---

Οι Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης (ΠΕΚ) εγκαινιάζουν σύντομα ένα τελείως νέο τμήμα τους, το Κέντρο Ανοικτών Διαδικτυακών Μαθημάτων – Mathesis, που θα προσφέρει μαθήματα στο επίπεδο των καθιερωμένων διεθνών προτύπων.

Τα μαθήματα είναι βιντεοσκοπημένα στο στούντιο του Mathesis και προσφέρονται μέσω της πλήρως εξελληνισμένης εκδοχής της πλατφόρμας OpenEdX που χρησιμοποιούν για τα διαδικτυακά τους μαθήματα το Harvard και το ΜΙΤ. Όπως και τα διεθνή MOOCs (Massive Open Online Courses), τα μαθήματα του Mathesis απευθύνονται όχι μόνο σε φοιτητές και επαγγελματίες επιστήμονες αλλά και σε κάθε μορφωμένο πολίτη με επιστημονικά ενδιαφέροντα και πνευματικές ανησυχίες.

Η εγγραφή στα μαθήματα είναι ανοικτή και δωρεάν για όλους, ενώ μετά το πέρας της επιτυχούς παρακολούθησής τους δίδεται στους διαδικτυακούς φοιτητές σχετική βεβαίωση παρακολούθησης.

Προς το παρόν προσφέρονται από το Mathesis τα παρακάτω 3 μαθήματα φυσικής:

1. Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική: Οι βασικές αρχές

Περιγραφή του μαθήματος

Γιατί τα άτομα συμπεριφέρονται ως συμπαγή και ασυμπίεστα σφαιρίδια ενώ είναι τελείως κούφια; Γιατί ένα άτομο οξυγόνου «βγαίνει» πάντα το ίδιο ακόμα και αν το διαλύσουμε και «ρίξουμε» ξανά τα ηλεκτρόνιά του γύρω από τον πυρήνα; Γιατί ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας ενώ είναι νάνος μεγέθους; Έχει σχέση αυτό με τη μακροβιότητα του ήλιου μας στην οποία οφείλεται η ανάδυση και η ανέλιξη της ζωής πάνω στη Γη; Πού οφείλεται ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας των κβαντικών νόμων; Σε ατελή γνώση των διαδικασιών του μικρόκοσμου, όπως έλεγε ο Αϊνστάιν, ή είναι «στη φύση των πραγμάτων», όπως έλεγε ο Μπορ;

Αν τα παραπάνω ερωτήματα προκαλούν το ενδιαφέρον σας και θα θέλατε να είστε σε θέση να τα απαντήσετε από πρώτες αρχές, τότε ένα μάθημα όπως τούτο εδώ θα σας βοηθήσει να το πετύχετε. Θα σας προσφέρει μια καλή εισαγωγική κατανόηση των βασικών ιδεών της κατεξοχήν θεωρίας που κυβερνά τον κόσμο μας.

Τι θα μπορείτε να κάνετε στο τέλος του μαθήματος

• Θα είστε σε θέση να εξηγήσετε πώς η αρχή του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού -η θεμελιώδης αρχή του κβαντικού κόσμου- αναδύθηκε μέσα από τη χρεωκοπία της κλασικής φυσικής όταν βρέθηκε αντιμέτωπη με ανεξήγητα φαινόμενα, όπως η θερμική ακτινοβολία των σωμάτων και η μυστηριώδης σταθερότητα των ατόμων.
• Θα έχετε καταλάβει και θα μπορείτε να εξηγήσετε πώς η αρχή του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού οδηγεί φυσιολογικά στην εξίσωση Shrödinger και γιατί η πιθανοκρατική ερμηνεία των λύσεών της είναι αναπόφευκτη.
• Θα μπορείτε να λύνετε μόνοι σας την εξίσωση Schrödinger σε απλά φυσικά συστήματα, όπως το άτομο του υδρογόνου, και να προβλέπετε, από πρώτες αρχές, θεμελιώδη χαρακτηριστικά του, όπως το μέγεθος και το έργο ιοντισμού του.
• Θα έχετε καταλάβει και θα μπορείτε να εξηγήσετε το περιεχόμενο της αρχής της αβεβαιότητας και να την εφαρμόζετε για να εξηγείτε τα βασικά μυστήρια του μικρόκοσμου, όπως τη σταθερότητα και το ασυμπίεστο των ατόμων και το τεράστιο μέγεθος των πυρηνικών ενεργειών.
• Θα μπορείτε να εξηγήσετε την αρχή λειτουργίας τεχνολογικών επιτευγμάτων όπως το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και γιατί η χρήση του ήταν ένα επαναστατικό βήμα για τις βιοεπιστήμες.
• Θα μπορείτε τέλος να απαντάτε σε καθημερινές ερωτήσεις, όπως: Γιατί οι υψίσυχνες ακτινοβολίες έχουν χημική δραστικότητα, ενώ οι βαθύσυχνες όχι; Έχει χημική επικινδυνότητα η ακτινοβολία από το φούρνο μικροκυμάτων, το κινητό ή την τηλεόρασή μας; Είναι λογικό να πιστεύουμε -όπως έκαναν πολλοί κατά το πυρηνικό ατύχημα του Τσέρνομπιλ- ότι βράζοντας καλά τα χόρτα που εκτέθηκαν στη ραδιενεργό βροχή θα προφυλαχτούμε από τη ραδιενέργεια που μάζεψαν;

Όσο κι αν σας προξενεί έκπληξη, η κβαντική φυσική έχει πολύ στενότερη σχέση με όσα συμβαίνουν γύρω μας απ’ ό,τι η κλασική φυσική.

Προαπαιτούμενα

Φυσική λυκείου και στοιχειώδης απειροστικός λογισμός.

Διδάσκων: Στέφανος Τραχανάς

Ο Στέφανος Τραχανάς διδάσκει, μεταξύ άλλων, κβαντική φυσική και διαφορικές εξισώσεις στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης από το 1983 έως σήμερα. Είναι συγγραφέας εννέα πανεπιστημιακών συγγραμμάτων στα παραπάνω πεδία και ενός βιβλίου για το ευρύτερο μορφωμένο κοινό με τίτλο Το φάντασμα της όπερας: Η επιστήμη στον πολιτισμό μας. Το 2003 ανακηρύχτηκε σε επίτιμο διδάκτορα του Πανεπιστημίου Κρήτης ενώ το 2012 του απονεμήθηκε το Εθνικό βραβείο εξαίρετης πανεπιστημιακής διδασκαλίας, το οποίο επιδίδεται από τον Πρόεδρο της ελληνικής δημοκρατίας. Υπήρξε ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης μέχρι το 2013 ενώ σήμερα είναι πρόεδρος της εκδοτικής επιτροπής τους. Τα τελευταία χρόνια το όνειρό του είναι η διαδικτυακή εκπαίδευση και το νέο είδος εκπαιδευτικού υλικού που θα χρειαστεί για να την στηρίξει. Πιστεύει ότι η χώρα δεν μπορεί να μείνει έξω από τις επαναστατικές αλλαγές που συντελούνται αλλού σε αυτό το θέμα και γι’ αυτόν το σκοπό πήρε την πρωτοβουλία για την ίδρυση του Mathesis —ενός ιδιαίτερου τμήματος των ΠΕΚ— στο οποίο και προσφέρει εθελοντικά την εργασία του τόσο ως διευθυντής του (πλήρους και αποκλειστικής απασχόλησης) όσο και ως δάσκαλος ή συγγραφέας. Η επιτυχία του «πειράματος» είναι το προσωπικό του στοίχημα για τα επόμενα χρόνια.

2. Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική: Άτομα και μόρια

Περιγραφή του μαθήματος

Όπως είναι ήδη σαφές από τον τίτλο του, τούτο εδώ είναι ένα μάθημα κβαντομηχανικής προσανατολισμένο όμως εξαρχής όχι τόσο στον μαθηματικό φορμαλισμό της και την ανάπτυξη της θεωρίας καθ’ εαυτήν, αλλά στον πραγματικό κόσμο που η θεωρία καλείται να εξηγήσει και που η κατανόησή του αποτελεί τη βάση όλης της σύγχρονης τεχνολογίας. Θεωρώντας γνωστές τις βασικές αρχές και τις πιο απλές εφαρμογές της θεωρίας —π.χ. όπως αναπτύσσονται στο μάθημαΕισαγωγή στην Κβαντική Φυσική (1 & 2) του Mathesis— τούτο το μάθημα ξεκινά με τη θεωρία της αρχής του Pauli και των βασικών προσεγγιστικών μεθόδων και προχωρά αμέσως στην εφαρμογή τους στις βασικές δομές της εξωπυρηνικής ύλης, όπως τα άτομα και τα μόρια, με κεντρικό στόχο την κατανόηση της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων με βάση τη στοιχειώδη θεωρία του χημικού δεσμού. Η επέκταση αυτής της θεωρίας ώστε να καλύψει το συναρπαστικό πλούτο της χημείας του άνθρακα είναι το βασικό αντικείμενο των τελευταίων εβδομάδων του μαθήματος.

Το δεύτερο μέρος του μαθήματος —η Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική 2— καταπιάνεται με μια βασική εισαγωγή στη φυσική του κρυσταλλικού στερεού και τη ημιαγωγών και το θεμελιώδες θέμα της αλληλεπίδρασης της ύλης με την ακτινοβολία και την εφαρμογή του για την κατανόηση του φωτός LASER.

Τι θα μπορείτε να κάνετε στο τέλος του μαθήματος:

• Θα είστε σε θέση να καταλαβαίνετε το περιεχόμενο και τη βαθύτερη αιτιολόγηση της αρχής του Pauli και να την εφαρμόζετε για να εξηγείτε βασικά χαρακτηριστικά του φυσικού και τεχνολογικού μας σύμπαντος.
• Θα έχετε καταλάβει τις βασικές προσεγγιστικές μεθόδους της κβαντομηχανικής —όπως τη μέθοδο των διαταραχών και τη μέθοδο των μεταβολών— και θα μπορείτε να τις εφαρμόζετε για την προσεγγιστική περιγραφή ατομικών και μοριακών δομών.
• Θα είστε σε θέση να εξηγήσετε από πρώτες αρχές τη δομή του «μικρού περιοδικού πίνακα» -αυτού που περιλαμβάνει τα βασικά στοιχεία της ζωής- και τις τάσεις μεταβολής των βασικών ατομικών ιδιοτήτων πάνω σε αυτόν.
• Θα έχετε καταλάβει πλήρως τη στοιχειώδη θεωρία του χημικού δεσμού και θα είστε σε θέση να την εφαρμόζετε για να προβλέπετε —από πρώτες αρχές— τη δομή βασικών μορίων καθώς και τις ιδιότητες της αντίστοιχης μακροσκοπικής ουσίας. Ειδικότερα θα είστε σε θέση να εξηγήσετε γιατί το H₂0 θα έχει υποχρεωτικά εκείνες τις ιδιότητες που εγγυώνται τη μοναδικότητα του ως υγρού μέσου της ζωής.
• Θα είστε σε θέση να καταλαβαίνετε πλήρως την προέλευση και τιςιδιότητες των μοριακών φασμάτων —τουλάχιστον για διατομικά μόρια— και να καταλαβαίνετε επίσης τη χρήση τους στην επιστήμη και τις εφαρμογές.
• Θα καταλαβαίνετε γιατί η στοιχειώσης θεωρία του χημικού δεσμού αποτυγχάνει να εξηγήσει τη θαυμαστή χημική συμπεριφορά του C και ποιες είναι οι δύο βασικές «τροποποιήσεις» που απαιτούνται —γνωστές ως υβριδισμός και απεντοπισμός— ώστε η χημική ιδιαιτερότητα του άνθρακα και ο θεμελιώδης ρόλος της στην ύπαρξή μας όχι μόνο να είναι πλήρως κατανοητή αλλά και να απορρέει αβίαστα από τις βασικές αρχές της κβαντομηχανικής.
• Και θα είστε βεβαίως σε θέση να εφαρμόζετε αυτή την τροποποιημένη θεωρία του χημικού δεσμού για να προβλέπετε τη δομή και τις ιδιότητες μιας μεγάλης ποικιλίας οργανικών μορίων συμπεριλαμβανομένων τωνενώσεων καθαρού άνθρακα, όπως τα φουλερένια ή τογραφένιο, που βρίσκεται σήμερα στο επίκεντρο μιας χιονοστιβάδας τεχνολογικών επινοήσεων ενδεχομένως της ίδιας σημασίας με εκείνη που ακολούθησε την ανακάλυψη των ημιαγωγών κάποιες δεκαετίες πριν.

Το μάθημα απευθύνεται σε φοιτητές φυσικής, χημείας, επιστήμης υλικών και ηλεκτρολόγων ή χημικών μηχανικών καθώς επίσης και σε εκπαιδευτικούς που αισθάνονται την ανάγκη να δώσουν λίγο μεγαλύτερο βάθος στην κατανόηση θεμάτων όπως π.χ. το περιοδικό σύστημα και η οργανική χημεία, τα οποία καλούνται να διδάξουν στους μαθητές τους.

Προαπαιτούμενα

Ένα εισαγωγικό μάθημα κβαντικής φυσικής, όπως το Eισαγωγή στην Κβαντική Φυσική (1 & 2)τουMathesis –  Διδάσκων: Στέφανος Τραχανάς

3. Εισαγωγή στη Σχετικότητα και την Κοσμολογία

Περιγραφή του μαθήματος

Με αφετηρία τη διαπίστωση ότι πληθώρα φαινομένων γύρω μας είναι ασυμβίβαστα με τη μηχανική του Νεύτωνα, θα προχωρήσουμε βήμα-βήμα στη διατύπωση της Σχετικιστικής Μηχανικής, που αφ’ ενός περιγράφει σωστά όλα τα φαινόμενα και αφ’ ετέρου οδηγεί σε ριζική αναθεώρηση την αντίληψή μας για τον Κόσμο.

Θα ανακαλύψουμε ότι ο χώρος και ο χρόνος αποτελούν ενιαία οντότητα, τον χωροχρόνο Minkowski. Θα δούμε ότι ο χρόνος κυλάει διαφορετικά και πως οι χωρικές αποστάσεις διαφέρουν για παρατηρητές σε σχετική κίνηση. Θα ανακαλύψουμε ακόμα τους σωστούς τύπους για την ενέργεια και την ορμή ελεύθερου σώματος, που εκτός των άλλων συνεπάγονται ότι ένα ακίνητο σώμα έχει ενέργεια -την ενέργεια ηρεμίας του- η οποία δίνεται από τον διάσημο τύπο: E=mc²

Θα εφαρμόσουμε τη Σχετικιστική Μηχανική στον υπολογισμό της ενέργειας που εκλύεται σε πυρηνικές διασπάσεις, στη μελέτη κρούσεων σωματιδίων, στη μελέτη των φαινομένων Compton και Doppler και, τέλος, θα συμμετάσχουμε -έστω και νοερά- σε διαστημικά ταξίδια προς τα πέρατα του Σύμπαντος.

Στο δεύτερο μέρος του μαθήματος, μετά από μια μικρή αναφορά στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein, θα γίνει μια σύντομη εισαγωγή στις τελευταίες εξελίξεις στη μελέτη του Σύμπαντος και τη Θεωρία της Μεγάλης ‘Εκρηξης. Τί περιέχει το Σύμπαν; Υπάρχει και τί μπορεί να είναι η Σκοτεινή ‘Υλη και η Σκοτεινή Ενέργεια; Πώς είναι η γεωμετρία του Σύμπαντος; Κατέχουμε κάποια προνομιακή θέση σε αυτό; Πώς περιγράφουμε τη χρονική του εξέλιξη; Πώς ήταν το Σύμπαν στα πρώτα στάδια της ζωής του; Τί είναι το Υπόβαθρο Κοσμικής Ακτινοβολίας και τί μυστικά κρύβει; Τί μας περιμένει στο μέλλον;

Τι θα μάθετε

Η Σχετικότητα είναι παντού γύρω μας. Η Σχετικιστική Μηχανική δεν είναι κεφάλαιο της φυσικής για ειδικούς, αλλά βασική γνώση απαραίτητη για την πλήρη κατανόηση της καθημερινής μας εμπειρίας. Θα μάθουμε ότι δεν είναι τυχαία η διασημότητα της σχέσης E=mc², αφού για παράδειγμα χωρίς αυτήν είναι ακατανόητες όλες οι διεργασίες που εμπεριέχουν μεταβολές στο είδος ή/και στο πλήθος των σωματιδίων. Θα απαντηθούν ερωτήματα όπως: πώς είναι δυνατόν μια χούφτα ραδιενεργό υλικό να είναι αρκετό να βράσει χιλιάδες τόνους νερό, ή ακόμα πώς ενώ η ταχύτητά μας δεν μπορεί να ξεπεράσει αυτή του φωτός, μπορούμε να ταξιδέψουμε μέχρι τα πέρατα του Σύμπαντος δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά;>

Θα συνειδητοποιήσουμε ότι οι αστέρες και οι γαλαξίες αποτελούν μόλις το ένα εκατοστό του περιεχομένου του Σύμπαντος, με τη φύση του υπόλοιπου -του Σκοτεινού Σύμπαντος- να αποτελεί το μεγαλύτερο μυστήριο της σύγχρονης φυσικής. Τέλος, θα δούμε ποιά είναι η απάντηση που δίνει η φυσική σήμερα στο αγωνιώδες ερώτημα: «… Από πού ερχόμαστε και πού πηγαίνουμε;…». Πώς θα μοιάζει ο Κόσμος στο απώτερο μέλλον;

Προαπαιτούμενα

Φυσική και μαθηματικά λυκείου.

Διδάσκων: Θεόδωρος Τομαράς

Ο Θεόδωρος Τομαράς έχει πτυχίο Φυσικής από το Πανεπιστήμιο Αθηνών και διδακτορικό από το Harvard University. Από το 1988 κατέχει καθηγητική θέση στο Πανεπιστήμιο Κρήτης, όπου τα τελευταία χρόνια διδάσκει Σύγχρονη Φυσική, Θεωρία Βαρύτητας, Κοσμολογία, Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων και Κβαντική Θεωρία Πεδίων. ‘Εχει εργαστεί ως ερευνητής στην ομάδα του καθηγητή M. Gell-Mann στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας, ως επίκουρος καθηγητής στο Rockefeller University της Νέας Υόρκης και ως επισκέπτης καθηγητής στην Ecole Normale Superieure του Παρισιού και στο CERN. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τη Φυσική Υψηλών Ενεργειών, την Κοσμολογία και την μελέτη σολιτονίων στη σωματιδιακή φυσική και τη φυσική συμπυκνωμένης ύλης. Το τελευταίο διάστημα στο επίκεντρο της έρευνάς του είναι η προσπάθεια επίλυσης του μυστηρίου του Σκοτεινού Σύμπαντος.

Περισσότερες λεπτομέρειες ΕΔΩ:http://mathesis.cup.gr

ΠΗΓΗ: http://physicsgg.me/