1 comentariu

Așadar avem de-a face cu un aparent paradox. Spunem că fotonul nu are masă. De aceea se poate deplasa cu viteza maximă în univers. Dar dacă nu are niciun fel de masă, cum poate avea impuls?

Ce este impulsul? Impulsul unui corp este o mărime fizică definită ca fiind produsul dintre masă (m) și viteză (v). p = mv

Spune-ți opinia!


Poate avea spațiul un element constituent fundamental, un fel de „atom spațial”?

Într-un univers „guvernat” de teoria relativității, spațiul nu poate fi discret. Adică nu poate exista o unitate fundamentală a spațiului, cu cea mai mică dimensiune posibilă. Și totul pleacă de la constanța vitezei luminii în toate sistemele de referință - ideea lui Einstein care a revoluționat fizica.

Faptul că viteza luminii este constantă în orice sistem de referință are, printre altele, următoarea consecință: spațiul și timpul trebuie să se „adapteze”, însemnând că, în fapt, corpurile aflate în mișcare se scurtează, iar timpul se dilată (pentru un observator).

2 comentarii

Întrebarea din titlul articolului este insuficient explorată pentru a veni cu răspuns în acest articol. Vrem doar să enunțăm problema, să explicăm pe scurt contextul, și să vă auzim opiniile. Poate vom reveni cu un alt articol, după ce vom analiza mai bine subiectul.

Iată de la ce plecăm:
1. Nimic nu se deplasează cu o viteză mai mare decât viteza luminii în univers.
2. Există totuși o excepție, cred unii fizicieni... Dat fiind că universul este în expansiune (spaţiul se dilată), luând în calcul distanţele mari din univers, este de înţeles că sunt corpuri cereşti care se deplasează faţă de alte corpuri cereşti, aflate la mare distanţă de primele, cu viteze care depăşesc viteza luminii. 

Spune-ți opinia!


Masa curbează spațiut-timpul. Credit: Mark Garlick / Science Source

Am scris un articol în urmă cu câteva săptămâni în care am arătat un aspect complet contraintuitiv: că accelerația unui corp într-un câmp gravitațional nu este reală.

În esență, dacă nu vreți să citiți tot articolul, spuneam următoarele:
:: asupra unui corp aflat în cădere liberă într-un câmp gravitațional (spațiu-timpul este distorsionat de masă şi energie), nu acționează nicio forță.
:: accelerația de care vorbim atunci când spunem că un corp lăsat să cadă spre sol va evolua cu o accelerație de 9,8 ms2 - există doar în raport cu suprafața terestră, dar nu este o accelerație propriu-zisă, adică una care ar fi simțită de corpul aflat în cădere. În lipsa rezistenței aerului - tot ce vei simți va fi senzația de imponderabilitate. Este ceea ce simt astronauții de pe Stația Spațială Internațională.
:: principiul echivalenței al lui Albert Einstein este soluția la acest mister: efectele gravitaţiei şi ale acceleraţiei sunt imposibil de diferenţiat.
:: corpurile aflate în într-un spaţiu-timp curbat de masă/energie par să se mişte accelerat, dar acestea se află, în fapt, într-o mişcare neaccelerată, urmând liniile geodezice din spaţiu-timp, specifice zonei din univers în care se află.

Spune-ți opinia!


Distribuţia materiei într-o secţiune cubică a universului. Fibrele albastre reprezintă materia (în cea mai mare parte - materie întunecată), iar regiunile goale reprezintă vidurile cosmice.

Atunci când porneşte trenul, simţi inerţie, căci corpul tău tinde să rămână în aceeaşi poziţie, statică, iar trenul a început să se mişte. Este o senzaţie pe care o cunoaştem cu toții. Dar de ce stau lucrurile astfel? Inerţia nu se manifestă doar pe suprafaţa terestră, ci oriunde în univers. Cauza inerţiei, deşi nu a fost una dintre temele de cercetare prioritare în fizică, a fost subiect de reflecţie pentru mari fizicieni, precum Ernst Mach ori Albert Einstein.

Spune-ți opinia!


Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”

Conform teoriei câmpurilor cuantice, universul nu este creat din particule, ci din câmpuri. Ceea ce numim "particulă" reprezintă ce „vedem" atunci când ne "uităm" (măsurăm) la câmpurile cuantice, iar ce „vedem” este o vibrație a unui câmp cuantic. Atunci când vorbim despre un electron, vorbim în fapt despre o vibraţie a câmpului electronic.

Un câmp, spre deosebire de o particulă, se găsește pretutindeni în univers. Un câmp cuantic este caracterizat de o anumită valoare în orice punct din spaţiu-timp. Toate câmpurile au valoarea zero, cu o excepţie notabilă: câmpul Higgs. Câmpul Higgs are o valoare diferită de zero chiar în spaţiu gol. Atunci când vibrația unui câmp cuantic ajunge la o anumită valoare fixă de energie - vorbim de o particulă.

Spune-ți opinia!

