10 невероятни открития във физиката
Да изучаваш физиката е да изучаваш Вселената. По-точно, как работи Вселената. Без съмнение физиката е най-интересният клон на науката, защото Вселената е много по-сложна, отколкото изглежда, и съдържа всичко в нея. Понякога светът се държи много странно и може би трябва да сте истински ентусиаст, за да споделите радостта с нас за този списък. Ето десет от най-удивителните открития в съвременната физика, които са накарали много, много учени да изтръгнат главите си от години - десетилетия..
При скоростта на светлината времето спира
Според специалната теория на относителността на Айнщайн скоростта на светлината е непроменена - и е приблизително 300 000 000 метра в секунда, независимо от наблюдателя. Това само по себе си е невероятно, като се има предвид, че нищо не може да се движи по-бързо от светлината, но все пак е чисто теоретично. В специалната теория на относителността има интересна част, която се нарича "времева дилатация" и която казва, че колкото по-бързо се движите, толкова по-бавно време се движи за вас, за разлика от околната среда. Ако карате кола за един час, вие ще застарите малко по-малко, отколкото ако просто седите у дома си на компютър. Допълнителни наносекунди едва ли ще променят живота ви, но фактът остава.
Оказва се, че ако се движите със скоростта на светлината, времето обикновено ще замръзне на място? Това е така. Но преди да се опитате да станете безсмъртни, имайте предвид, че е невъзможно да се движите със скоростта на светлината, ако нямате късмет да се раждате като светлина. От техническа гледна точка движението със скоростта на светлината изисква безкрайно количество енергия..
Квантовата сложност
Току-що стигнахме до заключението, че нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината. Ами ... да и не. Въпреки че технически остава вярно, на теория има вратичка, която се намира в най-невероятния клон на физиката - в квантовата механика..
Квантовата механика по същество е изучаването на физиката на микроскопични скали, като поведението на субатомни частици. Тези видове частици са невероятно малки, но са изключително важни, защото формират градивни елементи на всичко във Вселената. Можете да ги представите като малки въртящи се електрически заредени топки. Без усложнения.
И така, имаме два електрона (субатомни частици с отрицателен заряд). Квантовото заплитане е специален процес, който свързва тези частици по такъв начин, че те стават идентични (имат еднакъв спин и такса). Когато това се случи, електроните стават идентични. Това означава, че ако промените един от тях - да речем, да промените завъртането - вторият ще реагира незабавно. Независимо от това къде се намира. Дори и да не го докоснете. Ефектът от този процес е страхотен - разбирате, че на теория тази информация (в този случай посоката на въртене) може да бъде телепортирана навсякъде във Вселената.
Гравитацията засяга светлината
Нека се върнем към светлината и да говорим за общата теория на относителността (също автор на Айнщайн). Тази теория включва концепция, известна като отклонение на светлината - пътят на светлината не винаги е директен.
Колкото и странно да звучи, то е доказано повече от веднъж. Макар светлината да няма маса, нейният път зависи от неща, които имат тази маса - като слънцето. Следователно, ако светлината от далечна звезда преминава достатъчно близо до друга звезда, тя ще я заобиколи. Как ни засяга това? Това е просто: може би тези звезди, които виждаме, са в съвсем различни места. Не забравяйте, когато следващия път, когато погледнете звездите: всичко може да бъде само игра на светлина.
Тъмна материя
Благодарение на някои теории, които вече обсъждахме, физиците имат доста точни начини за измерване на общата маса, присъстваща във Вселената. Те също имат доста точни начини за измерване на общата маса, която можем да наблюдаваме - но късмет, тези две числа не съвпадат.
Всъщност обемът на общата маса във Вселената е много по-голям от общата маса, която можем да изчислим. Физиците трябваше да търсят обяснение за това и в резултат на това се появи теория, включваща тъмна материя - загадъчна субстанция, която не излъчва светлина и заема около 95% от масата във Вселената. Въпреки че съществуването на тъмна материя не е официално доказано (защото не можем да го наблюдаваме), много доказателства говорят в полза на тъмната материя и тя трябва да съществува под една или друга форма..
Нашата Вселена се разширява бързо
Концепциите са сложни и за да разберем защо, трябва да се върнем към теорията за Големия взрив. Преди да стане популярно телевизионно шоу, теорията за Големия взрив беше важно обяснение за произхода на нашата вселена. Ако е по-просто: нашата вселена започна с експлозия. Отломките (планети, звезди и др.) Се разпространяват във всички посоки, движени от огромната енергия на експлозията. Тъй като останките са достатъчно тежки, очаквахме този взривен спред да се забави с течение на времето..
Но това не се случи. В действителност, разширяването на нашата вселена се случва по-бързо и по-бързо във времето. И това е странно. Това означава, че пространството непрекъснато расте. Единственият възможен начин да се обясни това е тъмната материя, или по-скоро тъмната енергия, която причинява това постоянно ускорение. А какво е тъмна енергия? По-добре не знаеш.
Всяка материя е енергия
Материята и енергията са само две страни на една и съща монета. Всъщност, винаги сте знаели това, ако някога сте виждали формулата E = mc2. Е е енергия, а m е маса. Количеството енергия, съдържащо се в определено количество маса, се определя чрез умножаване на масата с квадрата на скоростта на светлината..
Обяснението на това явление е доста завладяващо и се дължи на факта, че масата на обекта се увеличава, когато наближава скоростта на светлината (дори ако времето се забавя). Доказателството е доста сложно, така че можете просто да вземете дума. Погледнете атомните бомби, които превръщат сравнително малки количества материя в мощни емисии на енергия..
Духовност на телесно-вълновата система
Някои неща не са толкова ясни, колкото изглеждат. На пръв поглед частиците (например електрон) и вълните (например светлината) изглеждат напълно различни. Първите са твърди частици материя, втората са лъчи на излъчената енергия или нещо подобно. Като ябълки и портокали. Оказва се, че неща като светлина и електрони не са ограничени само до едно състояние - те могат да бъдат едновременно частици и вълни, в зависимост от това кой ги гледа..
Сериозно. Звучи смешно, но има конкретни доказателства, че светлината е вълна, а светлината е частица. Светлината е и двете. В същото време. Не някакъв посредник между две държави, а именно и двете. Върнахме се в областта на квантовата механика, а в квантовата механика Вселената я обича по този начин, а не по друг начин..
Всички обекти падат със същата скорост.
За мнозина може да изглежда, че тежките предмети падат по-бързо от светлите - това звучи разумно. Разбира се, топката за боулинг пада по-бързо от пера. Това е вярно, но не поради гравитацията - единствената причина за това е, че земната атмосфера осигурява съпротива. Още преди 400 години Галилео за първи път осъзнава, че гравитацията работи еднакво за всички обекти, независимо от техните маси. Ако повторите експеримента с топка за боулинг и перо на луната (която няма атмосфера), те ще паднат едновременно.
Квантова пяна
Е, това е всичко. В този момент можете да движите ума.
Мислите, че самото пространство е празно. Това предположение е напълно разумно - защото това е пространство, пространство. Но Вселената не толерира празнотата, затова в пространството, в пространството, в пустотата, частиците постоянно се раждат и умират. Те се наричат виртуални, но в действителност те са реални и това е доказано. Те съществуват за част от секундата, но е достатъчно дълъг, за да нарушат някои основни закони на физиката. Учените наричат това явление "квантова пяна", защото тя е страшно подобна на газови мехурчета в газирана безалкохолна напитка..
Експеримент с двойна цепка
По-горе забелязахме, че всичко може да бъде едновременно частица и вълна едновременно. Но тук е уловката: ако в ръката ви има ябълка, ние знаем точно каква е формата. Това е ябълка, а не някаква ябълка. Какво определя състоянието на частица? Отговорът е: ние.
Експеримент с два слота е просто невероятно прост и мистериозен експеримент. Това е, което е. Учените поставят екрана с два слота пред стената и изстрелват светлина през слота, така че да видим къде ще падне върху стената. Тъй като светлината е вълна, тя ще създаде определена дифракционна картина и ще видите ивици светлина, разпръснати по стената. Въпреки че имаше два слота.
Но частиците трябва да реагират по различен начин - летящи през два слота, трябва да оставят две ивици на стената точно срещу слотовете. И ако светлината е частица, защо не демонстрира това поведение? Отговорът е, че светлината ще демонстрира това поведение - но само ако искаме. Като вълна, светлината лети през двата слота едновременно, но като частица, тя ще лети само през един. Всичко, от което се нуждаем, за да превърнем светлината в частица, е да измерим всяка частица светлина (фотон), която преминава през празнината. Представете си камера, която фотографира всеки фотон, който лети през пролуката. Същият фотон не може да лети през друга пролука, без да е вълна. Интерференцията на стената ще бъде проста: две ленти светлина. Ние физически променяме резултатите от дадено събитие, просто ги измерваме, наблюдаваме.
Това се нарича "ефект на наблюдателя". И въпреки, че това е добър начин да завършим тази статия, тя дори не изплува повърхностно в невероятни неща, които физиците откриват. Има много варианти на експеримента с двойни процепи, още по-луд и интересен. Можете да ги търсите само ако не се страхувате, че квантовата механика ще ви засмуче.
