Drawings and short essays offer engaging and accessible explanations of key ideas in physics, from triangulation to relativity and beyond. Humans have been trying to understand the physical universe since antiquity. Aristotle had one vision (the realm of the celestial spheres is perfect), and Einstein another (all motion is relativistic). More often than not, these different understandings begin with a simple drawing, a pre-mathematical picture of reality. Such drawings are a humble but effective tool of the physicist's craft, part of the tradition of thinking, teaching, and learning passed down through the centuries. This book uses drawings to help explain fifty-one key ideas of physics accessibly and engagingly. Don Lemons, a professor of physics and author of several physics books, pairs short, elegantly written essays with simple drawings that together convey important concepts from the history of physical science. Lemons proceeds chronologically, beginning with Thales' discovery of triangulation, the Pythagorean monocord, and Archimedes' explanation of balance. He continues through Leonardo's description of “earthshine” (the ghostly glow between the horns of a crescent moon), Kepler's laws of planetary motion, and Newton's cradle (suspended steel balls demonstrating by their collisions that for every action there is always an equal and opposite reaction). Reaching the twentieth and twenty-first centuries, Lemons explains the photoelectric effect, the hydrogen atom, general relativity, the global greenhouse effect, Higgs boson, and more. The essays place the science of the drawings in historical context—describing, for example, Galileo's conflict with the Roman Catholic Church over his teaching that the sun is the center of the universe, the link between the discovery of electrical phenomena and the romanticism of William Wordsworth, and the shadow cast by the Great War over Einstein's discovery of relativity. Readers of Drawing Physics with little background in mathematics or physics will say, “Now I see, and now I understand.”
A wonderfully written book that spans a great deal of history--from Thales in ancient Greece (around 600 BC) with his triangulation method for estimating distances and locating things to the 20th century with the discovery of the Higgs field/boson by Higgs and Englert and their collaborators in understanding what gives objects their mass. A great read for anyone interested in the history of physics that's accessible to anyone really.
It's better than Seven Lessons on Physics, to be sure. But I was disappointed. Most drawings and explanations were pitched in the middle: not enough info for the somewhat knowledgeable; too brief and disjointed for the novice. Plus, the author's left-wing academic bias occasionally interfered--needlessly.
As an example, Lemons has a diagram on the impossibility of a perpetual otiomachine long before he introduces the second law of thermodynamics (entropy always increases). It is, indeed interesting that the (essentially geometric) proof came before the law, but the author never makes the connection. And when describing Boyle's law, the author is more concerned with apeing Boyle's actual lab equipment than explaining gas pressure. I'm unsure anyone who didn't already know Boyle's law would learn much.
To be sure, some of the better chapters (strong nuclear force and curve of binding energy) came towards the end. Yet these were balanced by a diagram proving earth's atmosphere keeps the planet warm enough for life (true enough) while somehow claiming this proved CO2 affected temperature, so global warming was a fact. Despite these flaws, Lemons is far better than Bill Nye. Low bar, I know.
Drawing Physics includes 51 essays on various physics topics, ranging from antiquity to modern day. Don S. Lemons has clearly done copious research, and has chosen topics that are easily displayed in hand-drawn diagrams. His choices exclude some of the more esoteric or difficult-to-visualize concepts, which he explains in his afterword. Anybody who's interested in physics and prefers their physics in bite-sized increments will find exactly what they are looking for in this book. Each essay is about 2-4 pages long, and many are ideas you will have at least heard of. Even these familiar topics had something I didn't know imbedded in them somewhere, and there was a lot of history background and some personal details I'd never known about quite a few of these physicists. I recommend this to anyone with curiosity, whether it is specifically in the field of physics or not. Anybody could learn something from this short, useful book.
"Kiedy Księżyc jest dopełniającym się albo cofającym rogalikiem, ta ciemniejsza powierzchnia między rogami świeci słabym mglistym światłem - jak sugeruje lewa część rysunku 22. Leonardo da Vinci podał wyjaśnienie światła popielatego - przedstawione w prawej części ilustracji. To najwcześniejsze poświadczone wyjaśnienie tego zjawiska. Według da Vinciego znaczna część światła Słońca padającego na Ziemię jest odbijana od jego powierzchni. Odsetek światła słonecznego, który jest odbity od powierzchni Ziemi, jest znany jako albedo i wynosi blisko 30%. Część tego odbitego światła pada na ciemną stronę Księżyca i jest częściowo odbita z powrotem w stronę Ziemi, gdzie jest widziana jako światło popielate. Da Vinci podał jeden niepoprawny element w swoim wyjaśnieniu. Wierzył, że światło słoneczne odbija się głównie od ziemskich oceanów, zwłaszcza od szczytów fal oceanicznych. W rzeczywistości ziemskie chmury odbijają dużo więcej światła niż oceany. Zdjęcia robione ze sztucznych satelitów Ziemi potwierdzają, że najjaśniejsze części Ziemi to powierzchnie pokryte chmurami. Kiedy pokrycie Ziemi chmurami zmienia się, zmienia się także jej albedo. Dla porównania Księżyc nie ma praktycznie żadnej atmosfery, a jego albedo (ok. 12%) pozostaje stałe (nie zmienia się z czasem). Dlatego pomiar zmian w natężeniu światła popielatego jest równoważny pomiarowi zmian w ziemskim albedo. To stało się ważnym elementem modeli zmian klimatycznych."
"Podczas gdy klasycznie wykształceni uczeni włoskiego renesansu cytowali klasyków, da Vinci cytował doświadczenia. Da Vinci przelał dużą część swoich doświadczeń na przelał na ponad 13 tysięcy stron zeszytów. Były pełne rysunków, tekstu i wzbogaciły język wizualizacji. Zapoczątkował tzw. perspektywę ptasią, bardzo pomocną w topografii i kartografii (tworzeniu map), oraz pomysł przedstawiania różnych stron tego samego obiektu, np. aorty wołu. Był pionierem używania przekrojów anatomicznych i zaobserwował, że - przy takiej samej odległości - jasne przedmioty wydają się większe od przedmiotów ciemniejszych tego samego rozmiaru. Da Vinci mógł chcieć, żeby jego zeszyty były bogato ilustrowaną encyklopedią wiedzy technicznej. Mimo to ich strony nie mają żadnej wyraźnej kolejności - innej niż ta dyktowana biegiem życia Leonarda. Przeważnie pisał od prawej do lewej znakami pochylonymi w lewo - tak zwaną kursywą lustrzaną. Nie wiadomo, czy ta praktyka miała zachować prywatność jego wpisów, czy była zwyczajnie wygodniejsza dla leworęcznego Leonarda."
"Mimo to Cambridge było na wiele sposobów doskonałym miejscem dla Newtona. Był zmotywowany, niezależnie myślący i nie podążałby za radami dobrych nauczycieli, nawet gdyby jacyś byli dostępni. Wszystko, czego potrzebował, to trochę książek, narzędzi (zamontował tokarkę w swoim pokoju) i święty spokój. Uczył się, myśląc ciągle o temacie, który sam wybierał. Jego młodzieńczymi obsesjami były: matematyka, mechanika i optyka."
"Jego dojrzewanie było bardzo szybkie, a uzdolnienia wszechstronne. W wieku 21 lat na Uniwersytecie w Bazylei bylby świetnym profesorem w każdej z wielu dziedzin: filozofii naturalnej, matematyce, logice i fizjologii. Jednak jego zgłoszenie na tę posadę było dwukrotnie odrzucone przez wydział. To nie przez braki w jego kwalifikacjach, ale dlatego, że uniwersytet wyłaniał profesora spośród kandydatów drogą losowania. Daniel zwyczajnie miał pecha."
