În cadrul acestui articol vom vorbi despre condiţiile în care s-ar putea realiza o călătorie virtuală în timp. Cu această ocazie vom încerca să răspundem următoarei întrebări: „Ce ne împiedică să putem călători în timp? Este adevărat că noi putem călători doar în viitor (ca urmare a unei deplasări relativiste, de exemplu) sau este posibil să călătorim în trecut, atunci când vom descoperi cum se poate realiza asta?"

Spectrul electromagneticIată enumerate toate particulele cu care ai interacţionat vreodată: protoni, neutroni, electroni şi fotoni*. Radiaţie periculoasă nu este nimic altceva decât una dintre aceste particule mişcându-se nebunesc de repede.

Materia intunecataNu mult după ce fizicienii ce desfăşoară experimente la Marele Accelerator de Hadroni de la laboratorul CERN au descoperit bosonul Higgs, directorul general al acestuia, Rolf Heuer, a fost întrebat: "Şi acum ce urmează"? Una dintre priorităţile de vârf pe care le-a numit a fost: să ne dăm seama ce este materia întunecată.

Viteza luminii în vid este de „exact 299.792.458 metri pe secundă". Motivul pentru care astăzi putem indica o valoare precisă a ei este determinat de faptul că viteza luminii în vid este o constantă universală care a fost măsurată cu lasere şi atunci când un experiment implică utilizarea laserelor este foarte greu să contestăm rezultatele obţinute.

NewtonA fost lovit, într-adevăr, Newton de un măr în cap care l-a inspirat în ceea ce priveşte teoria sa a gravitaţiei? La şcoală aţi învăţat, probabil, despre povestea mărului lui Newton, despre faptul că George Washington a tăiat un cireş, despre faptul că oamenii din vremea lui Columb credeau că Pământul este plat sau că Pelegrinii au sărbătorit pentru prima oară Ziua Recunoştinţei în America invitând membrii triburilor nativ-americane să li se alăture.

CuanticÎn ultimii opt ani, doi cercetători francezi au studiat mişcarea picăturilor de ulei aflate într-o baie de ulei ce vibra pentru a observa comportamentul lor unic. Ceea ce pare a fi un experiment de liceu a furnizat, de fapt, o primă dovadă a faptului că particularităţile ciudate ale lumii cuantice pot fi reproduse la o scară macroscopică.

UniversDacă am putea folosi numai 5 la sută din alfabet, am rămâne blocaţi la litera A. Cinci procente dintr-o dietă zilnică completă înseamnă doar o felie de pâine prăjită. Şi totuşi, asta este tot ce avem, sau cel puţin tot ce putem percepe, din locul pe care îl numim acasă. Mai puţin de 5 procente din Univers este materie obişnuită alcătuită din quarcuri, electroni şi neutrini.

Acum suntem pregătiţi să descoperim de ce masa şi energia trebuie să fie echivalente aşa cum susţine formula celebră a lui Einstein, E = mc2. Până acum ne-am referit la ciocnirile în care energia cinetică nu este transformată în altă formă de energie, precum căldura sau sunetul. Să vedem ce se întâmplă dacă o bilă din chit care se mişcă cu viteza v se loveşte de o altă bilă iniţial în repaus, care se lipeşte de ea. Rezultatul nerelativist este că pentru a respecta conservarea impulsului, cele două bile trebuie să zboare împreună la v/2.

Până acum nu am menţionat nimic despre cum să descrii mişcarea în relativitate. Funcţionează în acest caz legile lui Newton? Se mai aplică legile conservării? Răspunsul este da, însă multe definiţii trebuie modificate şi apar fenomene total noi, cum ar fi transformarea masei în energie şi a energiei în masă, aşa cum rezultă din faimoasa ecuaţie E = mc2.

Forţa reprezintă rata de transfer al impulsului. Echivalentul în cazul momentului cinetic se numeşte momentul forţei. Dacă forţa ne spune cât de tare apăsam sau împingem ceva, momentul forţei indică cât de tare răsucim acel ceva. Aţi avut vreodată experienţa de a încerca să deschideţi o uşă împingând în partea de lângă balama? Este greu de făcut, ceea ce indică faptul că o cantitate dată de forţă  produce mai puţin moment al forţei când este aplicată în apropiere de axa de rotaţie.

“Sigur, şi poate mâine Soarele nu va mai răsări”. Desigur Soarele răsare şi apune doar pentru că Pământul se învârte, aşa că această expresie ar trebui să se refere la faptul improbabil că Pământul se va opri brusc din mişcarea sa de rotaţie în jurul propriei axe în timpul nopţii. De ce nu se poate opri? Nu ar încălca conservarea impulsului, deoarece rotaţia Pământului (în jurul axei sale) nu adăugă nimic impulsului său.

