שם קורס: מבוא לפילוסופיה של המדע: המהפכות המדעיות בפיזיקה של המאה העשרים

שם המרצה: ד"ר בועז תמיר
היקף הקורס בנ"ז: 2 נ"ז
היקף הקורס בשש"ש: 2 שעות 
סוג הקורס: שיעור רגיל
שנת לימודים: ג
סמסטר: א
 
תמצית הקורס ומטרותיו: להציג בפני הסטודנט את המהפכות המדעיות העיקריות בפיזיקה של המדע העשרים מנקודת מבט פילוסופית  

תוצרי למידה: 
בסיום מוצלח של הקורס הסטודנט/ית יוכל/ת:

להבין את התוכן של המהפכות המדעיות בפיזיקה של המאה העשרים, תורת היחסות והפיזיקה הקוונטית.
להבין את המשמעות הפילוסופית של מהפיכות אלו
להכיר את הבעיות הפילוסופיות בהן נתקלים פיזיקאים בעבודתם היום יומית
להבין את הקשר העמוק שבין הטענות הפיזיקליות לבין משמעותן הפילוסופית             

תכנית הוראה מפורטת לכל השיעורים:

שיעור 1: מבוא: ניוטון ולייבניץ
מרחב וזמן על פי ניוטון, אבסולוטיות של המרחב והזמן, הכוח על פי ניוטון, מהותו של הכוח (הפוטנציאל)
ההסבר הניוטוניאני מול ההסבר האריסטוטלי הטלאולוגי, החשבון האינפיניטסימלי של ניוטון,  ניסוי הדלי.
המונאדות על פי לייבניץ, המונאדות כאטומים מופשטים, תכונותיהן של המונאדות,  אגרגציה של מונאדות
זמן ומרחב אצל לייבניץ, עקרון הטעם המספיק ועקרון זהות הבלתי נבדלים, החשבון האינפיטסימלי של לייבניץ.

רשימת קריאה:
•	R.M. Hutchins ed. Great Books of the Western World, Mathematical Principles on Natural Philosophy by Sir I. Newton, The university of Chicago 1952, Definitions p. 5-14, Axioms or laws of motion, p. 14-25, Book 3: The System of the World p. 270-369, Optiks by Sir I.Newton, Book 1: p.379-452  
•	E.T.Bell, Man of Mathematics,  Simon & Schuster, 1937, Chapter 6, Newton p. 90-117, Chapter 7, Leibniz, p. 117-131
•	C.B.Boyer, A History of  Mathematics, John Wilet & Sons 1968, Chapter 19, Newton and Leibniz, p.429-455
•	E.J. Aiton, Leibniz: A Biography, Adam Hilger ltd. 1985, Chapter3, p57-59, Chapter 4, p 91-99, Chapter 5, p 125-127, 131,136, Chapter 7, p. 189-201, Chapter 9, p. 289-297, Chapter 10, p. 332-346 
•	א. וינרוב, רציונליזם ואמפיריציזם, מגמות פילוסופיות המאה השבע עשרה והשמונה עשרה, יום, לייבניץ, האוניברסיטה הפתוחה, 1991, לייבניץ עמ, 107-215

שיעור 2: הוויכוח בין לייבניץ לניוטון על טיבו של המרחב והזמן

רשימת קריאה:
•	H.G. Alexander ed. The Leibniz-Clarke Correspondence, together with extracts from newton's Principia and Optiks, Manchestre University 1956, Introduction 9-55, The correspondence 5-127
•	C.B.Boyer, A History of  Mathematics, John Wilet & Sons 1968, Chapter 19, Newton and Leibniz, p.429-455,
•	 P.Edwards,ed.  Problems in Space and Time, Macmillan Publishing Co. 1976, Part 1: Space and Time in the History of Philosophy, p27-145 
•	ש.סמבורסקי: הטבע ורוח האדם, מוסד ביאליק, 1993, פרק 8: מושגי המרחב בעת העתיקה מן הריק האינסופי ועד שריית השכינה, עמ, 173-197

שיעור 3: שקיעתה של ההשקפה המכניסטית, ורמזים לתורת היחסות, ממקסוול ועד למאך

מקסוול: ראשית ההבחנה בין תופעות אבסולוטיות לבין גדלים יחסותיים, האתר כתווך, האתר כמטאפיזיקה
מאך: הפוזיטיביזם הלוגי של מאך, התשובה לניסוי הדלי של ניוטון, עקרון הסימטריה של מאך, מאך ורלטיביזם פיזיקאלי

