«Ἕλληνες ἀεί παῖδες ἐστε, γέρων δέ Ἕλλην οὐκ ἔστιν» (Πλάτων, Τίμαιος, 22b).


"Ὁμολογεῖται μὲν γὰρ τὴν πόλιν ἡμῶν ἀρχαιοτάτην εἶναι καὶ μεγίστην καὶ παρὰ πᾶσιν ἀνθρώποις ὀνομαστοτάτην· οὕτω δὲ καλῆς τῆς ὑποθέσεως οὔσης,
ἐπὶ τοῖς ἐχομένοις τούτων ἔτι μᾶλλον ἡμᾶς προσήκει τιμᾶσθαι. 24. Ταύτην γὰρ οἰκοῦμεν οὐχ ἑτέρους ἐκβαλόντες οὐδ' ἐρήμην καταλαβόντες
οὐδ' ἐκ πολλῶν ἐθνῶν μιγάδες συλλεγέντες, ἀλλ' οὕτω καλῶς καὶ γνησίως γεγόναμεν ὥστ' ἐξ ἧσπερ ἔφυμεν, ταύτην ἔχοντες ἅπαντα τὸν χρόνον διατελοῦμεν,
αὐτόχθονες ὄντες καὶ τῶν ὀνομάτων τοῖς αὐτοῖς οἷσπερ τοὺς οἰκειοτάτους τὴν πόλιν ἔχοντες προσειπεῖν".
(Ἰσοκράτης, Πανηγυρικός, στίχοι 23-24).

Τα άρθρα που φιλοξενούνται στον παρόντα ιστότοπο και προέρχονται απο άλλες πηγές, εκφράζουν αποκλειστικά και μόνον τις απόψεις των συγγραφέων τους.

Καθίσταται σαφές ότι η δημοσίευση ανάρτησης, δεν συνεπάγεται υποχρεωτικά αποδοχή των απόψεων του συγγραφέως.


ΕΑΝ ΘΕΛΕΤΕ, ΑΦΗΝΕΤΕ ΤΑ ΣΧΟΛΙΑ ΣΑΣ, ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΚΑΘΕ ΑΡΘΡΟ-ΑΝΑΡΤΗΣΗ (΄κλίκ΄ στο "Δεν υπάρχουν σχόλια"). ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ.

Ακολουθήστε μας στο Facebook

Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΣΚΕΨΗΣ-ΝΟΗΤΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων
Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΣΚΕΨΗΣ-ΝΟΗΤΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων

Τετάρτη 3 Αυγούστου 2016

Πέντε (5) νοητικά πειράματα του Αϊνστάιν που άλλαξαν τη φυσική



Ανάμεσα σε άλλα χαρακτηριστικά που τον διέκριναν, ένα στοιχείο που συνέβαλε στο να διατυπώσει ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ρηξικέλευθες θεωρίες στη φυσική ήταν η εντυπωσιακή του ικανότητα να «σκηνοθετεί» στη φαντασία του καθημερινά σενάρια, για να αναλύει περίπλοκες επιστημονικές ιδέες.

Ο ίδιος αποκαλούσε αυτά τα σενάρια Gedankenexperiments, ένας όρος που στα γερμανικά σημαίνει νοητικά πειράματα, και τους απέδιδε σημαντικό ρόλο στη διατύπωση της Ειδικής και της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Μάλιστα, μερικά από αυτά τα νοητικά πειράματα χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα, για να περιγράψουν μερικές από τις πιο εντυπωσιακές ανακαλύψεις του γερμανοεβραϊκής καταγωγής φυσικού.

Σε πρόσφατο άρθρο του στο σάιτ Business Insider, ο δημοσιογράφος Ali Sundermier συνοψίζει μερικά από αυτά τα σενάρια, τα οποία έφεραν επανάσταση στην επιστήμη.

1. Φανταστείτε ότι «κυνηγάτε» μία δέσμη φωτός
Ήταν μία απορία που ο Αϊνστάιν άρχισε να σκέφτεται όταν ήταν 16 χρονών: το θα συνέβαινε αν προσπαθούσε κανείς να κινηθεί παράλληλα με μία δέσμη φωτός, καθώς αυτή διαδίδεται στον χώρο;

Αν μπορούσε να αναπτύξει ίση ταχύτητα με τη δέσμη, σκεφτόταν ο φυσικός, τότε το φως θα «πάγωνε» για τον συγκεκριμένο παρατηρητή. Κάτι που θα σημαίνει πως θα έπαυε να είναι… φως.