Imaginaţi-vă o cutie neagră, conţinând un motor pe benzină, care este conceput să se strângă un cablu de oţel de lungime d, exercitând o anumită forţă F. Dacă folosim această cutie pentru a ridica o greutate, în momentul în care va fi rulat tot cablu, greutatea va fi ridicată la o înălţime d. Forţa F abia este, la limită, suficient de puternică pentru a ridica o greutate m dacă F=mg; dacă face aceasta, atunci forţa de ridicare a cablului anulează exact forţa gravitaţiei, deci greutatea se va ridica la viteză constantă, fără să-şi schimbe energia cinetică.

Cel mai mare triumf al lui Isaac Newton a fost explicaţia sa asupra mişcării planetelor aplicând legi ale fizicii universal valabile. A fost o imensă revoluţie a gândirii: pentru prima data atât Pământul, cât şi cerul au fost văzute ca funcţionând în mod automat, după aceleaşi reguli. Newton nu ar fi a fost capabil să îşi dea seama de ce planetele se mişcă în felul în care se mişcă dacă nu ar fi fost astronomul Tycho Brahe (1546-1601) şi protejatul său Johann Kepler (1571-1630), care au realizat împreună prima descriere simplă şi precisă a modului în care se mişcă planetele de fapt.

Există o altă modalitate utilă de a gândi mişcarea de-a lungul unei curbe. În absenţa unei forţe, un obiect va continua să se mişte cu aceeaşi viteză şi în aceeaşi direcţie. Un student de-al meu a inventat o sintagmă excelentă pentru aceasta: memoria mişcării. După prima secundă a acestei mişcări, mingea din figura m se deplasează un pătrat înainte şi un pătrat în jos, adică 10 metri într-o direcţie, 10 metri în cealaltă.

Fizica conceptualăMişcarea proiectilului. Galileo a fost inovator pe mai multe direcţii. El este, la limită, inventatorul software-ul open source. A inventat un dispozitiv mecanic de calcul pentru anumite aplicaţii inginereşti, dar a preferat să nu păstreze secret principiul dispozitivului, cum făceau rivalii lui, ci l-a făcut public. E drept, le lua bani celor care luau lecţii pentru a afla modul în care să-l folosească.

Marea diferenţă între materia întunecată şi materia obişnuită este că materia întunecată este "rezervată" şi nu interacţionează cu cealaltă. În schimb, trece pe lângă ea, precum "particule fantomă". Materia, pe de altă parte, se izbeşte în ea însăşi şi se îngrămădeşte la un loc. Principalul aspect pe care îl au în comun este că ambele creează şi sunt afectate de gravitaţie.

Aceasta este o întrebare pe care am primit-o de multe ori de la cititorii mei şi cel mai simplu răspuns la ea este: nu se poate să vă deplasaţi cu viteza luminii şi deci nu are rost să încercaţi. Din păcate, fizicienii ne învaţă că noi întotdeauna ne vom deplasa cu viteze inferioare vitezei luminii. Au existat întotdeauna comentarii la adresa acestei afirmaţii a fizicienilor care au avut drept scop să arunce o umbră de îndoială asupra acestei certitudini care vine din partea fizicienilor.

Mâna aceasta arată de parcă ar aduna toată forţa de care este nevoie pentru a lansa o minge de foc. În realitate nu este vorba decât de o degajare normală a căldurii corpului, pe care  un tip special de fotografie reuşeşte să o redea prin capturarea schimbărilor în densitatea aerului. Este un exemplu de fotografie striată (”schlieren”). Acest tip de fotografie reuşeşte să capteze pe film diferenţele care apar în densitatea aerului.

Pisica lui SchrodingerÎn articolul de azi voi răspunde la întrebarea unui cititor care afirmă următoarele: „În ceea ce priveşte colapsul funcţiei de undă, aflăm dintr-un citat al unei cărţi scrisă de Grant Callin că extratereştrii ne spun următoarele: „Deci voi aţi dezvoltat o întreagă fizică care se bazează pe premisa că un observator conştient este necesar pentru ca funcţia de undă să colapseze? Ce egoism minunat! Ce amuzant!"

Care este natura Universului şi din ce este acesta format? Ce sunt materia, energia, spaţiul şi timpul? Cum am ajuns aici şi încotro ne îndreptăm? De-a lungul istoriei umanităţii, teoriile şi experimentele ştiinţifice tot mai puternice şi mai sofisticate au încercat să răspundă la aceste întrebări fundamentale referitoare la Univers. Cunoştinţele obţinute pe această cale ne-au condus la intuiţii revoluţionare privind natura lumii care ne înconjoară.


 


Sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro