم بشه! توی این پست می‌خوام یک سری از کتاب‌ها و دوره‌هایی که به کار یک دانشجوی سال اول میاد رو معرفی کنم. ولی قبل از شروع اجازه بدید یک نکته‌ی خیلی مهم رو بگم؛ تلاش کنید کتاب‌های درسی‌تون رو به فارسی نخونید و از نسخه‌های انگلیسی استفاده کنید! می‌دونم که خیلی‌ها زبان خوبی ندارند ولی خونسرد باشید لطفا! من خیر و صلاحتون رو می‌خوام 🙂 مطالعه به زبان انگلیسی (زبان علم) مزیت‌های زیادی داره؛ از جمله اینکه شما دسترسی فوق‌العاده بیشتری به منابع دارید، کتاب‌های مختلف، دوره‌های متنوع، مقاله‌ها و مجله‌های معتبر و … . در حقیقت شما وقتی دارید علم رو دنبال می‌کنید باید با زبان علم دنبال کنید (امروز زبان علم زبان انگلیسیه). به هر حال روزی فرامیرسه که شما باید مقاله‌ای بنویسید یا توی کنفرانسی شرکت کنید یا … اون روز دیگه نمی‌تونید بگید که من فارسی می‌نویسم! خلاصه این‌که اگر از ترم اول دانشگاه شروع کنید به انگلیسی خوندن کم‌کم به سطح مطلوبی می‌رسید. فراموش نکنید که کتاب‌های علمی با ساده‌ترین زبان نوشته می‌شند برای همین به‌ راحتی قابل فهم هستند، کافیه یکمی باهاشون درگیر بشید تا دستتون بیاد که چی میگند و منظور از فلان اصطلاح چیه!

خیلی از بچه‌ها به‌ اشتباه فکر می‌کنند که ترم‌های اول برای انگلیسی خوندن زوده و بعد از گذشت چند ترم باید این‌ کار رو شروع کرد، درصورتی که این یک طرز فکر کاملا نادرسته، به چند دلیل؛ اول اینکه شما کلیت مباحثی که توی سال اول مطرح میشه رو باهاش آشنا هستید،‌ همگی با مفهوم نیرو، سرعت و قوانین نیوتون آشنایید، بنابراین خود مفهوم رو می‌دونید و با خوندن کتاب‌ها به انگلیسی از همون اول، سریع با اصلاحات انگلیسی آشنا می‌شید و خیلی راحت‌تر ارتباط برقرار می‌کنید. مثلا وقتی نوشته‌های زیر رو ببینید به وضوح معنی جمله رو می‌فهمید:

Newton first law = قانون اول نیوتون second derivative of a function= مشتق دوم یک تابع

اما اگر این‌کار رو به ترم‌های بالاتر بسپارید اولا اینکه چون عادت کردید به فارسی خوندن دیگه رغبت نمی‌کنید که سراغ منابع با زبان انگلیسی برید، در ثانی دیگه اصلا نمی‌تونید بفهمید که کتاب داره چی میگه، چون نه تنها زبان بلکه خود مفهوم هم برای شما تازگی داره. دلیل دوم هم اینه که معمولا سال اول فرصت بیشتری هست، شما همزمان میتونید زبان خودتون رو تقویت کنید یا اگه جایی رو خوندید و نفهمیدید به یک کتاب فارسی نگاه کنید و مفهوم رو یادبگیرید و دوباره به مطالعه به انگلیسی برگردید! پس از اولین لحظات سعی کنید انگلیسی بخونید و یادتون باشه که دانشجویی که انگلیسی می‌خونه یک سر و گردن از دانشجویی که فارسی می‌خونه بالاتره!

منظور از دوره (کورس – course) دیدن، دیدن ویدیوهای آموزشی که یا به صورت کلاس یا به صورت‌های دیگه ارائه میشه هست. به نظر من همزمان با هر درس مهمی که می‌گذرونید دیدن دوره‌های معتبر (همون درس) خیلی بهتون کمک می‌کنه. برای همین اگر با جاهایی مثل: MIT OCW، edx و Coursera آشنا نیستید، سریع آشنا بشید! با مراجعه به این سایت‌ها می‌تونید ویدیوهای آموزشی خوبی پیدا کنید. در ضمن دیدن دوره خیلی کمک میکنه تا انگلیسی شما قوی بشه و بتونید با علم درست ارتباط برقرار کنید! پست لیسانس فیزیک با بیژامه رو بخونید!

خب بریم سراغ معرفی! من اسم کتاب‌ها رو به انگلیسی می‌نویسم:

۱) فیزیک پایه (۱و۲و۳):

1)University Physics with Modern Physics (13th Edition); Hugh D. Young, Roger A. Freedman
2)Physics; David Halliday, Robert Resnick
3) The Feynman Lectures on Physics; Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands

معمولا کتاب‌«هالیدی» منبع کتاب فیزیک پایه هست ولی متاسفانه هرچی نسخه‌های جدیدتر این‌کتاب اومده قدرت نسخه‌های قبلی

رو نداشته. مخصوصا اون نسخه هایی که با عنوان «مبانی فیزیک هالیدی» هستند به جای «فیزیک هالیدی». پس به نظر من اگر دانشجوی فیزیک هستید اصلا سراغ کتاب «مبانی فیزیک هالیدی» نرید! اجازه بدید بچه‌های مهندسی این کتاب رو بخرند و نه شما! بنابراین یک کتاب دیگه معرفی میکنم به اسم «فیزیک دانشگاهی» که کتاب خیلی خوببه و تصاویر خیلی گویایی داره البته به همراه سوالات زیاد!

در مورد دوره هم شدیدا توصیه می‌کنم که دوره فیزیک‌پایه‌ی والتر لویین رو از دانشگاه MIT تهیه کنید و ببینید!

۲) ریاضیات پایه (۱و۲):

1) Calculus, Vol (1): One-Variable Calculus, with an Introduction to Linear Algebra; Tom M. Apostol
Calculus, Vol. 2: Multi-Variable Calculus and Linear Algebra with Applications to Differential Equations and Probability; Tom M. Apostol
2)Thomas’ Calculus: Early Transcendentals (13th Edition); George B. Thomas Jr., Maurice D. Weir, Joel R. Hass

برای دوره هم پیشنهاد میکنم Calculus Revisited: Single Variable Calculus رو از MIT ببینید. قدیمی ولی فوق العاده است این دوره!

۳) معادلات دیفرانسیل:

1) Elementary Differential Equations and Boundary Value Problems, 10th Edition; William E. Boyce, Richard C. DiPrima

برای دوره هم: دوره معادلات دیفرانسیل ام‌آی‌تی

در نهایت اینکه یادتون باشه گوگل دوست شماست! می‌تونید سرچ کنید و منابع خیلی خوبی پیدا کنید، یا اینکه از یوتیوب استفاده کنید و کلی دوره خوب پیدا کنید و از یادگیری‌تون لذت ببرید. فراموش نکنید که مسئله زیاد حل کنید و هیچ چیز مثل تمرین زیاد کمک کننده نیست. به عنوان یک حقه، سایت libgen.org رو به خاطر بسپارید، هر کتابی که لازم داشتید رو می‌تونید اونجا رایگان دانلود کنید. کار خوبی نیست ولی ما مجبوریم فعلا!

همین طور این پست رو ببینید: چگونه یک فیزیک‌دان خوب شویم؟