Principiul incertitudinii al lui Heisenberg reprezintă una dintre ideile fizicii cuantice care intră în cultura de masă. Principiul spune că nu putem ști niciodată cu precizie atât poziția, cât și impulsul unui obiect - și servește ca metaforă universală, de la critica literară la comentariile sportive.

Incertitudinea e des explicată ca un rezultat al măsurătorilor, prin măsurarea poziției unui obiect schimbându-i viteza sau viceversa. Cauza reală e însă mult mai profundă și mai uluitoare. Principiul incertitudinii există deoarece totul în univers se comportă simultan atât ca particulă, cât și ca undă. În mecanica cuantică, poziția exactă și impulsul unui obiect - nu au înțeles.

Spune-ți opinia!

Gaură neagră
O imagine artistică pentru „orizontul evenimentului” unei găuri negre.
Credit: Victor de Schwanberg/Science Photo Library

Din câte ne-am dat seama de-a lungul anilor, două idei din teoria relativităţii a lui Einstein sunt explicate greşit, cu preponderenţă: 1) ideea că un corp, cu cât i se măreşte viteza, cu atât va avea masa mai mare, şi va fi nevoie de o energie infinită pentru a-l accelera până la viteaza luminii; 2) paradoxul gemenilor (practic nu există o abordarea coerentă nici astăzi cu privire la acest paradox; matematica funcţionează, dar fizicienii au versiuni diferite când e vorba să explice cum anume apare diferenţa de timp dintre gemeni).

Spune-ți opinia!

Oricine știe că gheața este alunecoasă, dar care e motivul pentru care alunecăm pe gheață? Poate părea o întrebare simplă, dar nu este deloc. În fapt această întrebare a fost dezbătută pentru 100 de ani, fără un răspuns mulţumitor. Nu, nu are legătură cu faptul că gheața este lucioasă, pentru că sunt nenumărate suprafețe lucioase, cum ar fi, de pildă, parchetul, dar nu alunecăm pe el (ori cel puțin nu ca pe gheață).

Spune-ți opinia!

 
Bucle cuantice - atomi de spaţiu din teoria gravitaţiei cuantice cu bucle (reprezentare grafică)

Sfântul graal al fizicii este de a conecta ştiinţa la scară atomică şi subatomică cu cea la scara planetelor, galaxiilor și întregului univers, de a conecta fizica cuantică cu teoria generală a relativității a lui Einstein. Căutarea unei teorii a gravitației cuantice este veche de un secol. Teoria stringurilor este un candidat pentru această teorie unificatoare, dar nu este singura teorie - sau cel puţin așa cred unii fizicieni. Un alt candidat este teoria gravitaţiei cuantice cu bucle.

Spune-ți opinia!

 

Să ne imaginăm că Pământul nu ar avea atmosferă (eliminăm, așadar, forța de frecare) și ați păși în gol de pe un turn înalt de 10 km. Ce s-ar întâmpla? Probabil răspunsul cel mai prezent la întrebare ar fi: „cad către sol cu o accelerație de 9,8 ms2”. Accelerația pare a fi o chestiune indiscutabilă, dar, în fapt, așa cum a arătat Einstein, această accelerație nu este reală. Nu, corpul tău nu experimentează nicio accelerație. Iată de ce.

1 comentariu


Curbarea spaţiu-timpului de către Terra. Credit: Mark Garlick / Science Source

Mulți oameni de-a lungul istoriei au crezut că Pământul trebuie să fie plat. Unii încă mai cred asta! Cei mai mulți dintre noi acceptăm că Pământul este o sferă uriașă (cu aproximaţie). Totuși, ideea Pământului plat a funcționat destul de bine, deoarece este aproape plat la scară umană. Privit de aproape, un spațiu curbat va părea plat, așa că știm încă ce este o linie dreaptă. Putem să ne mișcăm puțin pe o linie dreaptă, apoi să ne oprim. Uită-te din nou și avem o altă linie dreaptă pe care să o urmăm în aceeași direcție. Făcând în repetat acești mici pași, vom ajunge să avem o linie lungă. Acest tip de linie se numește linie geodezică și este cel mai apropiat lucru de o linie dreaptă pe care îl putem găsi într-un spațiu curb.

Spune-ți opinia!

 

Ce reprezintă interpretarea "universurilor multiple"? În mecanica cuantică, fiecare sistem este descris de o funcție de undă, pe baza căreia se calculează probabilitatea obținerii unui anume rezultat al măsurării. Fizicienii folosesc de obicei litera greacă Psi (Ψ) pentru a referi la funcția de undă.

Cu ajutorul funcției de undă, puteți calcula, de exemplu, că o particulă care intră într-un divizor de fascicule prezintă o probabilitate de 50% de a merge la stânga și de 50% de a merge la dreapta. Dar - și acesta este punctul important - după ce ați măsurat particulele, știți cu o probabilitate de 100% unde se află. Aceasta înseamnă că acum trebuie să actualizați probabilitatea și, odată cu aceasta, funcția de undă. Această actualizare se mai numește colapsul funcției de undă.

Spune-ți opinia!

De ce avem senzaţia de căldură atunci când suntem sub incidenţa directă a razelor de Soare? Pentru că fotonii emişi de Soare sunt absorbiţi de piele, iar energia acestora este transformată în căldură. La fel se întâmplă cu lumina artificială, aşa că unul dintre efectele lăsării luminii aprinse într-o cameră este încălzirea acelei camere. Nu contează dacă sursa luminii este fierbinte, ca Soarele, o flacără, un bec cu incandescență ori un bec fluorescent.

Spune-ți opinia!

Newton a explicat foarte bine mişcarea obiectelor, dar a avut mult mai puţin succes în studierea luminii. Ulterior, a fost o reuşită extraordinară descoperirea faptului că lumina este o undă electromagnetică. Dar ştiind acest lucru nu este totuna cu a şti totul despre cum funcţionează ochiul ori telescopul. În fapt, descrierea completă a luminii ca undă se dovedeşte destul de problematică. În acest articol vom folosi un model simplu al luminii, modelul razei de lumină, care este util în cele mai multe situaţii practice. Pe de altă parte, vom începe discuţia cu prezentarea ideilor de bază despre lumină şi vedere care existau încă dinainte de descoperirea că lumina este undă electromagnetică.

Spune-ți opinia!


Prima imagine a unei găuri negre. Imaginea nu este o fotografie, ci a fost creată cu ajutorul a multiple telescoape în cadrul proiectului EHT

La începutul anilor ’70 Stephen Hawking a descoperit că găurile negre pot emite radiații. Această radiație permite găurilor negre să piardă masă și, în cele din urmă, să se evapore complet. Acest proces pare să distrugă toate informațiile conținute în gaura neagră și, prin urmare, contrazice ceea ce știm despre legile naturii. Această contradicție este ceea ce numim "paradoxul pierderii informaţiei într-o gaură neagră".

După ce a descoperit această problemă în urmă cu 40 de ani, Hawking și-a petrecut tot restul vieții încercând să o rezolve. A murit în 2018, dar problema încă există și nu există nicio rezolvare la orizont.

Spune-ți opinia!


Gaură neagră devorând o stea-partener

Pentru a înțelege problema pierderii informaţiei în găurile negre, mai întâi trebuie să cunoașteți matematica utilizată în abordarea acestui subiect de către teoriile fizicii. Vom continua însă fără matematică, explicând problema conceptual.

Aceste teorii au toate două ingrediente. În primul rând, există ceva numit "starea sistemului", care este o descriere completă sistemului pentru care doriți să puteţi face predicţii. Într-o teorie clasică, care nu este cuantificată, starea ar fi, de exemplu, pozițiile și viteza particulelor. Pentru a descrie starea sistemului într-o teorie cuantică, ați lua în calcul funcțiile de undă.

Spune-ți opinia!

Există patru stări de agregare naturale ale materiei: starea solidă, fluidă, de gaz şi plasma (particule cu energie cinetică extremă, prezente, de exemplu, în stele). O a cincea stare de agregare a materiei, care apare la temperaturi foarte scăzute, apropiate de temperatura limită, zero absolut, şi care s-ar putea să existe doar în laborator (nu şi în stare naturală) este condensatul Bose-Einstein.

Spune-ți opinia!


Reprezentare grafică a modului de transmitere în spaţiu a undelor electromagnetice

James Clerk Maxwell a fost primul care a elaborat principiul inducției (inclusiv relațiile numerice și geometrice detaliate, pe care nu le vom prezenta aici). Legenda spune că, într-o noapte înstelată, el și-a dat seama pentru prima dată de cea mai importantă implicație a ecuațiilor sale: lumina este o undă electromagnetică, o ondulaţie care se răspândește în spaţiu, pornind de la o perturbare în câmpurile electric și magnetic. Apoi Maxwell a ieşit la plimbare cu soția sa, căreia i-a spus că este singura persoană din lume, cu excepţia lui, care știa cu adevărat ce este lumina stelelor.

Spune-ți opinia!


Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

Ideea lui Einstein a fost că gravitația nu este o forță, ci este, în fapt, un efect generat de curbura spaţiu-timpului. Materia curbează spațiu-timpul în vecinătatea sa, iar această distorsiune afectează, la rându-i, modul în care materia se mișcă în univers. Aceasta înseamnă că, potrivit lui Einstein, spațiul și timpul sunt reactive. Ele se deformează în prezența materiei și a tuturor tipurilor de energie.

Einstein a numit teoria sa „relativitatea generală”, deoarece este o generalizare a teoriei relativității speciale. Ambele se bazează pe „independența observatorului”, adică ideea că legile naturii nu ar trebui să depindă de mișcarea unui observator. Diferența dintre relativitatea generală și relativitatea specială este că în relativitatea specială spațiu-timpul este plat, ca o foaie de hârtie, în timp ce în relativitatea generală poate fi curbat.


 



Donează prin PayPal ()


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro