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 μάθημα Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική του Mathesis— το μάθημα ξεκινά με μια εισαγωγική εβδομάδα (την εβδομάδα 0) που έχει σαν στόχο να δημιουργήσει το αναγκαίο κοινό υπόβαθρο γνώσεων για όλους τους φοιτητές. Το κύριο μέρος του μαθήματος αρχίζει με τη θεωρία της αρχής του Pauli και των βασικών προσεγγιστικών μεθόδων και προχωρά αμέσως στην εφαρμογή τους στον κόσμο των ατόμων με βασικό στόχο την κατανόηση του περιοδικού συστήματος των στοιχείων. Το δεύτερο μέρος του μαθήματος —η Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική 2— είναι αφιερωμένο στα μόρια, με κεντρικό θέμα την κατανόηση της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων με βάση τη στοιχειώδη θεωρία του χημικού δεσμού. Όμως η επέκταση αυτής της θεωρίας ώστε να καλύψει το συναρπαστικό πλούτο της χημείας του άνθρακα είναι το βασικό αντικείμενο του μεγαλύτερου μέρους του μαθήματος.
Τέλος, το τρίτο μέρος του μαθήματος —η Εφαρμοσμένη Κβαντομηχανική 3— καταπιάνεται με μια βασική εισαγωγή στη φυσική του κρυσταλλικού στερεού και τη φυσική ημιαγωγών ενώ το θεμελιώδες θέμα της αλληλεπίδρασης της ύλης με την ακτινοβολία και η εφαρμογή του για την κατανόηση του φωτός LASER συζητείται την τελευταία εβδομάδα του.
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.
Τι θα μπορείτε να κάνετε στο τέλος του πρώτου μέρους του μαθήματος (ΦΥΣ 3.1):
- 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 (αργότερα) 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.
Προαπαιτούμενα
Ένα εισαγωγικό μάθημα κβαντικής φυσικής, όπως το Eισαγωγή στην Κβαντική Φυσική (1 & 2) του Mathesis
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. 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.
Συντελεστές
Βιντεοσκόπηση: Νίκος Γκικόπουλος
Προγραμματισμός ασκήσεων και αυτοανανεούμενης τράπεζας θεμάτων: Δημήτρης Αγγελάκης
Η βιντεοσκόπηση του κύριου μέρους του μαθήματος έγινε κατά τη ζωντανή διδασκαλία του μαθήματος στο φυσικό τμήμα του Πανεπιστημίου Κρήτης το εαρινό εξάμηνο του 2014, με ευθύνη του Mathesis. Η εισαγωγική εβδομάδα βιντεοσκοπήθηκε στο στούντιο του Mathesis στο Ηράκλειο, τον Ιανουάριο του 2016.