Τελικά, συνειδητοποίησε πως το φως δεν μπορεί να επιβραδύνει για οποιονδήποτε κινούμενο παρατηρητή, αλλά αντίθετα θα πρέπει να διατηρεί σε κάθε περίπτωση σταθερή την ταχύτητά του. Η ιδέα αυτή αποτέλεσε τη βάση πάνω στην οποία θεμελίωσε τη Γενική Σχετικότητα.

2. Φανταστείτε ότι ταξιδεύετε με ένα τρένο.
Ας υποθέσουμε πως, μία ημέρα με καταιγίδα, επιβαίνετε σε ένα τρένο που περνά με ταχύτητα από κάποιον σταθμό, στον οποίο βρίσκεται ένας ακίνητος παρατηρητής. Καποια στιγμή, ο παρατηρητής βλέπει δύο κεραυνούς να χτυπούν το τρένο, πέφτοντας ταυτόχρονα στο μπροστινό και το πίσω μέρος τους.
Καθώς εσείς κινείστε με το τρένο, μετακινείστε προς τον κεραυνό που πέφτει στο μπροστινό μέρος. Επομένως, θα τον δείτε νωρίτερα, καθώς έχει να διανύσει μικρότερη απόσταση.

Αυτό το φανταστικό σενάριο δείχνει πως ο χρόνος «κυλά» διαφορετικά για έναν ακίνητο παρατηρητή, και διαφορετικά για κάποιον που κινείται. Μία συνέπεια που έκανε τον Αϊνστάιν να διαπιστώσει πως ο χρόνος και ο χώρος είναι σχετικοί και δεν υπάρχει συγχρονικότητα. Δύο ιδέες που απορρέουν από τη Γενική Σχετικότητα.

3. Φανταστείτε πως ο δίδυμος αδερφός σας ταξιδεύει στο διάστημα.
Γνωστό ως «παράδοξο των διδύμων», στην αρχική του εκδοχή το νοητικό αυτό πείραμα διατυπώθηκε από τον Αϊνστάιν με «πρωταγωνιστές» δύο ρολόγια, και όχι δύο δίδυμους αδερφούς. Επίσης, όταν το περιέγραψε ο γερμανοεβραίος φυσικός, αναφέρθηκε σε μία πτήση με πολύ μεγάλη ταχύτητα, και όχι για ένα «ταξίδι» στο διάστημα, αφού οι πρώτες διαστημικές αποστολές έγιναν δεκαετίες αργότερα.

Ας φανταστούμε πάντως ότι έχετε έναν δίδυμο αδερφό ο οποίος κάποια στιγμή μπαίνει σε ένα διαστημόπλοιο και βάζει «πλώρη» για κάποιον μακρινό προορισμό, ταξιδεύοντας με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με την Ειδική Σχετικότητα, ο χρόνος «κυλά» για τους δυο σας με διαφορετικό ρυθμό, επομένως δεν θα γεράσετε ταυτόχρονα.

Πιο συγκεκριμένα, καθώς ο χρόνος διαστέλλεται για ένα κινούμενο σώμα, ο δίδυμος αδερφός σας θα γεράσει αργότερα. Μάλιστα, με δεδομένο ότι αυτός κινείται με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, η ηλιακή σας διαφορά θα είναι μεγάλη. Για παράδειγμα, όταν επιστρέψει στη Γη, εσείς μπορεί να είστε υπερήλικας, ενώ εκείνος να μην είναι πάνω από 40 ετών.

4. Φανταστείτε πως βρίσκεστε σε ένα ασανσέρ.
Φανταστείτε πως έχετε μπει σε ένα ασανσέρ, χωρίς να μπορείτε να δείτε ούτε καν τον τοίχο του φρεατίου ή τις πόρτες των ορόφων. Ξαφνικά, νιώθετε μία δύναμη να σας «τραβά» προς τα κάτω, με συνέπεια να πέσετε στο πάτωμα. Τι συνέβη; Μήπως για κάποιο μυστήριο λόγο αυξήθηκε η βαρύτητα που ασκεί η Γη ή μήπως ξεκίνησε το ασανσέρ να επιταχύνεται προς τα πάνω;

Στην πραγματικότητα, δεν μπορείτε να απαντήσετε, αφού τα δύο αυτά φαινόμενα προκαλούν το ίδιο αποτέλεσμα. Μία διαπίστωση που οδήγησε τον Αινστάιν στο συμπέρασμα πως δεν υπάρχει διάκριση ανάμεσα στην επιτάχυνση και τη βαρύτητα. Αυτή είναι η αρχή της ισοδυναμίας, «θεμέλιος λίθος» της Γενικής Σχετικότητας.

5. Φανταστείτε ο Θεός να έπαιζε ζάρια
Η σχολή της Κοπεγχάγης (Bohr και λοιποί) υποστήριζε ότι οι κβαντομηχανικές πιθανότητες είναι θεμελιώδεις και ότι η φύση είναι εγγενώς πιθανοκρατική. Το γιατί ένα σωματίδιο π.χ. περνάει ή όχι ένα φράγμα δυναμικού δεν οφείλεται σε κάτι που δεν γνωρίζουμε. Είναι στη φύση των πραγμάτων. Το τι θα κάνει το σωματίδιο σε κάθε συγκεκριμένο πείραμα δεν το ξέρει ούτε ο …Θεός.

Έτσι, το 1935, ο Einstein εξαπολύει την τελική του επίθεση εναντίον της κβαντομηχανικής διατυπώνοντας το παράδοξο EPR (Einstein, Podolsky, Rosen) – [Physical Review 47, 777 (1935)].

Ο Einstein επέμενε ότι ο Θεός δεν παίζει ζάρια. Αλλά αυτή τη φορά δεν είχε δίκιο. Μάλιστα, μετά από πολλά χρόνια ο Hawking ισχυρίστηκε ότι, Θεός όχι μόνο παίζει ζάρια, αλλά μερικές φορές τα ρίχνει και σε μέρη που δεν μπορούμε να τα βρούμε. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερες λεπτομέρεις ΕΔΩ


Διαβάστε επίσης για το μοναδικό μη-νοητικό πείραμα που πραγματοποίησε Einstein ΕΔΩ
 

πηγή: Κώστας Δεληγιάννης, www.naftemporiki.gr
πηγή
Διαβάστε περισσότερα... »

Κυριακή 26 Απριλίου 2015

Tι θα γινόταν αν δεν υπήρχαν σχολεία; Ένα Πείραμα Σκέψης





Μήπως χωρίς σχολείο θα μπορούσαμε να μαθαίνουμε περισσότερα και να απολαμβάνουμεπερισσότερο τη μάθηση;

Υπήρχε μία οικογένεια στην Αμερική που ζούσε απομονωμένη από τον υπόλοιπο κόσμο. Ζούσαν σαν ερημίτες, χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια για τις βασικές τους ανάγκες. Δεν είχαν ταχυδρομείο, ούτε τηλέφωνο και ζούσαν σε ένα πρόχειρα φτιαγμένο σπίτι στο πιο απομακρυσμένο μέρος του Μεξικό. Η Μαίρη είχε αποκτήσει δίδυμα με τεχνητή γονιμοποίηση, με δότη έναν φοιτητή. Ποτέ δεν αποκάλυψε την ταυτότητά τoυ.

Η Μαίρη και τα εννιάχρονα δίδυμα της, ο Λουκ και η Γκρέις, κάθονταν έξω, κοντά στη φωτιά. Της Μαίρης της άρεσε να κάθονται έξω όταν έβρεχε, ακόμη και όταν είχε κεραυνούς και αστραπόβροντα. Δεν είχε σημασία πόσο παραπονούνταν τα δίδυμα, η Μαίρη τα υποχρέωνε να κάθονται εκεί μαζί της.




Ένα βράδυ, όπως έκανε συχνά , προσπαθούσε να τα φοβίσει τα παιδιά περιγράφοντας τους πόσο τρομερό είναι το σχολείο. "Το σχολείο θέλει πολύ δουλειά, και εάν δεν τα καταφέρνετε, ο δάσκαλος σας χτυπά με ένα λουρί, σας δίνει ένα χάπι που σας κάνει να προσέχετε στο μάθημα και ίσως σας κάνει ακόμη και ηλεκτροσόκ. Ο δάσκαλος επίσης..." 

Ξαφνικά, ένας κεραυνός χτύπησε την Μαίρη, σκοτώνοντας την ακαριαία.

H Γκρέις και ο Λουκ παρέμειναν άπρακτοι για μέρες. Στο τέλος, η Γκρέις είπε, "Πρέπει να βρω κάποιον να αναλάβει τη φροντίδα μου, και θέλω να πάω στο σχολείο". Ο Λουκ παρέμεινε σιωπηλός καθώς η Γκρέις ξεκίνησε να φύγει βόρεια.

Για ώρες κοιτούσε την Γκρέις που είχε φύγει πλέον πολύ μακριά. Τελικά σηκώθηκε, έθαψε την μητέρα του στο αμμώδες έδαφος και έκλαψε.




Κοίταζε για ώρες τον τάφο. 'Ώσπου, μέσα από τα ρούχα του, έβγαλε ένα iPad. Αυτή ήταν η μία και μοναδική παραχώρηση που είχε κάνει η Μαίρη σχετικά με την τεχνολογία. Συνειδητοποίησε ότι σε έναν κόσμο γεμάτο από μεγάλες εκπαιδευτικές ιστοσελίδες, ένα iPad θα ενίσχυε πολύ την εκπαίδευση στο σπίτι τους.

Για καλή του τύχη, πριν από μια δεκαετία, η Μαίρη είχε ένα φίλο που εργαζόταν στην Apple και δώρισε στην Μαίρη ένα iPad, συμπεριλαμβανομένης και της μόνιμης δωρεάν πρόσβασης στο Internet.

Ευτυχώς είχαν ήδη φυτέψει την σοδειά τους για εκείνη την χρονιά και έτσι ο Λουκ είχε αφθονία τροφίμων, ειδικά με όλα τα κονσερβοποιημένα τρόφιμα που είχαν αποθηκεύσει, αλλά δεν μπορούσε να θυμηθεί όλα όσα χρειάζονταν για να γίνει μια καλλιέργεια επιτυχής. Έτσι έψαξε στην Google και βρήκε ότι για την καλλιέργεια καλαμποκιού για κάθε τετραγωνικό μέτρο χρειάζεται μία συγκεκριμένη ποσότητα λιπασμάτων, μία φορά την εβδομάδα, καλά ποτισμένα.

Για πολλές ώρες κάθε μέρα, χρησιμοποιούσε το iPad του για να μάθει τι μπορεί να κάνει για να επιβιώσει. Το χρησιμοποιούσε και για διασκέδαση αλλά και για μάθηση, σερφάροντας σε ιστοσελίδες που η μητέρα του του είχε επιλέξει. Για παράδειγμα, σε websites για εκμάθησε ανάγνωσης, μπορούσε να ακούει ιστορίες και να βλέπει συγχρόνως τα γράμματα στην οθόνη. Ή στο funbrain.com, όπου έπαιζε μαθηματικά παιχνίδια. 

Για παράδειγμα, σ' ενα από αυτά υποτίθεται πως ήταν μια μέλισσα που πήγαινε στα λουλούδια για επικονίαση, και λειτουργούσε επιτυχώς εφόσον έδινε τη σωστή απάντηση σε προβλήματα μαθηματικών δυσκολίας ανάλογης του επιπέδου του. Στο PBSKids.com, βελτίωσε τις γνώσεις του σχετικά με την κατασκευή ενός τρένου.

Επίσης στην Google έψαχνε όλων των ειδών τα πράγματα. Είχε δει μια πεταλούδα και αναζήτησε στην Google "πεταλούδα". Είχε παρατηρήσει ότι τα αστέρια σχημάτιζαν διάφορα σχήματα και έτσι τα αναζήτησε βάση των σχημάτων τους και έμαθε τις ονομασίες τους. Έψαξε στην Google "τσίμπημα κουνουπιού» και διαπίστωσε ότι η αλόη, η οποία υπήρχε εκεί κοντά, ανακουφίζει την φαγούρα.

Κάθε φορά που ήθελε πήγαινε βόλτες άλλοτε στο δάσος, άλλοτε στο ποτάμι και άλλοτε στη λίμνη. Ανέβαινε και στο βουνό. Βρήκε στη Google πως μπορούσε να κατασκευάσει ένα φλάουτο από μπαμπού που υπήρχαν εκεί κοντά. Σταδιακά, έμαθε να παίζει τα νανουρίσματα της μητέρας του που συνήθιζε να του τραγουδάει, δίνοντας του λίγη παρηγοριά, όταν ένιωθε μοναξιά.




Λίγες εβδομάδες αργότερα, έλαβε το πρώτο e-mail του. Ήταν από την Γκρέις. "Τα καλά νέα είναι ότι ένας αστυνομικός με βρήκε να περιφέρομαι και μου βρήκαν μια καλή ανάδοχη οικογένεια. Τα κακά νέα είναι ότι μισώ το σχολείο. Πολύ βαρετό, πάρα πολύ εύκολο ή πολύ δύσκολο, και πρέπει να κάθομαι σε μια καρέκλα όλη την ημέρα. Και γιατί θα πρέπει να μάθουμε για ένα αδιάφορο ιστορικό γεγονός ή για μία γραφική καμπύλη; Σκέφτομαι να το σκάσω και να γυρίσω πίσω. Εσύ πώς είσαι;"

Εκείνος απάντησε: "Νιώθω ενοχές που είμαι πιο ευτυχισμένος που η μαμά δεν είναι εδώ. Νιώθω ελεύθερος. Μαθαίνω και διασκεδάζω. Γύρνα πίσω. Μου λείπεις. Σε παρακαλώ να μην πεις στην κοινωνική λειτουργό που είμαι. "

Ο χρόνος πέρασε. Πέντε χρόνια αργότερα, ο Λουκ αποφάσισε ότι ήθελε να πάει στο σχολείο. Ένιωθε μόνος και εκτός αυτού, θεώρησε ότι αφού ο καθένας πηγαίνει στο σχολείο, θα πρέπει να είναι κάτι σημαντικό. Έστειλε e-mail στην Γκρέις και της ζήτησε να ρωτήσει τους θετούς της γονείς αν μπορούσαν να τον υιοθετήσουν. Έτσι και έγινε. Χωρίς να αποτελεί έκπληξη, μίσησε το σχολείο και δραπέτευσε, βάζοντας την Γκρέις να του υποσχεθεί ότι ποτέ δεν θα αποκαλύψει το μέρος στο οποίο ζούσαν.

Όταν ο Λουκ επέστρεψε στο σπίτι του, πήρε δωρεάν online μαθήματα για θέματα που τον ενδιέφεραν και αρίστευσε. Το Western Governors University του έδωσε μια πλήρη υποτροφία, με βάση κοινωνικά κριτήρια αλλά και λόγω της υψηλής του απόδοσης. Μετά την αποφοίτησή του, έγραψε στη Google λέγοντας ότι ήθελε να βοηθήσει στη δημιουργία της υπηρεσίας GoogleEd (Google Search Education page) Του απάντησαν ότι εργάζονται ήδη πάνω σε αυτό το project, αλλά τον κάλεσαν να τους επισκεφθεί. Τελικά τον προσέλαβαν ως βοηθό.

Το αποτέλεσμα
Φυσικά, μπορείτε να βρείτε πολλά κενά σε αυτήν την ιστορία. Για παράδειγμα, πολλά παιδιά δεν έχουν κίνητρο για να μάθουν επαρκώς αυτά που πρέπει χωρίς τη δομή και την καθοδήγηση του σχολείου. 

Σκοπός αυτού του άρθρου είναι να εξεταστεί η υπόθεση αν η σωστή εκπαίδευση απαιτεί σχολείο ή όχι. Δείτε τον Λουκ και την Γκρέις.

Ποιος νομίζετε ότι έμαθε περισσότερα; 

Ποιος πιστεύετε ότι θα κάνει μεγαλύτερη διαφορά στον κόσμο; 

Ποιος νομίζετε ότι είναι πιο ευτυχισμένος; 

Φυσικά το να μορφώνεται κανείς είναι βασικό, αλλά μόνο η εκπαίδευση στο σχολείο μπορεί να μην είναι επαρκής.


Περιοδικό 'Psychology Today'
Μετάφραση-Απόδοση από τα αγγλικά: Ελένη Βαφειάδου elvafiadou@yahoo.gr

Διαβάστε περισσότερα... »

Κυριακή 24 Νοεμβρίου 2013

Tα πιο διάσημα πειράματα σκέψης




Τα πειράματα δε γίνονται μόνο μέσα στα εργαστήρια, ούτε καν στον φυσικό κόσμο που μας περιβάλλει, προκαλώντας μας συνεχώς να λύσουμε τα μυστήρια του.


Τα πειράματα γίνονται μέσα στο νου των ανθρώπων πρώτα από όλα κι από κει ξεκινούν το ταξίδι τους
για να δοκιμαστούν και να εφαρμοστούν οπουδήποτε αλλού. Κάποια δε από αυτά, παραμένουν εκεί που γεννήθηκαν: στη χώρα του νου. Εκεί λοιπόν θα περιηγηθούμε διαβάζοντας τα πιο διάσημα τέτοια πειράματα σκέψης, που άλλαξαν τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο μας.

Οι μπάλες του Γαλιλαίου
Σε αντίθεση με τα όσα έχουμε διδαχτεί στο σχολείο, το πιθανότερο είναι ότι ο Γαλιλαίος δεν πετούσε μπάλες από τον πύργο της Πίζας. Εφάρμοσε το πείραμα της βαρύτητας στο εργαστήριο του νου του. Οι σύγχρονοί του στον 16ο αιώνα πίστευαν ότι τα πιο βαριά αντικείμενα πέφτουν γρηγορότερα απ” ότι τα πιο ελαφριά. 

Έτσι ο Γαλιλαίος φαντάστηκε μία βαριά μπάλα που ήταν δεμένη μέσω ενός σκοινιού με μία ελαφριά μπάλα. Θα μπορούσε η ελαφριά μπάλα να δημιουργήσει μία έλξη στη βαριά και να καθυστερήσει την πτώση της; Όχι, συμπέρανε. Θα χτυπούσαν το έδαφος ταυτόχρονα.


Η γάτα του Schrοedinger
Μία γάτα είναι κλεισμένη σε ένα καλά σφραγισμένο και μονωμένο κουτί που περιέχει ραδιενεργό υλικό, έναν μετρητή Geiger και έναν μηχανισμό που είναι ρυθμισμένος να απελευθερώνει δηλητήριο εάν χτυπήσει ένα φωτόνιο στο σύστημα. 

Σύμφωνα με τον Schrφdinger, η γάτα μέσα στο κουτί δεν είναι ούτε ζωντανή αλλά ούτε και νεκρή, αλλά υπάρχει συγχρόνως και στις δύο αυτές πιθανές καταστάσεις. Οι δύο αυτές πιθανές καταστάσεις καταρρέουν σε μία (η γάτα είναι είτε νεκρή είτε ζωντανή) μόλις παρατηρηθεί το φαινόμενο από κάποιον παρατηρητή. 

Μέχρι να γίνει όμως αυτό, η κατάσταση του συστήματος εμπεριέχει συγχρόνως και τις δύο πιθανότητες. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε το 1935 από τον Erwin Schrφdinger με στόχο να εξετάσει την κβαντική απροσδιοριστία σε ένα μακροσκοπικό φαινόμενο.

Το κινέζικο δωμάτιο του Searle
Ένας άνθρωπος βρίσκεται μόνος του μέσα σε ένα δωμάτιο. Κάποιος που βρίσκεται έξω από το δωμάτιο, του σπρώχνει κάτω από την πόρτα χαρτιά στα οποία είναι γραμμένο κείμενο στα κινέζικα. Ο άνθρωπος του δωματίου δε γνωρίζει κινέζικα, αλλά έχει ένα βιβλίο το οποίο αντιστοιχίζει τις κατάλληλες αποκρίσεις στα κινέζικα, που ταιριάζουν με τα κείμενα που εισέρχονται στο δωμάτιο. 

Έτσι, για κάθε κείμενο που λαμβάνει στέλνει έξω την κατάλληλη απάντηση. Για έναν εξωτερικό παρατηρητή, φαίνεται ότι ο άνθρωπος του πειράματος γνωρίζει κινέζικα. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε το 1980 από τον φιλόσοφο John Searle, με σκοπό να καταρρίψει τις θεωρίες που υποστήριζαν την τεχνητή νοημοσύνη. Ο επεξεργαστής ενός υπολογιστή όπως και ο άνθρωπος του πειράματος στερείται κατανόησης του τι κάνει και γι” αυτόν το λόγο δεν έχει πραγματική νοημοσύνη.


