Beginner's guide to the Universe WM-FI-BGU
Wykład stanowić będzie popularno-naukowy wstęp do najważniejszych zagadnień współczesnej kosmologii, astrofizyki i cząstek elementarnych. Każdy wykład (2x45m) będzie podzielony na 3 części. Pierwsza będzie poświęcona na przekazanie niezbędnej wiedzy w danym temacie, druga na pokazanie jego filozoficznych implikacji, a trzecia na swobodną dyskusję ze studentami. 15 wykładów obejmie następującą tematykę
1) - Co wiemy o Wszechświecie? Jak wygląda wszechświat, lokalnie i globalnie? Z czego się składa? Jak zwykłe lub niezwykłe jest nasze miejsce we Wszechświecie? Skąd to wszystko w ogóle wiemy i co to znaczy "wiedzieć" w nauce?
2) - Początek Wszechświata, czyli Wielki Wybuch. Skąd się to wszystko wzięło? Czy Wszechświat w ogóle musi mieć jakiś początek? Czym konkretnie jest wielki wybuch w popkulturze i w nauce (i dlaczego ten pierwszy nie ma sensu)? Jakie są możliwe, realistyczne scenariusze początku Wszechświata?
3) - Gwiazdy! Nasze słońce jest typową gwiazdą na typowym etapie rozwoju. Ale poza słońcem jest jeszcze mnóstwo innych gwiazd. Cała menażeria zawiera w sobie gwiazdy ledwo tlące się przez miliardy lat, ja i giganty, które swoje paliwo wypalają w ciągu zaledwie milionów lat. Skąd biorą się gwiazdy? Jakie znamy ich rodzaje? Czym są białe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury?
4) - Czarne dziury. Czym jest czarna dziura? Jak zrobić czarną dziurę dosłownie z czegokolwiek? Jak można "zobaczyć" czarną dziurę? Co się dzieje z materią, która wpada do czarnej dziury? Czy czarne dziury mogą stwarzać nowe Wszechświaty?
5) - Niewidzialny Wszechświat - ciemna materia, ciemna energia. 95% energii we współczesnym Wszechświecie stanowią nieznane nam formy materii i energii. Czym są? Skąd się wzięły? A może to my jesteśmy ci "ciemni"? Czy istnieją całe światy stworzone z ciemnej materii?
6) - Dodatkowe wymiary - czy Wszechświat na pewno jest trójwymiarowy? Na własne oczy możemy przekonać się, że świat materialny ma 3 wymiary. Czy zawsze tak musiało być? Czy dziś można by zobaczyć wiele wymiarów? Jak wyglądałoby życie z dostępem do dodatkowych wymiarów?
7) - Egzoplanety - inne ziemie we Wszechświecie. Czy układ słoneczny jest jedynym miejscem w naszej galaktyce, w którym istnieją planety? Skąd o tym wiemy? Jak można zobaczyć inne planety? Ile ich jest? Najbardziej zwariowane przykłady egzoplanet. Czy gdzieś tam istnieje druga ziemia?
8) - Życie we Wszechświecie - czy jesteśmy tu sami? Jak zaczęło się życie na Ziemi? Czy to prawdopodobne, czy nieprawdopodobne zjawisko? Jak oszacować, ile życia musi być we Wszechświecie? Czy inteligentne życie jest powszechne? Dlaczego nie skontaktowaliśmy się jeszcze z żadną pozaziemską cywilizacją?
9) - Wszechświaty równoległe - inne wszechświaty daleko stąd. Czy nasz Wszechświat jest jedynym możliwym sposobem stworzenia świata? Jak można stworzyć miliardy miliardów światów? Jak one mogą wyglądać? Czy może być w nich życie?
10) - Nieprawdopodobny Wszechświat - niewiarygodne zbiegi okoliczności, które umożliwiają istnienie naszego Wszechświata. Rozwiniecie poprzedniego wykładu. Czy życie akurat w naszym Wszechświecie, który ma nasze prawa przyrody, jest prawdopodobne? Co to w ogóle znaczy, że teoria wymaga dokładnego dopasowania (fine tuningu)? Nasz Wszechświat jako niezwykle dokładnie dopasowana teoria do życia (jakie znamy).
11) - Wszechświat w skali mikro - jak wyglądają najmniejsze cegiełki materii? Atomy były wymyślone jako niepodzielne cegiełki materii - dziś wiemy, że składają się one z bardziej fundamentalnych cząstek. Jakie są podstawowe cegiełki materii, którą widzimy? Czy we Wszechświecie istnieją cząstki, których jeszcze nie potrafimy zmierzyć? Czym jest cząstka Higgsa?
12) - Skąd się wzięła materia we Wszechświecie? Kontynuacja poprzedniego wykładu. Jakim cudem mamy w ogóle atomy, gwiazdy i planety? Podstawowe prawa przyrody sugerują, że Wszechświat powinien być wypełniony gorącą zupą fotonów, czyli cząstek światła. Co konkretnie sprawiło, że mamy tyle atomów? Czy można to wytłumaczyć znaną nam fizyką? Skąd wzięły się wszystkie ciężkie pierwiastki, takie jak złoto albo uran?
13) - Podróże w czasie i filmy fantastyczne - co w science fiction mogłoby się wydarzyć? Czy mogą istnieć podróże w czasie? Podróże przez czarne dziury? Miecze świetlne? Prędkość nadświetlna? Czym jest teleportacja? Czy można ją przetestować w laboratorium?
14) - Fale grawitacyjne Największe odkrycie ostatnich lat! Zmarszczki czasoprzestrzeni, czyli zaburzenia samej struktury świata. Czy naprawdę istnieją? Czy możemy je zmierzyć? Co mogą nam powiedzieć o Wszechświecie? Do czego nam się mogą przydać w przyszłości?
15) - Jak to się wszystko skończy? Możliwe scenariusze "końca świata" Czym jest koniec świata? Koniec życia na ziemi, koniec istnienia ziemi, koniec istnienia Wszechświata. Jakie są możliwe (realistyczne) scenariusze końca? A może prawdziwego końca nigdy nie będzie?
E-Learning
W cyklu 2021/22_L: E-Learning (pełny kurs) | W cyklu 2023/24_Z: E-Learning | W cyklu 2020/21_L: E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy | W cyklu 2022/23_Z: E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy |
Grupa przedmiotów ogólnouczenianych
Poziom przedmiotu
Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się
Typ przedmiotu
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
1)Studenci rozwiną swoją wiedzę w zakresie najnowocześniejszych badań we współczesnej fizyce. Poznają podstawowe składniki materii, zdobędą wiedzę na temat pochodzenia Wszechświata i jego przyszłej ewolucji (EW1)
2) Studenci będą potrafili powiązać najnowsze badania naukowe z filozoficznymi konsekwencjami poznanych teorii (EU1)
3) Studenci poznają podstawowe metody weryfikacji teorii naukowych w naukach ścisłych (EW2)
4) Studenci rozwiną swoje kompetencje w zakresie krytycznego myślenia i wyrażania opinii (EK1)
5) Studenci nauczą się jak odróżniać sensację pseudonaukową i swobodne dywagacje oparte na nauce, od rzetelnej wiedzy naukowej (EU2)
Opis ECTS:
30 godzin –wykład
- praca własna
45 godzin –przygotowanie samodzielnej pracy na jeden z omawianych tematów albo nauka do testu
Łącznie 75 godzin/25 godz.=3 ECTS
Kryteria oceniania
Wykład będzie miał charakter popularno-naukowy, bez równań, obliczeń, z absolutnie minimalną ilością matematyki, z dużą ilością ilustracji i animacji pokazujących różne aspekty Wszechświata. Wykłady będą prowadzone z dyskusją, z możliwością przerwania wykładowcy w dowolnym momencie. Każdy wykład będzie miał tę samą strukturę: pierwsza część wykładu poświęcona będzie na przekazanie wiedzy z danego tematu, następnie omówione zostaną implikacje filozoficzne danego działu fizyki i postawione zostaną pytania otwarte, na które wciąż nie potrafimy odpowiedzieć naukowo. Każdy wykład zakończy się dyskusją ze studentami.
