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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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).
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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).
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Benjamin Crowell
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.
- Detalii
- Scris de: Benjamin Crowell
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
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.
- Detalii
- Scris de: Benjamin Crowell
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.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.
Prima imagine a unei găuri negre. Imaginea nu este o fotografie, ci a fost creată cu ajutorul a multiple telescoape în cadrul proiectului EHT
Găurile negre exercită o mare fascinație deopotrivă asupra specialiștilor, simplilor iubitori de știință ori curioșilor din toată lumea. Ideea existenței unei regiuni din spațiu cu caracteristici atât de neobișnuite, cum ar fi existența unei linii (orizontul evenimentelor) care, odată trecute, nici lumina nu mai poate scăpa, ori care ar în centru o singularitate (un punct unidimensional care conţine o masă enormă într-un punct infinit de mic din spaţiu-timp) este spectaculoasă. Dar subiectul găurilor negre este însoțit de nenumărate mituri. Iată patru mituri privind găurile negre.
- Detalii
- Scris de: Iosif A.