"Bernoulli był dawnym studentem medycyny. Wiedział, że pomiar ciśnienia w płynącej cieczy stwarzał problemy - np. pomiar ciśnienia krwi tętniczej. Lekarze w jego czasach po prostu nacinali tętnicę pacjenta i patrzyli, jak wysoko tryska krew. Bernoulli szukał metody mniej marnotrawnej i bezpieczniejszej. Eksperymentował z przepływem wody z różnymi prędkościami, przez rury o różnych średnicach. Drążył w rurach otwory i dopasowywał do nich pionowe szklane rurki, otwarte z obu stron. Kiedy woda przepływała przez rurę, dostawała się też do małej rurki. Ciśnienie płynącej wody równa się ciśnieniu otaczającego powietrza plus pewnej ilości, proporcjonalnej do wysokości wody podtrzymywanej w otwartej szklanej rurce koniec. Technika Bernoulliego szybko stała się standardową praktyką medyczną. Przez następnych 170 lat lekarze wbijali zaostrzony koniec otwartej szklanej rurki w tętnicę pacjenta. Obserwowali wtedy, jak wysoko w rurce unosi się krew - im wyżej, tym większe ciśnienie krwi pacjenta."
"Przez swoje życie poświęcone nauce Young zasłużył sobie na własną stelę - pomnik w Opactwie Westminsterskim". Chwali on „człowieka równie wybitnego w prawie każdej dziedzinie ludzkiej wiedzy, cierpliwego w nieustannej pracy, obdarzonego zmysłem intuicji, który - wnosząc równe mistrzostwo do najbardziej zawiłych badań literackich i naukowych - jako pierwszy ustanowił falową teorię światła i jako pierwszy wniknął w ciemności, które przez wieki zasłaniały egipskie hieroglify"
"Przewód z prądem oddychala igłę kompasu magnetycznego. [...] To nietrudne zrobić mapę linii pola magnesu sztabkowego za pomocą małego kompasu. Należy położyć magnes pośrodku dużego arkuszu papieru, a kompas ustawić obok. Umieść kropkę na szczycie igły kompasu (bieguna północnego). Przesuń tył igly (biegun południowy) w miejsce kropki. Umieść kolejną kropkę w nowym położeniu szczytu igły. Powtarzaj tę czynność wiele razy i gładko połącz kropki. Zgodnie z umową linie pola magnetycznego mają kierunek. Zaczynają się w biegunie północnymn sposób - i zgodnie z tą konwencją - będzie przybliżeniem biegunie południowym."
"Był powszechnie szanowany za swoje wynalazki, odkrycia, wykłady popularne i służbę publiczną. Korespondował też z ważnymi naukowcami swoich czasów, ale teorie i spekulacje Faradaya były na ogół odrzucane. Faraday nie miał wychowanków ani uczniów poza jednym – był im James Clerk-Maxwell (1831-1879). Faraday odrzucił tytuł szlachecki oraz przewodniczenie Towarzystwu Królewskiemu. Odmówił też brytyjskiemu rządowi udzielania porad na temat tworzenia broni chemicznej do użycia w wojnie krymskiej (1853-1856). Zmarł w 1867 roku, zanim powszechnie przyjęto jego koncepcję linii sił oraz narodzoną z niej ideę pola elektromagnetycznego. Maxwell wybronił prace Faradaya, tłumacząc jego linie sił na język matematyki. Ułożył tę matematykę w układ równań, znanych jako równania Maxwella. Stanowią one kompletną teorię elektromagnetyzmu. Zgodnie z tą teorią linie pól elektrycznych i magnetycznych są wytwarzane przez ładunki, magnesy i prądy elektryczne. Mimo to mogą oderwać się od tych źródeł i rozprzestrzeniać się w próżni z ograniczoną prędkością jako fale elektromagnetyczne - np. ze Słońca na Ziemię i z satelity do telefonu komórkowego."
"Jednak atomy nie są takie proste. Co istotne - atomy nie są nawet atomami w sensie niepodzielności. W końcu XIX wieku odkryto, że pewne rodzaje atomów są promieniotwórcze, tzn. spontanicznie emitowały cząstki masywne, energię elektromagnetyczną lub jedno i drugie. Najwyraźniej atomy mają części, a niektóre atomy wyrzucają te części: nazywane wówczas promieniami alfa, beta i gamma. Obecnie wiadomo, że promienie alfa są jądrami atomów helu to dwa protony i dwa neutrony sklejone ze sobą. Promienie beta to elektrony, a promienie gamma to fale elektromagnetyczne o krótkiej długości i przez to wysokiej energii. Atomy promieniotwórcze muszą w jakiś sposób zawierać te promienie" jako swoje części."
"Co ciekawe, z upływem lat zmieniło się kryterium tego, co czyni teorię dobrą. Obecnie ogólna teoria względności ma dziwną reputację wśród fizyków. Jej sukcesy są niezaprzeczalne, ale wielu nie podoba się brak kwantowej teorii grawitacji - brak kwantowej wersji ogólnej teorii względności. Ten brak jest odczuwany bardziej jako niezgodność z obecnymi standardami, a nie jako porażka jej przewidywań. To dlatego, że język mechaniki kwantowej stał się językiem fizyki. Wśród oddziaływań fundamentalnych tylko grawitacja do tej pory nie dała się wyrazić w tym języku."
"Niektóre konsekwencje szczególnej i ogólnej teorii względności są nieintuicyjne. To przyczyniło się do długotrwałej sławy Einsteina. Trzeba pamiętać, że ogólna teoria względności wyrosła na teorii szczególnej - a ta ostatnia jest teorią ruchomych zegarów, które zwalniają, oraz ruchomych miarek, które się skracają. Szczególna teoria względności była i wciąż jest spektakularnym sukcesem. Codzienne, przewidywalne działanie tysięcy akceleratorów cząstek na całym świecie to świadectwo jej poprawności. Jej uogólnienie - ogólna teoria względności - zostało potwierdzone w bardziej ograniczonych okolicznościach. Oprócz odchylenia światła gwiazd OTW wyjaśnia, po części, powolne przesuwanie się peryhelium Merkurego, czyli jego najbliższego zbliżenia do Słońca. Wyjaśnia też przesunięcie ku czerwieni światła wychodzącego z masywnych ciał oraz własności czarnych dziur."
This entire review has been hidden because of spoilers.
Concise and wonderfully informative- a great read for children interested in learning more about the way our world works, and in seeing the great progression of human knowledge!
Not in depth- but obviously the book was never meant to be :)
The author did extensive research in writing this book which spans 2,600 years of the history of physics, from 600 BCE up to the current time when the subject is far more complex. Astrophysics is covered in a manner that makes it easier to understand. Climate change is explained in a way that makes it believable even to the skeptic. Physics is by no means an easy subject to comprehend. The author managed, by the use of rather simple drawings along with the text, to make the subject more understandable. Some of the laws of physics we encounter in our everyday lives without even realizing that we are doing so. The book causes the reader to understand that we are doing so. Well researched and well written, this is not a book for "escape" reading, but it is educational and interesting.
These are illustrations that explain principals of physics, some quite famous. Accompanying each are a very short chapter describing the idea or the experiment. A picture is often worth 1000 words, but even that amount is insufficient to cover complex ideas such as the Higgs boson.
A mini-biographical sketch is usually also included, and these are welcome. While I appreciate the visual, the whole collection came across as so-so to me. I think it would have been better as a web-based series, with abundant links to additional information. 2½ stars.
If you can see it you can draw it. if you can draw it, you can explain it. That was the constitution and conclusion of the books.
Fun read, but it force your mind to bend and recall the elementary level science up to things you might heard on nobel award (which is super complicated for my simple brain).
From ancient Egypt engineering, up to Los Alamos are ventured here. I almost complain where was the theory from Einstein or Hawking, but theirs are so complicated to be explained via drawing.
So if you have spare time and eaher to learn again, feel free to read.
My ratings of books on Goodreads are solely a crude ranking of their utility to me, and not an evaluation of literary merit, entertainment value, social importance, humor, insightfulness, scientific accuracy, creative vigor, suspensefulness of plot, depth of characters, vitality of theme, excitement of climax, satisfaction of ending, or any other combination of dimensions of value which we are expected to boil down through some fabulous alchemy into a single digit.
A partial yet interesting review of the history of physics and astronomy. Quote: (about global warming) Of course, we can do no experiments on the global system -- or rather we can do only one irreversible experiment.
From Thales to Higgs, this book explore and explain scientists contribution to physics and provide a short historical background at the beginning of each section. This book is divided into 51 section. Except for few last sections, this book is perfectly understandable to general readers.