Studenci będą oceniani pod względem swojej frekwencji na wykładzie, aktywności w dyskusji i obowiązkowej pracy końcowej
1) Na ocenę 5 – student ma podstawową wiedzę ogólną w zakresie najnowocześniejszych badań we współczesnej fizyce i metod weryfikacji teorii naukowych w naukach ścisłych (EW2); wymienia podstawowe składniki materii, ma podstawową wiedzę na temat pochodzenia Wszechświata i jego przyszłej ewolucji (EW1), potrafi powiązać najnowsze badania naukowe z filozoficznymi konsekwencjami poznanych teorii (EU1); wykazuje się na poziomie zaawansowanym rozwiniętymi kompetencjami w zakresie krytycznego myślenia i wyrażania opinii (EK1), bezbłędnie odróżnia sensację pseudonaukową i swobodne dywagacje oparte na nauce, od rzetelnej wiedzy naukowej (EU2).
2) Na ocenę 4 – student ma podstawową wiedzę ogólną w zakresie najnowocześniejszych badań we współczesnej fizyce i metod weryfikacji teorii naukowych w naukach ścisłych (EW2); ma podstawową wiedzę na temat pochodzenia Wszechświata i jego przyszłej ewolucji (EW1), potrafi powiązać najnowsze badania naukowe z filozoficznymi konsekwencjami poznanych teorii (EU1); wykazuje się na poziomie średniozaawansowanym rozwiniętymi kompetencjami w zakresie krytycznego myślenia i wyrażania opinii (EK1),, zazwyczaj odróżnia sensację pseudonaukową i swobodne dywagacje oparte na nauce, od rzetelnej wiedzy naukowej (EU2).
3) Na ocenę 3 – student ma podstawową wiedzę ogólną w zakresie najnowocześniejszych badań we współczesnej fizyce i metod weryfikacji teorii naukowych w naukach ścisłych (EW2); ma podstawową wiedzę na temat pochodzenia Wszechświata i jego przyszłej ewolucji (EW1), zazwyczaj potrafi powiązać najnowsze badania naukowe z filozoficznymi konsekwencjami poznanych teorii (EU1); wykazuje się na poziomie podstawowym rozwiniętymi kompetencjami w zakresie krytycznego myślenia i wyrażania opinii(EK1),zazwyczaj odróżnia sensację pseudonaukową i swobodne dywagacje oparte na nauce, od rzetelnej wiedzy naukowej (EU2).
Sposoby weryfikacji efektów uczenia się w zakresie:
Wiedzy:
EW1, EW2- ocenianie ciągłe podczas dyskusji, praca pisemna (esej) albo test
Umiejętności:
EU1, EU2 – ocenianie ciągłe podczas dyskusji, praca pisemna (esej) albo test
Kompetencje społeczne
EK1 - aktywność podczas dyskusji albo test.
Kryteria oceny końcowej:
Na ocenę końcową składają się:
50% Obecność na zajęciach – 10 punktów
50% Praca pisemna na koniec wykładu – 10 punktów
albo
50% Obecność na zajęciach – 10 punktów
50% Test końcowy – 10 punktów
2 – poniżej 50% punktów
3 – 50%-65% punktów
4 – 65%-80% punktów
5 – powyżej 80% punktów
Literatura
[Q&A] PW TALKS WITH MICHIO KAKU: Untangling the Universe.
The Nature of Space and Time / Stephen Hawking; Roger Penrose.
Beyond Einstein : Superstrings and the Quest for the Final Theory
How to Survive the End of the Universe. Kaku, Michio. Discover. Dec2004, Vol. 25 Issue 12, p46-53
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: