10 geriausių keistų, bet šaunių fizikos idėjų

Intriguojantys intelektualiniai galvosūkiai

Yra daug įdomių idėjų fizika , ypač šiuolaikinėje fizikoje. Reikalas egzistuoja kaip energijos būsena, o tikimybių bangos pasklinda po visatą. Pati egzistencija gali egzistuoti tik kaip mikroskopinių, trans-dimensinių stygų virpesiai. Štai keletas įdomiausių iš šių idėjų šiuolaikinėje fizikoje. Kai kurios iš jų yra visapusiškos teorijos, pvz., reliatyvumo teorija, tačiau kitos yra principai (prielaidos, kuriomis grindžiamos teorijos), o kai kurios yra išvados, padarytos remiantis esamomis teorinėmis sistemomis.
Tačiau viskas yra tikrai keista.

Bangos dalelių dvilypumas

PASIEKA/Science Photo Library/Getty Images

Medžiaga ir šviesa vienu metu turi tiek bangų, tiek dalelių savybių. Kvantinės mechanikos rezultatai aiškiai parodo, kad bangos pasižymi dalelėmis, o dalelės – bangomis, priklausomai nuo konkretaus eksperimento. Todėl kvantinė fizika gali sudaryti medžiagos ir energijos aprašymus, pagrįstus bangų lygtimis, kurios yra susijusios su tikimybe, kad dalelė egzistuoja tam tikroje vietoje tam tikru metu.

Einšteino reliatyvumo teorija

EinšteinoReliatyvumo teorija remiasi principu, kad fizikos dėsniai yra vienodi visiems stebėtojams, nepriklausomai nuo to, kur jie yra, kaip greitai jie juda ar įsibėgėja. Šis iš pažiūros sveiko proto principas numato lokalizuotus efektus specialiosios reliatyvumo teorijos pavidalu ir apibrėžia gravitacija kaip geometrinis reiškinys bendrosios reliatyvumo teorijos pavidalu.

Kvantinė tikimybė ir matavimo problema

Kvantinė fizika matematiškai apibrėžiamas pagal Schroedingerio lygtį, kuri vaizduoja tikimybė tam tikrame taške randama dalelė. Ši tikimybė yra esminė sistemai, o ne tik nežinojimo rezultatas. Tačiau atlikę matavimą gausite aiškų rezultatą.

Matavimo problema yra ta, kad teorija nevisiškai paaiškina, kaip matavimo veiksmas iš tikrųjų sukelia šį pokytį. Bandymai išspręsti problemą paskatino keletą intriguojančių teorijų.

Heisenbergo neapibrėžtumo principas

Fizikas Werneris Heisenbergas sukūrė Heisenbergo neapibrėžtumo principą, kuriame teigiama, kad matuojant kvantinės sistemos fizinę būseną yra esminė tikslumo, kurį galima pasiekti, riba.

Pavyzdžiui, kuo tiksliau išmatuojate dalelės impulsą, tuo tikslesnis yra jos padėties matavimas. Vėlgi, Heisenbergo aiškinimu, tai buvo ne tik matavimo klaida ar technologinis apribojimas, bet ir faktinė fizinė riba.

Kvantinis įsipainiojimas ir nelokalumas

Kvantinėje teorijoje tam tikros fizinės sistemos gali „susipainioti“, o tai reiškia, kad jų būsenos yra tiesiogiai susijusios su kito objekto būkle kažkur kitur. Kai matuojamas vienas objektas, o Schroedingerio bangos funkcija sugriūna į vieną būseną, kitas objektas patenka į atitinkamą būseną ... nesvarbu, kaip toli objektai yra (t. y. nelokalumas).

Einšteinas, pavadinęs šį kvantinį susipynimą „baisu veiksmu per atstumą“, šią koncepciją nušvietė savo EPR paradoksas .

Vieningo lauko teorija

Vieningo lauko teorija yra teorijos rūšis, kuri bando suderinti kvantinę fiziką su Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija.

Yra keletas konkrečių teorijų, kurios patenka į vieningos lauko teorijos antraštę, įskaitant Kvantinė gravitacija , Stygų teorija / Superstygų teorija / M-teorija ir kilpos kvantinė gravitacija

Didysis sprogimas

Kada Albertas Einšteinas sukūrė Bendrosios reliatyvumo teoriją, ji numatė galimą visatos plėtimąsi. Georgesas Lemaitre'as manė, kad tai rodo, kad visata prasidėjo viename taške. Pavadinimą „Didysis sprogimas“ suteikė Fredas Hoyle'as, tyčiodamasis iš teorijos per radijo transliaciją.

1929 m. Edvinas Hablas atrado a raudonasis poslinkis tolimose galaktikose, o tai rodo, kad jos tolsta nuo Žemės. Kosminė foninė mikrobangų spinduliuotė, atrasta 1965 m., patvirtino Lemaitre'o teoriją.

Tamsioji medžiaga ir tamsioji energija

Per astronominius atstumus, vienintelis reikšmingas pagrindinė fizikos jėga yra gravitacija. Tačiau astronomai pastebi, kad jų skaičiavimai ir stebėjimai nevisiškai sutampa.

Teoriškai buvo sukurta neaptikta materijos forma, vadinama tamsiąja medžiaga. Naujausi įrodymai patvirtina Juodoji medžiaga .

Kiti darbai rodo, kad gali egzistuoti a tamsioji energija , taip pat.

Dabartiniais skaičiavimais, visatoje 70 % tamsiosios energijos, 25 % tamsiosios medžiagos ir tik 5% visatos yra matoma materija arba energija.

Kvantinė sąmonė

Bandydami išspręsti matavimo problemą kvantinėje fizikoje (žr. aukščiau), fizikai dažnai susiduria su sąmonės problema. Nors dauguma fizikų bando apeiti šią problemą, atrodo, kad yra ryšys tarp sąmoningo eksperimento pasirinkimo ir eksperimento rezultato.

Kai kurie fizikai, ypač Rogeris Penrose'as, mano, kad dabartinė fizika negali paaiškinti sąmonės ir kad pati sąmonė yra susijusi su keista kvantine sfera.

Antropinis principas

Naujausi įrodymai rodo, kad jei visata būtų šiek tiek kitokia, ji neegzistuotų pakankamai ilgai, kad išsivystytų jokia gyvybė. Tikimybė, kad visata, kurioje galime egzistuoti, yra labai maža, pagrįsta atsitiktinumu.

Prieštaringai vertinamas antropinis principas teigia, kad visata gali egzistuoti tik taip, kad galėtų atsirasti anglies pagrindu sukurta gyvybė.

Antropinis principas, nors ir intriguojantis, yra labiau filosofinė nei fizinė teorija. Vis dėlto antropinis principas kelia intriguojančią intelektualinę galvosūkį.