Top 10 dziwnych, ale fajnych pomysłów na fizykę

Intrygujące łamigłówki intelektualne

Ciekawych pomysłów jest wiele fizyka , zwłaszcza we współczesnej fizyce. Materiał istnieje jako stan energii, podczas gdy fale prawdopodobieństwa rozchodzą się po całym wszechświecie. Sama egzystencja może istnieć tylko jako wibracje na mikroskopijnych, międzywymiarowych strunach. Oto niektóre z najciekawszych z tych pomysłów we współczesnej fizyce. Niektóre są w pełni rozwiniętymi teoriami, takimi jak teoria względności, ale inne są zasadami (założeniami, na których budowane są teorie), a niektóre są wnioskami wyciągniętymi na podstawie istniejących ram teoretycznych.
Wszystkie jednak są naprawdę dziwne.

Dualizm cząstek falowych

PASIEKA/naukowa biblioteka zdjęć/Getty Images

Materia i światło mają jednocześnie właściwości fal i cząstek. Wyniki mechaniki kwantowej jasno pokazują, że fale wykazują właściwości podobne do cząstek, a cząstki wykazują właściwości podobne do fal, w zależności od konkretnego eksperymentu. Fizyka kwantowa jest zatem w stanie tworzyć opisy materii i energii na podstawie równań falowych, które odnoszą się do prawdopodobieństwa istnienia cząstki w określonym miejscu w określonym czasie.

Teoria względności Einsteina

Einsteinateoria względności opiera się na zasadzie, że prawa fizyki są takie same dla wszystkich obserwatorów, niezależnie od tego, gdzie się znajdują i jak szybko się poruszają lub przyspieszają. Ta pozornie zdroworozsądkowa zasada przewiduje zlokalizowane efekty w postaci szczególnej teorii względności i definiuje grawitacja jako zjawisko geometryczne w postaci ogólnej teorii względności.

Prawdopodobieństwo kwantowe i problem pomiaru

Fizyka kwantowa jest zdefiniowany matematycznie równaniem Schroedingera, które przedstawia prawdopodobieństwo cząstki znalezionej w pewnym momencie. To prawdopodobieństwo jest fundamentalne dla systemu, a nie tylko wynikiem ignorancji. Jednak po dokonaniu pomiaru masz ostateczny wynik.

Problem z pomiarami polega na tym, że teoria nie wyjaśnia całkowicie, w jaki sposób czynność pomiaru faktycznie powoduje tę zmianę. Próby rozwiązania problemu doprowadziły do ​​kilku intrygujących teorii.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Fizyk Werner Heisenberg opracował zasadę nieoznaczoności Heisenberga, która mówi, że podczas pomiaru stanu fizycznego układu kwantowego istnieje fundamentalna granica precyzji, jaką można osiągnąć.

Na przykład, im dokładniej mierzysz pęd cząstki, tym mniej dokładny jest pomiar jej położenia. Ponownie, w interpretacji Heisenberga, nie był to tylko błąd pomiaru czy ograniczenie technologiczne, ale rzeczywista granica fizyczna.

Splątanie kwantowe i nielokalność

W teorii kwantowej pewne układy fizyczne mogą się „splątać”, co oznacza, że ​​ich stany są bezpośrednio związane ze stanem innego obiektu w innym miejscu. Kiedy jeden obiekt jest mierzony, a funkcja falowa Schroedingera zapada się do jednego stanu, drugi obiekt zapada się do odpowiedniego stanu ... bez względu na to, jak daleko znajdują się obiekty (tj. Nielokalność).

Einstein, który nazwał to splątanie kwantowe „upiornym działaniem na odległość”, oświetlił tę koncepcję swoim Paradoks EPR .

Zunifikowana teoria pola

Zunifikowana teoria pola jest rodzajem teorii, która próbuje pogodzić fizykę kwantową z teorią ogólnej teorii względności Einsteina.

Istnieje kilka szczegółowych teorii, które wchodzą w zakres zunifikowanej teorii pola, w tym: Grawitacja kwantowa , Teoria strun / teoria superstrun / teoria M i Pętla Kwantowa Grawitacja

Big Bang

Kiedy Albert Einstein rozwinęła teorię ogólnej teorii względności, przewidziała możliwą ekspansję wszechświata. Georges Lemaitre uważał, że wskazuje to na początek wszechświata w jednym punkcie. Nazwę „Big Bang” nadał Fred Hoyle, kpiąc z teorii podczas audycji radiowej.

W 1929 roku Edwina Hubble'a odkrył przesunięcie ku czerwieni w odległych galaktykach, co wskazuje, że oddalają się od Ziemi. Promieniowanie mikrofalowe tła kosmicznego, odkryte w 1965 r., potwierdziło teorię Lemaitre'a.

Ciemna materia i ciemna energia

W odległościach astronomicznych jedyny znaczący fundamentalna siła fizyki jest grawitacja. Astronomowie uważają jednak, że ich obliczenia i obserwacje nie do końca pasują do siebie.

Aby rozwiązać ten problem, opracowano teorię niewykrytej formy materii, zwanej ciemną materią. Najnowsze dowody wspierają Ciemna materia .

Inne prace wskazują, że może istnieć ciemna energia , również.

Aktualne szacunki mówią, że Wszechświat składa się w 70% z ciemnej energii, 25% z ciemnej materii i tylko 5% wszechświata to widzialna materia lub energia.

Świadomość Kwantowa

Próbując rozwiązać problem pomiaru w fizyce kwantowej (patrz wyżej), fizycy często napotykają problem świadomości. Chociaż większość fizyków stara się ominąć ten problem, wydaje się, że istnieje związek między świadomym wyborem eksperymentu a wynikiem eksperymentu.

Niektórzy fizycy, w szczególności Roger Penrose, uważają, że obecna fizyka nie potrafi wyjaśnić świadomości i że sama świadomość ma związek z dziwną sferą kwantową.

Zasada antropiczna

Ostatnie dowody pokazują, że gdyby wszechświat był nieco inny, nie istniałby wystarczająco długo, aby mogło powstać jakiekolwiek życie. Szanse wszechświata, w którym możemy istnieć, są bardzo małe, oparte na przypadku.

Kontrowersyjna zasada antropiczna głosi, że wszechświat może istnieć tylko w taki sposób, aby mogło powstać życie oparte na węglu.

Zasada antropiczna, choć intrygująca, jest bardziej teorią filozoficzną niż fizyczną. Mimo to Zasada Antropiczna stanowi intrygującą intelektualną zagadkę.