Παράλειψη σε κυρίως περιεχόμενο.

Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική 2: Οι βασικές εφαρμογές (Ε)

Φυσική

Περιγραφή του μαθήματος

Πρόκειται βέβαια για το δεύτερο μέρος του μαθήματος Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική 1, το οποίο αναπτύσσει περαιτέρω τις βασικές ιδέες της κβαντικής θεωρίας, κυρίως όμως τις εφαρμόζει στον ατομικό και μοριακό μικρόκοσμο με σκοπό τη θεμελιώδη κατανόηση της δομής και των ιδιοτήτων των βασικών συστατικών του. Ειδικότερα οι δύο βασικοί στόχοι της Εισαγωγής στην Κβαντική Φυσική 2 είναι η κβαντική εξήγηση του περιοδικού συστήματος των στοιχείων και η οικοδόμηση μιας θεωρίας του χημικού δεσμού στο απλούστερο δυνατό επίπεδο.

Τι θα μπορείτε να κάνετε στο τέλος του μαθήματος

  • Θα είστε σε θέση να εξηγήσετε μια κλασικά αδύνατη συμπεριφορά, όπως το φαινόμενο της σήραγγας και να καταλαβαίνετε το θεμελιώδη ρόλο της στο πώς, μεταξύ άλλων, σχηματίζονται τα μόρια, πώς "καίνε" τα άστρα και πώς δουλεύει το μικροσκόπιο σήραγγας.
  • Θα καταλαβαίνετε τι λέει η περίφημη αρχή της υπέρθεσης των κβαντικών καταστάσεων και μπορείτε να αναλύετε τις παράδοξες συνέπειές της: Από τη γάτα του Schrödinger έως και τους κβαντικούς υπολογιστές που... έρχονται!
  • Θα μπορείτε να λύνετε την εξίσωση Schrödinger για απλά κβαντικά συστήματα (από τον αρμονικό ταλαντωτή έως το άτομο του υδρογόνου) και να προβλέπετε τις ιδιότητές τους από πρώτες αρχές.
  • Θα μπορείτε να εξηγήσετε γιατί το σπιν δεν είναι περιστροφή του ηλεκτρονίου περί τον άξονά του και ποιος είναι τελικά ο σωστός κβαντικός τρόπος να περιγράφετε αυτή τη θεμελιώδη ιδιότητα της ύλης.
  • Θα καταλαβαίνετε που οφείλεται η αρχή του Pauli και γιατί ο ρόλος της στη φύση —από τους πυρήνες και τα άτομα έως τους λευκούς νάνους και τους αστέρες νετρονίων— είναι τόσο θεμελιώδης.
  • Θα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όλα τα προηγούμενα για να εξηγήσετε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων ή τουλάχιστον το μικρό περιοδικό πίνακα "με τα στοιχεία που έχουν τα προσόντα" να αποτελέσουν τη βάση της ζωής.
  • Θα καταλαβαίνετε καλά την κβαντική θεωρία του χημικού δεσμού με βάση το μοντέλο του διπλού πηγαδιού και θα μπορείτε να εξηγήσετε βάσει αυτής τη δομή και τις ιδιότητες απλών —αλλά σημαντικών— μορίων.
  • Θα γνωρίζετε τέλος τα βασικά πειράματα και τα εμπειρικά δεδομένα που μας επιτρέπουν να είμαστε βέβαιοι για όλα τα παραπάνω.

Στην τρέχουσα έκδοσή του, το μάθημα απευθύνεται πρωτίστως σε καθηγητές Λυκείου, οι οποίοι φέτος καλούνται για πρώτη φορά να διδάξουν μια στοιχειώδη εισαγωγή στις βασικές έννοιες της κβαντομηχανικής.

Για τον λόγο αυτό

α) Το μάθημα θα παραμείνει ανοικτό για αρκετά περισσότερο χρόνο από την τυπική του διάρκεια, ώστε να μπορέσουν να το παρακολουθήσουν και όσοι ενδιαφερθούν γι' αυτό με κάποια χρονική υστέρηση.

β) Σε τακτά διαστήματα –π.χ. όταν ολοκληρώνεται ένα σημαντικό κομμάτι ύλης– θα υπάρχουν προαιρετικές «ζωντανές» συναντήσεις με τους διδάσκοντες μέσω zoom, για να συζητούνται απορίες.

γ) Ο χώρος της συζήτησης φιλοδοξούμε να έχει έναν κεντρικό ρόλο∙ να γίνει ένα βήμα διαλόγου, όχι μόνο για συζήτηση κάθε δυνατής απορίας αλλά και για ανταλλαγή απόψεων μεταξύ των συμμετεχόντων πάνω στη διδακτική προσέγγιση ενός θέματος, με παρεμβάσεις των διδασκόντων όπου είναι αναγκαίο.

Προαπαιτούμενα

Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική 1: Οι βασικές αρχές

Διδάσκοντες

Στέφανος Τραχανάς

Ο Στέφανος Τραχανάς διδάσκει, μεταξύ άλλων, κβαντική φυσική και διαφορικές εξισώσεις στο τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης από το 1983 έως σήμερα. Από το 1986 και μετά είναι μέλος του επιστημονικού προσωπικού του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας και η διδασκαλία του στο τμήμα Φυσικής προσφέρεται δωρεάν. Είναι συγγραφέας έντεκα πανεπιστημιακών συγγραμμάτων στα παραπάνω πεδία καθώς και των βιβλίων Το φάντασμα της όπερας: Η επιστήμη στον πολιτισμό μας και Το αμάρτημα της Εύας: Φυσική κάτω από τ’ άστρα και δημιουργική μάθηση, τα οποία απευθύνονται στο ευρύτερο μορφωμένο κοινό. Το βιβλίο του An Introduction to Quantum Physics κυκλοφορεί από τον εκδοτικό οίκο Wiley. Το 2003 ανακηρύχτηκε σε επίτιμο διδάκτορα του Πανεπιστημίου Κρήτης, ενώ το 2012 του απονεμήθηκε το Εθνικό βραβείο εξαίρετης πανεπιστημιακής διδασκαλίας Ξανθόπουλου - Πνευματικού. Για το σύνολο της προσφοράς του τιμήθηκε το 2015 με τον Ανώτερο Ταξιάρχη του Φοίνικα της Ελληνικής Δημοκρατίας. Το 2022, με αφορμή τη συμπλήρωση 40 χρόνων διδασκαλίας του στο τμήμα Φυσικής, το όνομά του δόθηκε σε ένα από τα αμφιθέατρα του τμήματος, ενώ το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας του απένειμε τον τίτλο του διακεκριμένου μέλους του Ιδρύματος. Ως ιδρυτικό μέλος και διευθυντής των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας μέχρι το 2013, είχε τη βασική ευθύνη για τη δημιουργία του πρώτου πανεπιστημιακού εκδοτικού οίκου της χώρας. Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον του στράφηκε στα ανοικτά διαδικτυακά μαθήματα και τους νέους δρόμους που αυτά ανοίγουν για την εξίσωση των ευκαιριών στην ποιοτική εκπαίδευση. Πιστεύει ότι η χώρα μας 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 αυτόνομου και αυτοχρηματοδοτούμενου 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.Υπό έκδοση για το 2023 είναι δύο βιβλία του, για το ευρύτερο κοινό, με τίτλους Η κβαντική επανάσταση: Άνθρωποι και Ιδέες που άλλαξαν τον κόσμο και Ο Κύκλος: Επιστήμη και Δημοκρατία σε ανήσυχους καιρούς.