רשימת קריאה:
•	R.Feynman, R.Leighton, M.Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol 2, Addison-Wesley 1964, Chapte 16: Induced currents, Chapter 18: Maxwell's equations.
•	E.Whittaker, A History of the Theories of the Aether and Electricity, Thomas Nelson and Sons, 1910, Chapter 6: Faraday p 171-198, Chapter8: Maxwell p240-279
•	C.C.Gillispie, The Edge of Objectivity, An Essay in the History of Scientific Ideas, Princeton Uni. Press, 1966, Chapter 10, Field Physic, P.406-493
•	E.Mach, The Science of Mechanics, Open Court, Chicago, 1919, Introduction by E.Mach, p-1-11. Chapter 2, Section 3: The Achievment of Newton, p.226-247,  Section 6: Newton's View of Time, Space and Motion, p. 271-298. Chapter 4, Section 2: Theological, Animistic, and Mystical Points of View in Mechanics, p. 541-560.
•	ז.בכלר, שלוש מהפיכות קופרניקאניות, אוניברסיטת חיפה  1998 , עמ' 157-168, מאך

שיעור 4: תורת היחסות כמהפכה מדעית

היסטוריה של מדידת האור, ניסוי מייקלסון ומורילי ותוצאותיו, המשבר במדעים הקלאסים, מהפיכות מדעיות ע"פ תומס קון, מהפיכות חברתיות ומהפיכות מדעיות
                     
רשימת קריאה:
•	ל.ס.פויר, אינשטיין ובני דורו, עם עובד 1974,  חלק ראשון: השרשים החברתיים של תורת היחסות של איינשטיין, עמ' , 7-101 , חלק רביעי: מאבק האסכולות המדעיות, עמ' 303-340
•	א. איינשטיין, ל. אינפלד, התפתחות הפיזיקה החדשה ממושגים ראשוניים ועד יחסיות וקוונטים, ספריית הפועלים 1977, פרק 2: שקיעתה של ההשקפה המכניסטית, עמ' 59-97
•	ת.קון, המבנה של מהפיכות מדעיות, המכון הישראלי לפואטיקה ולסמיוטיקה, 1977, פרק 7: משבר ועלייתן של תיאוריות מדעיות, עמ' 60-68
•	פ.רורליך, מפרדוקס למציאות, הרעיונות המרכזיים של הפיזיקה החדשה, מאגנס, תשנ"ה, חלק 2: עולם היחסות, פרק 8: מהפיכות ללא מהפיכות, עמ' 116-125

שיעור 5: יחסות פרטית: הגדרות ראשוניות

הניסיונות להסביר את תוצאות ניסוי מייקלסון מורילי: התגובה למשבר, איינשטיין והפוסטולטים של תורת היחסות הפרטית, זמן ומרחק יחסותיים: מה משמעותם

רשימת קריאה:
•	L.Sklar, Philosophy of Physics, Westview Press, 1992, Chapter 2: Space, Time, and Motion: p11-91.
•	      H.Reichenbach, The Philosophy of Space and Time, Dover, Chapter 1: Space p.1-108, Chapter 2: Time p109-150
•	A.Beiser, Perspective of Modern Physics, McGraw-Hill, 1969, Chapter 1,Special Relativity. p. 1-30 
•	א. איינשטיין, ל. אינפלד, התפתחות הפיזיקה החדשה ממושגים ראשוניים ועד יחסיות וקוונטים, ספריית הפועלים 1977, פרק 3: שדה, יחסיות עמ' 98-156
•	A.Pais, Subtle is the Lord, The Science and Life of Albert Einstein, Oxford Uni, Press, 1982, Chapter 6: Relativity, the Special Theory, p 11-137
•	ש.סמבורסקי: הטבע ורוח האדם, מוסד ביאליק, 1993, פרק10: צילו של החולף ועובר: מושגי הזמן במרוצת הדורות: עמ' 219-237

שיעור 6: יחסות פרטית

גדלים יחסותיים וגדלים אבסולוטיים, אינטרוול מאורעות, מרחב מינקובסקי, קונוס האור ומשמעותו לגבי תפיסת הסיבתיות, טרנספורמצית לורנץ כשינוי של קואורדינטות

