Top 10 dīvainas, bet foršas fizikas idejas

Intriģējošas intelektuālās mīklas

Tajā ir daudz interesantu ideju fizika , īpaši mūsdienu fizikā. Matērija pastāv kā enerģijas stāvoklis, bet varbūtības viļņi izplatās visā Visumā. Pati eksistence var pastāvēt tikai kā vibrācijas uz mikroskopiskām, transdimensionālām stīgām. Šeit ir dažas no interesantākajām idejām mūsdienu fizikā. Dažas no tām ir pilnīgas teorijas, piemēram, relativitātes teorijas, bet citas ir principi (pieņēmumi, uz kuriem balstās teorijas), un daži ir secinājumi, kas izdarīti, pamatojoties uz esošajām teorētiskajām sistēmām.
Tomēr visi ir patiešām dīvaini.

Viļņu daļiņu dualitāte

PASIEKA/Zinātnes foto bibliotēka/Getty Images

Vielai un gaismai vienlaikus piemīt gan viļņu, gan daļiņu īpašības. Kvantu mehānikas rezultāti skaidri parāda, ka viļņiem ir daļiņām līdzīgas īpašības un daļiņām ir viļņiem līdzīgas īpašības atkarībā no konkrētā eksperimenta. Tāpēc kvantu fizika spēj veikt matērijas un enerģijas aprakstus, pamatojoties uz viļņu vienādojumiem, kas attiecas uz daļiņas pastāvēšanas varbūtību noteiktā vietā noteiktā laikā.

Einšteina relativitātes teorija

EinšteinaRelativitātes teorija balstās uz principu, ka fizikas likumi ir vienādi visiem novērotājiem neatkarīgi no tā, kur viņi atrodas, cik ātri tie pārvietojas vai paātrinās. Šis šķietami veselā saprāta princips paredz lokalizētus efektus īpašās relativitātes teorijas veidā un definē gravitācija kā ģeometriska parādība vispārējās relativitātes teorijas formā.

Kvantu varbūtība un mērīšanas problēma

Kvantu fizika ir matemātiski definēts ar Šrēdingera vienādojumu, kas attēlo varbūtība par daļiņu, kas tiek atrasta noteiktā punktā. Šī varbūtība ir sistēmas pamatā, nevis tikai nezināšanas rezultāts. Tomēr, kad mērījums ir veikts, jums ir noteikts rezultāts.

Mērīšanas problēma ir tāda, ka teorija pilnībā neizskaidro, kā mērīšanas akts faktiski izraisa šīs izmaiņas. Mēģinājumi atrisināt problēmu ir radījuši dažas intriģējošas teorijas.

Heizenberga nenoteiktības princips

Fiziķis Verners Heizenbergs izstrādāja Heizenberga nenoteiktības principu, kas saka, ka, mērot kvantu sistēmas fizisko stāvokli, sasniedzamās precizitātes apjomam ir fundamentāls ierobežojums.

Piemēram, jo ​​precīzāk jūs izmērāt daļiņas impulsu, jo mazāk precīzs ir tās pozīcijas mērījums. Atkal, Heisenberga interpretācijā, tā nebija tikai mērījumu kļūda vai tehnoloģisks ierobežojums, bet gan faktisks fiziskais ierobežojums.

Kvantu sapīšanās un nelokalitāte

Kvantu teorijā noteiktas fiziskās sistēmas var “sapīties”, kas nozīmē, ka to stāvokļi ir tieši saistīti ar cita objekta stāvokli kaut kur citur. Kad tiek mērīts viens objekts un Šrēdingera viļņu funkcija sabrūk vienā stāvoklī, otrs objekts sabrūk atbilstošajā stāvoklī ... neatkarīgi no tā, cik tālu objekti atrodas (t.i., nelokalitāte).

Einšteins, kurš šo kvantu samezglošanos nosauca par 'baidīgu darbību no attāluma', izgaismoja šo koncepciju ar savu EPR paradokss .

Vienotā lauka teorija

Vienotā lauka teorija ir teorijas veids, kas mēģina saskaņot kvantu fiziku ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju.

Ir vairākas īpašas teorijas, kas ietilpst vienotā lauka teorijā, tostarp Kvantu gravitācija , Stīgu teorija / Superstīgu teorija / M-teorija un Loop Quantum Gravity

Lielais sprādziens

Kad Alberts Einšteins izstrādāja Vispārējās relativitātes teoriju, tā paredzēja iespējamo Visuma paplašināšanos. Džordžs Lemaitre domāja, ka tas norāda, ka Visums sākās vienā punktā. Nosaukumu 'Lielais sprādziens' deva Freds Hoils, ņirgājoties par teoriju radio pārraides laikā.

1929. gadā Edvīns Habls atklāja a sarkanā nobīde tālās galaktikās, norādot, ka tās attālinās no Zemes. Kosmiskā fona mikroviļņu starojums, kas atklāts 1965. gadā, atbalstīja Lemaitre teoriju.

Tumšā viela un tumšā enerģija

Pāri astronomiskajiem attālumiem, vienīgais nozīmīgais fizikas pamatspēks ir gravitācija. Tomēr astronomi atklāj, ka viņu aprēķini un novērojumi gluži nesakrīt.

Teorētiski tika uzskatīts, ka neatklāta matērijas forma, ko sauc par tumšo matēriju, to laboja. Jaunākie pierādījumi apstiprina tumšā matērija .

Citi darbi norāda, ka varētu pastāvēt a tumšā enerģija , arī.

Pašreizējie aprēķini liecina, ka Visums 70% sastāv no tumšās enerģijas, 25% no tumšās vielas un tikai 5% no Visuma ir redzama matērija vai enerģija.

Kvantu apziņa

Mēģinot atrisināt mērījumu problēmu kvantu fizikā (skatīt iepriekš), fiziķi bieži saskaras ar apziņas problēmu. Lai gan lielākā daļa fiziķu cenšas apiet šo problēmu, šķiet, ka pastāv saikne starp apzinātu eksperimenta izvēli un eksperimenta iznākumu.

Daži fiziķi, īpaši Rodžers Penrouzs, uzskata, ka pašreizējā fizika nevar izskaidrot apziņu un ka pašai apziņai ir saikne ar dīvaino kvantu valstību.

Antropiskais princips

Jaunākie pierādījumi liecina, ka, ja Visums tikai nedaudz atšķirtos, tas nepastāvētu pietiekami ilgi, lai attīstītos dzīvība. Izredzes uz Visumu, kurā mēs varam pastāvēt, ir ļoti mazas, pamatojoties uz nejaušību.

Pretrunīgi vērtētais antropiskais princips nosaka, ka Visums var pastāvēt tikai tā, lai varētu rasties dzīvība, kuras pamatā ir ogleklis.

Lai arī antropiskais princips ir intriģējošs, tas ir vairāk filozofiska nekā fiziska teorija. Tomēr antropiskais princips rada intriģējošu intelektuālu mīklu.