Γιάννης Καραδάμογλου

Ο Γιάννης Καραδάμογλου έλαβε το πτυχίο Φυσικής από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και το Διδακτορικό του Δίπλωμα στη Φυσική από το Πανεπιστήμιο Κρήτης. Στη συνέχεια εργάστηκε για τρία χρόνια ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Fribourg στην Ελβετία, ενώ κατόπιν, μετά την ολοκλήρωση της στρατιωτικής του θητείας, εργάστηκε για τρία χρόνια ως συνεργαζόμενος ερευνητής στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας. Στη συνέχεια εγκατέλειψε την έρευνα και εργάστηκε για δέκα χρόνια ως καθηγητής της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, τόσο σε γυμνάσια όσο και σε λύκεια. Εκεί είχε την ευκαιρία να ανακαλύψει ότι η διδασκαλία της φυσικής είναι τέχνη ιδιαίτερα απαιτητική αλλά ταυτόχρονα πολύ ενδιαφέρουσα και δημιουργική. Από το 2017 εργάζεται στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης ως Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό, όπου προσπαθεί να προσαρμόσει όσα έμαθε για τη διδασκαλία της σχολικής φυσικής στη διδασκαλία των πανεπιστημιακών μαθημάτων. Σε αυτή του την προσπάθεια έχει την τύχη να συνεργάζεται με τον παλιό του δάσκαλο κ. Στέφανο Τραχανά ο οποίος εξακολουθεί να αποτελεί πηγή έμπνευσης και γνώσης όχι μόνο για τους φοιτητές αλλά και για τους συνεργάτες του.

Συντελεστές

Βιντεοσκόπηση, μοντάζ, προγραμματισμός ασκήσεων και αυτοανανεούμενης τράπεζας θεμάτων τελικής εξέτασης: Νίκος Γκικόπουλος

Αξιολόγηση του μαθήματος από τους φοιτητές του

Κατά την πρώτη φορά που προσφέρθηκε το μάθημα οι φοιτητές του (198 απαντήσεις) αξιολόγησαν το μάθημα από τα ερωτηματολόγια εξόδου ως εξής:

Είστε ικανοποιημένος απ' αυτό που μάθατε σε σχέση μ' αυτό που περιμένατε;

Πολύ ικανοποιημένος: 58%
Ικανοποιημένος: 37%
Λίγο ικανοποιημένος: 4%
Καθόλου ικανοποιημένος: 2%

Έγραψαν για το μάθημα

Είναι ένα δώρο αυτά τα μαθήματα σε όλους όσοι ακόμη πιστεύουν ότι η γνώση είναι αξία καθεαυτή και όχι μέσο επίτευξης άλλων στόχων. Δάσκαλος ων κι εγώ στη δημόσια εκπαίδευση, είχα πολλά χρόνια να βρεθώ στη θέση του μαθητή και ήταν κάτι που πραγματικά απόλαυσα, έχοντας χάσει την επαφή μου για τόσα χρόνια με τόσο σπουδαία γνώση από έναν σπουδαίο δάσκαλο. Τέλος, ευχαριστώ και το διδακτικό προσωπικό για την αμέριστη συμπαράσταση και βοήθεια που παρείχε άμεσα όταν ζητήθηκε.
-Απόστολος Γ.


Αξιότιμε κ. Τραχανά, όπως ισχυρίστηκε ένας Αμερικανός συγγραφέας, ο William Arthur Ward, «Η διδασκαλία είναι κάτι περισσότερο από το να διανέμεις τη γνώση, είναι να εμπνέεις την αλλαγή. Η μάθηση είναι κάτι περισσότερο από το να αποστηθίζεις δεδομένα, είναι να φτάνεις στην κατανόηση». Αυτά προσπαθήσατε να μας δώσετε να καταλάβουμε καθ΄όλη τη διάρκεια των μαθημάτων σας και σας ευχαριστούμε πολύ για τη μεγάλη προσπάθεια που καταβάλλετε.
-Κωνσταντίνα Π.


Δάσκαλε σε ευχαριστώ για αυτά που μου προσφέρεις [...] καθώς κατάφερες να με κάνεις πάλι φοιτητή λίγο πριν την σύνταξη, και μάλιστα καλό φοιτητή.
-Θανάσης Π.


Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Δάσκαλο για την προσφορά του καθώς και τους βοηθούς για τις άμεσες αποκρίσεις και βοήθειες που μας παρείχαν. Ένιωσα ξανά φοιτήτρια και ξεγέλασα λίγο τη ...χρονική εξέλιξη (γύρισα πίσω στον χρόνο). Ευχαριστώ!
-Κλειώ Σ.


Θα ήθελα να εκφράσω και εγώ τις ευχαριστίες μου προς το διδακτικό προσωπικό που με τόσο ενθουσιασμό συνέβαλε στην επιτυχία του εγχειρήματος, εισάγοντας και μία αύρα νεανικότητας. Όσο για τον καθηγητή Σ.Τραχανά που σηκώνει στους ώμους του όλη την προσπάθεια του Mathesis μόνο ο θαυμασμός αρμόζει. Συμφωνώ απολύτως με το τελευταίο του συμπέρασμα, πως αυτή η χώρα -σε ό,τι τουλάχιστον έχει σχέση με την Παιδεία- είναι αρκετά καλύτερη από ό,τι νομίζουμε.
-Δημήτρης Σ.


Ήταν ένα όμορφο ταξίδι στον υπέροχο κόσμο της φυσικής και των μαθηματικών∙ ίσως από τις λίγες, αν όχι η μοναδική, οάσεις μέσα στην έρημο της απαξίωσης που βιώνει η χώρα μας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή για τις γνώσεις που με πολύ όμορφο τρόπο μας μεταλαμπάδευσε, τους βοηθούς για τις πολύ εύστοχες και άμεσες παρατηρήσεις και διορθώσεις και, τέλος, όλους τους συμφοιτητές για την όμορφη παρέα που δημιουργήθηκε μέσα στο forum.
-Ιωάννης Α.


Σας ευχαριστούμε όλους εκ βάθους καρδίας για το υπέροχο ταξίδι που μας χαρίσατε∙ ένα ταξίδι που μας υποσχεθήκατε δια στόματος δασκάλου στο video της παρουσίασης και που για μένα τουλάχιστον ξεπέρασε κάθε, μα κάθε προσδοκία!
-Σταύρος Μ.


Με την ολοκλήρωση και της δεύτερης σειράς των διαδικτυακών μαθημάτων «Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική Νο 1 και Νο 2» του προγράμματος Mathesis θέλω να ευχαριστήσω πολύ τον Άξιο Δάσκαλο και Ψυχή του προγράμματος κ. Σ. Τραχανά καθώς και τους άριστους συνεργάτες του που μας έδωσαν την ευκαιρία να ζήσουμε όλες αυτές τις ευχάριστες στιγμές κατά την περιήγηση στα μονοπάτια –για άλλους πρωτόγνωρα και για άλλους παλιές ιστορίες– της γνώσης. Ένα μεγάλο μπράβο και ένα θερμό ευχαριστώ είναι το λιγότερο που μπορεί κάποιος να δώσει σ’ αυτούς τους ανθρώπους.
-Δημήτρης Κ.



Σημαντική Σημείωση


Τα μαθήματα του Mathesis προσφέρονται δωρεάν και έτσι θα συνεχίσουν. Στο συγκεκριμένο μάθημα εκτός από την παρακολούθηση και η έκδοση βεβαίωσης επιτυχούς παρακολούθησης χορηγείται —σε όσους την επιθυμούν και τη δικαιούνται βάσει της επίδοσής τους— απολύτως δωρεάν από το Mathesis, σε μία συμβολική χειρονομία υποστήριξης προς τους καθηγητές της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης.

Course Summary

  1. Κωδικός Μαθήματος

    ΦΥΣ1.2
  2. Έναρξη Μαθήματος

    13/3/2023<br/>Παρακολούθηση στον δικό σας ρυθμό έως 26/6/2023
  3. Λήξη Μαθήματος

  4. Προσπάθεια

    40 ώρες <!--$8$$-->
ΕΓΓΡΑΦΗ