רשימת קריאה:
•	M.Born, Einstein's Theory of Relativity, Dover, 1962, Chapter 6: Einstein's Special Theory of Relativity, p. 225-308
•	H.M.Schwartz, Introduction to Special Relativity, MacGraw-Hill, 1968, Chapter 3, Einstein's Special Theory of Relativity, andits Basic Kinematic Results, p37-67.
•	R.Feynman, Six Not-So-Easy Pieces, Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time, Penguin Books 1997, Chapter 3: The Special Theory of Relativity, p. 49-73
•	P.Edwards,ed.  Problems in Space and Time, Macmillan Publishing Co. 1976, Part 3: Space- Time and Relativity, p. 251-321
•	פ.רורליך, מפרדוקס למציאות, הרעיונות המרכזיים של הפיזיקה החדשה, מאגנס, תשנ"ה, חלק 2: עולם היחסות, פרק 5,6, עמ' 45-97

שיעור 7: מבוא ליחסות כללית

מרחב ישר, מרחב עקום, כיצד ניתן לדעת את טיבו של המרחב מבלי לצאת ממנו, הטנזור המטרי, מהו וכיצד ניתן לחשב אותו, יחסות פרטית כקירוב של יחסות כללית.

רשימת קריאה:
•	E.Taylor, J.A.Wheeler, Exploring Black Holes, Introduction to General Relativity, Addison Wesley, 2000,  Chaper 2: Curving, 2-1, 2-49.
•	R.Geroch, General Relativity From A to B, Univ. of Chicago Press, 1981, Chapter 7: Einstein's Equations: The Final Theory, p.159-186
•	ס. ויינברג, חזון התאוריה הסופית, עם עובד, 1992, פרק 7: תאוריות יפות: עמ' 126-156 

שיעור 8: יחסות כללית 

עקרון השקילות, עקרון הקו-וריאנטיות, המשפט היסודי של היחסות הכללית: השקילות בין גיאומטריה לפיזור המסה והאנרגיה במרחב, קווים גיאודזיים ותנועה של גופים במרחב העקום, גיאומטריה אינשטייניאנית במקום גרביטציה ניוטוניאנית, יחסות וקוסמולוגיה, יחסות כללית ופרטית כתורה של סימטריה, חזון התאוריה היוניברסלית של איינשטיין, 

רשימת קריאה:
•	M.Born, Einstein's Theory of Relativity, Dover, 1962, Chapter 7: Einstein's General Theory of Relativity, p. 309-373
•	P.C.Davies, Space and Time in the Modern Universe, Cambridge Uni. Press, Chapter 4, Gravitation and the Bending of Space-Time, p.86-141.
•	א. אדינגטון, טבע העולם הגשמי, בעריכת ש.שמבורסקי, מוסד ביאליק, תרצ"ח, פרק ו, כובד-החוק, עמ' 86-107 , פרק ז, כובד-הביאור, עמ' 107-126
•	פ.רורליך, מפרדוקס למציאות, הרעיונות המרכזיים של הפיזיקה החדשה, מאגנס, תשנ"ה
פרק 7: כבידה כגיאומטריה: תורת היחסות הכללית, עמ' 97-116
•	J.Rosen, Symmetry in Science, an Introduction to the General Theory, Chapter 8: Symmetry: The Concept, p. 157-169. Chapter 9: Symmetry in Science, p.169-184
•	L.Smolin, The life of the Cosmos, Oxford Uni.Press, 1997, Part 4, Einstein's Legacy, p213-257
•	A.Schlipp Ed. A.Einstein, Philosopher-Scientist,  2 vol. Haper 1959, Chapter 2, Sections 8,10,13,14,16,23,24,25

שיעור 9: מבוא לפיזיקה קוונטית

פיזיקה קוונטית: סקירה כללית, בין פיזיקה קוונטית ופיזיקה קלאסית: העקרונות אותן תוקפת הפיזיקה הקוונטית, הפיזיקה הקוונטית כמהפכה מדעית בהבנת הטבע, הפיזיקה הקוונטית כמהפכה מדעית בתפקידו של המדע,  עמדתו של איינשטיין לגבי הפיזיקה הקוונטית: סקירה כללית, הרקע הפילוסופי והחברתי לפיזיקת הקוונטים, הופדינג, קירקגור 

רשימת קריאה
•	ל.ס.פויר, אינשטיין ובני דורו, עם עובד 1974,  חלק שני, מקורות חברתיים, מקורות בני דורם, ומקורות פילוסופיים של תורת הקוונטים, עמ' 101-224
•	A.Schlipp Ed. A.Einstein, Philosopher-Scientist,  2 vol. Haper 1959, Chapter 2, Section 4 by Wolfgang Pauli: Einstein's Contribution to Quantum Theory, p.147-161,  Section 5 by Max Born: Einstein's Statistical Theories, p.161-179,  Sections 7 by Niels Bohr: Discussion with Einstein on Epistemo-logical Problems in AtomicPhysics, p.199-243.
•	L.Sklar, Philosophy of Physics, Westview Press, 1992, Chapter 4: The Quantum Picture of the World, p.157-227.
•	L.de-Broglie, The Revolution in Physics, a Non Mathematical Survey of Quanta, Noonday Press, 1956, Chapter 10; The Probability Interpretation of the New Mechanics, p-199-239
•	W.Heisenberg, Across the Frontiers, Harper and Row 1974, Sections 2, Planck's Discovery and the Philosophical Problems of Atomic Theory, p. 8-30
•	H.Reichenbach, Atom and Cosmos, The World of Modern Physics, Braziller, 1957, Chapter 3; Matter, p. 159-267
•	ל.ס.פויר, אינשטיין ובני דורו, עם עובד 1974,  חלק שני, מקורות חברתיים, מקורות בני דורם, ומקורות פילוסופיים של תורת הקוונטים, עמ' 101-224
•	פ.רורליך, מפרדוקס למציאות, הרעיונות המרכזיים של הפיזיקה החדשה, מאגנס, תשנ"ה, חלק שלישי, עולם הקוונטים: עמ' 125-189
•	J.Gribbin, In Search of Schrodinger's Cat, Quantum Physics and Reality, Bantam Books, 1988, Part 1, The Quantum, p. 7-78.

שיעור 10: ניסוי שני החריצים

ניסוי שני החריצים כניסוי מכונן, דואליות חלקיק גל, עקרון הסופרפוזיציה, דוגמאות, סופרפוזיציה כאונטולוגיה חדשה,  מדידת סופרפוזיציה וקריסה, הסתברות בפיזיקה הקונטית כעקרון אינהרנטי ולא כתיאור, בעיית המדידה, מדידה קוונטית ופוזיטיביזם 

רשימת קריאה:
•	D.Albert, Quantum Mechanics and Experience, Harvard Uni.Press, 1992,  Chapter 1, Superpositio, p. 1-17, Chapter 4, The Measurement Problem, p73-80, Chapter 5, The Collapse of the Wave function, p.80-117
•	R.Feynman, R.Leighton, M.Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol 3, Addison-Wesley 1964,  Chapter 1:Quantum Behaviour..
•	D.Deutsch, The Fabric of Reality, Penguin Books, 1998, Chaper 2: Shadows p. 32-55

שיעור 11: עקרון אי הוודאות

אי הוודאות של הייזנברג ומשמעותה, אי הוודאות ומגבלות הדיוק במדידה של הטבע, אי וודאות ואי האפשרות למדוד משתנים צמודים בבת אחת, אורביטלים במקום מסלולים של חלקיקים, אי וודאות אונטולוגית או אפיסטמולוגית, אי וודאות ואיבוד האובייקטיביות המדעית, 

רשימת קריאה:
•	W. Heisenberg, The Physical Principles of Quantum Theory, University of Chicago Press, 1930, Chapter 2: Critique of the Physical Concepts of the Corposcular theory, p.13-47, Chapter 3: Critique of the Physical Concepts of the Wave theory, p. 47-55.
•	R.Feynman, R.Leighton, M.Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol 3, Addison-Wesley 1964, Chapter 1; Quantum Behaviour.
•	Max Jammer, The Conceptual Development of Quantum Mechanics, McGraw-Hill, 1966, Chapter 7: The Copenhagen Interpretation, p323-362
•	A.Beiser, Perspective of Modern Physics, McGraw-Hill, 1969, Chapter 4,Wave Properties of Particles, p. 78-103 
•	L.de-Broglie, The Revolution in Physics, a Non Mathematical Survey of Quanta, Noonday Press, 1956, Chapter 9; Heisenberg's Quantum Mechanics, p.187-199
•	G.Gamow, Thirty Years that Shook Physics, The Story of Quantm Physics, Dover, 1985,  Chapter 5: W.Heisenberg and the Uncertainty Principle, p 98-118
•	H.Margenau, The nature of physical reality, Chapter 18, McGraw Hill, 1950

שיעור 12: הוויכוח בין איינשטיין לבוהר על פרשנותו הנכונה של עקרון אי הוודאות: 

ניסוי E.P.R והוויכוח בין איינשטיין לבוהר, הסתירה לכאורה בין יחסות לקוונטים, איבוד הלוקאליות, תאוריות של משתנים חבויים, מדוע צריך אותם, הפרשנות של בוהר, התאורמה של בל וניסוי אספקט, ההכרעה בסוגיית המשתנים החבויים, זוגות שזורים, אפליקציות של זוגות שזורים

רשימת קריאה:
•	A. Einstein, B. Podolsky, N. Rosen, Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete? Physical Review 47 (10): 777–780, 1935
•	D.Bohm, Wholeness and the Implicate Order, Routledge, 1980, Chapter 4; Hidden Variables in the Quantum Theory, p.83-141
•	J.S.Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics. Cambridge University Press, 1987 , Chapters 1-4, p.1-40
•	Selleri, F. Quantum Mechanics Versus Local Realism: The Einstein-Podolsky-Rosen Paradox, Plenum Press 1988,  Chapter 1; History of the Einstein Podolsky Rosen Pradox, p 1-60.
•	M.A.Nielsen, I.L.Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge Univ. Press 2000, Part 1:Fundamental Concepts: Introduction and Overview, p1-59.
•	A.Schlipp Ed. A.Einstein, Philosopher-Scientist,  2 vol. Haper 1959, Chapter 2, Section 4 by Wolfgang Pauli: Einstein's Contribution to Quantum Theory, p.147-161,  Section 5 by Max Born: Einstein's Statistical Theories, p.161-179,  Sections 7 by Niels Bohr: Discussion with Einstein on Epistemo-logical Problems in AtomicPhysics, p.199-243.  

שיעור 13: פיזיקה קוונטית סיכום

הצלחתה של הפיזיקה קוונטית ביישום ובניבוי, שלמות, יופי וסימטריה כקריטריונים לאמת מדעית, האם נכון לפיזיקה הקוונטית? פיזיקה קוונטית כמודל למדע חדש: ניבוי חזק ואונטולוגיה חלשה, הפרשנויות השונות של הפיזיקה הקוונטית, קומפלמנטריות, עולמות מרובים, גל מנחה ועוד, פרשנות ופרשנות יתר, מקוונטים ועד פוסטמודרניזם, הפיזיקה הקוונטית לאן? 

רשימת קריאה:
•	ס. ויינברג, חזון התאוריה הסופית, עם עובד, 1992, פרק 4: מכניקת הקוונטים ומגבלותיה, פרק7: נגד הפילוסופיה, פרק 11: ואלהים מה יהיה עליו 
•	D.Deutsch, The Fabric of Reality, Penguin Books, 1998, Chaper 1: The Theory of Everything, p. 1-32
•	H.R.Pagels, Perfect Symmetry, Bantam Books, 1985, Chaper 3: Wild Ideas, p.269-368.
•	D.Bohm, Wholeness and the Implicate Order, Routledge, 1980, Chapter 5-6; Quantum Theory as an Indication of a New Order in Physics, p141-218.
•	H.Kragh, Quantum Generations, A History of Physics in the 20th century, Princeton Uni. Press, 1999, Chapter 14; Philosophical Implications of Quantum Mechanics, p 206-218, Chapter 21; A Centuy of Physics in Retrospective, p. 440-453.

שיעור 14: פיינמן 

עקרון הפעולה המינימלית, פרשנותו של פיינמן לעקרון, אינטגרלים של פיינמן, התאוריה של האור והחומר, על דיאגרמות פיינמן, דיאגרמות פיינמן כאלגוריתם קוונטי, המחשב הקוונטי

רשימת קריאה: 

ר. פיינמן, התאוריה המוזרה של אור וחומר, הקיבוץ המאוחד, 1988
•	R.Feynman, R.Leighton, M.Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol 3, Addison-Wesley 1964

נהלי נוכחות: על הסטודנטים להשתתף ב90% לפחות מהשיעורים
שיטת הוראה: שיעורים פרונטליים
מטלות הסטודנטים: מבחן מסכם
אופן חישוב הציון: 100 אחוז מבחן מסכם
רשימת קריאה: ראו הביבליוגרפיה בתוכנית ההוראה המפורטת.