Οι χελώνες του Hawking
Το διάσημο βιβλίο του Stephen Hawking “Το χρονικό του Χρόνου” ξεκινάει με την ιστορία ενός επιστήμονα που δίνει μια διάλεξη για την αστρονομία. Τελειώνοντας την ομιλία του, μία ηλικιωμένη γυναίκα σηκώνεται και επιμένει ότι η θεωρία που πρότεινε ο επιστήμονας είναι λανθασμένη: η γη δεν είναι στρογγυλή και ούτε γυρίζει γύρω από τον ήλιο. Αντίθετα, είναι μία επίπεδη επιφάνεια που στηρίζεται στην πλάτη μιας γιγάντιας χελώνας. 

Ο επιστήμονας τη ρώτησε, που στηρίζεται η χελώνα αυτή και η γυναίκα δήλωσε ότι στηρίζεται σε μία άλλη χελώνα κι εκείνη σε μία ακόμα και ούτω καθ” εξής. Ο Stephen Hawking χρησιμοποίησε την ιστορία αυτή για να συστήσει στους κοσμολόγους να προσέχουν, ώστε να μην χρησιμοποιούν ατεκμηρίωτες θεωρίες ως αποδείξεις για άλλες θεωρίες που δε μπορούν να αποδειχθούν.


Ο Einstein και η ακτίνα του φωτός
Όταν ο Einstein ήταν 16 χρονών, φανταζόταν ότι κυνηγάει μία ακτίνα φωτός μέχρι να την πιάσει. Μόλις θα γινόταν αυτό, το κύμα του φωτός θα “πάγωνε’. Αυτό όμως ήταν απίθανο σύμφωνα με τη φυσική της εποχής του. 

Η επιμονή του αυτή να λύσει το συγκεκριμένο πρόβλημα με το κυνήγι της ακτίνας του φωτός, ήταν η αιτία που τον οδήγησε στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Ίσως αυτή η ιστορία να φαίνεται αρκετά περίεργη, για να μπορεί να δικαιολογήσει πως έγινε η σύλληψη της Θεωρίας από αυτό το νοητικό πείραμα. Οι φυσικοί εξακολουθούν να διαφωνούν σχετικά με αυτό το ζήτημα.

Οι μαϊμούδες του Borel
Παραλλαγές του νοητικού αυτού πειράματος είναι πολύ παλιές, φτάνοντας μέχρι την αρχαία Ελλάδα. Η σύγχρονη εκδοχή του θεωρήματος που αφορά το άπειρο προτάθηκε το 1913 από τον γάλλο μαθηματικό Emile Borel. 

Η υπόθεση έχει ως εξής: ένας άπειρος αριθμός από μαϊμούδες που θα χτυπούν συνεχώς τα δάχτυλά τους σε γραφομηχανές για άπειρο χρόνο, είναι σχεδόν σίγουρο ότι κάποτε θα καταφέρουν να γράψουν όλα τα έργα του Shakespeare. Φαίνεται απίθανο, γιατί ο νους μας πολύ δύσκολα μπορεί να συλλάβει την έννοια του απείρου. Αλλά από μαθηματικής απόψεως ισχύει.

Ο δαίμων του Maxwell
Το 1867 ο James Clerk Maxwell φαντάστηκε δύο θαλάμους, τον Α και τον Β, κάθε ένας από τους οποίους θα ήταν γεμάτος με αέριο στην ίδια θερμοκρασία και μεταξύ τους θα υπήρχε μία πόρτα. Ως θυρωρό στην πόρτα αυτή φαντάστηκε ένα δαίμονα, που χωρίς να παράγει ούτε καν το απειροελάχιστο έργο, θα επέτρεπε στα γρηγορότερα κινούμενα σωματίδια να περάσουν από τον Α στον Β θάλαμο και στα πιο αργά να περάσουν από τον Β στον Α. 

Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η ταχύτητα των σωματιδίων (και επομένως η θερμοκρασία) θα έχει αυξηθεί στο θάλαμο Β. Το απίθανο αυτό πείραμα σκέψης χρησιμοποιήθηκε για να στηρίξει τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο.
πηγή-forcleveronly
Διαβάστε περισσότερα... »

Κυριακή 20 Οκτωβρίου 2013

Έξι διάσημα πειράματα σκέψης: από την Αρχαία Ελλάδα στην Κβαντομηχανική


Οράτε επίσης, εδώ




Επιμέλεια: Σοφία Παπαδημητρίου

Από την Αρχαία Ελλάδα στην Κβαντομηχανική 
 ή Τι σχέση έχουν ένα κινέζικο δωμάτιο και μια γάτα με το άπειρο;




Μπορεί μια γάτα να είναι και ζωντανή και νεκρή;
Μπορεί ένας υπολογιστής να σκέπτεται;
Πώς μια χελώνα νίκησε τον Αχιλλέα σε έναν αγώνα δρόμου;


Η σειρά animation 60-Second Adventures in Thought του Open University αναδεικνύει έξι διάσημα πειράματα σκέψης σε 60 δευτερόλεπτα το καθένα. 

Στη σειρά των έξι animations, ο κωμικός Ντέιβιντ Μίτσελ παρουσιάζει και εξηγεί έξι διάσημα πειράματα σκέψης, από τους αρχαίους Έλληνες έως τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, που έχουν αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τον κόσμο. Θέματα όπως ταξιδιωτικός χρόνος, άπειρο, κβαντομηχανική και τεχνητή νοημοσύνη συμπυκνώνονται σε 60 δευτερόλεπτα και απογειώνουν τη σκέψη.


Όλα ξεκινούν από την αρχαιότητα με «Το Παράδοξο του Ζήνωνα» ή «Το Παράδοξο του Αχιλλέα και της χελώνας» (The Paradox of the Tortoise and Achilles) που διερευνά την κίνηση ως μια ψευδαίσθηση. Το Παράδοξο καταλήγει στο συμπέρασμα ότι «ο βραδύτερος ουδέποτε θα προσπεραστεί από τον ταχύτερο».

Στη συνέχεια
κατευθυνόμαστε προς τον 20ο αιώνα με πέντε διάσημα πειράματα σκέψης στη φυσική, τα μαθηματικά και την επιστήμη των υπολογιστών.



The Grandfather Paradox («Το Παράδοξο του Παππού») διερευνά τον ταξιδιωτικό χρόνο. Η ιδέα της δυνατότητας να ταξιδέψουμε προς το μέλλον ή προς το παρελθόν διέγειρε πάντα τους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. 

Το «Παράδοξο του Παππού» είναι ένα επιχείρημα που χρησιμοποιούν αρκετοί άνθρωποι για να πείσουν ότι το τα ταξίδια στο χρόνο είναι αδύνατα. Τι θα συνέβαινε αν πηγαίνατε πίσω στο χρόνο και εμποδίζατε τον παππού σας να γνωρίσει την γιαγιά σας, έτσι ώστε η μητέρα σας δεν θα γεννιόταν ποτέ; Τότε και εσείς δεν θα γεννιόσαστε και …ούτω καθ’ εξής.


Το Chinese Room («Κινέζικο Δωμάτιο») προέρχεται από το έργο του John Searle, που δημοσιεύτηκε το 1980 και διαπραγματεύεται την τεχνητή νοημοσύνη. Ένας άνθρωπος βρίσκεται μόνος του μέσα σε ένα δωμάτιο. Κάποιος που βρίσκεται έξω από το δωμάτιο, σπρώχνει χαρτιά κάτω από την πόρτα του, στα οποία είναι γραμμένο κείμενο στα κινέζικα.

Ο άνθρωπος του δωματίου δεν γνωρίζει κινέζικα, αλλά έχει ένα βιβλίο το οποίο αντιστοιχίζει τις κατάλληλες αποκρίσεις στα κινέζικα, που ταιριάζουν με τα κείμενα που εισέρχονται στο δωμάτιο. Έτσι, για κάθε κείμενο που λαμβάνει στέλνει έξω την κατάλληλη απάντηση.

Για έναν εξωτερικό παρατηρητή, φαίνεται ότι ο άνθρωπος του πειράματος γνωρίζει κινέζικα. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε από τον φιλόσοφο John Searle, με σκοπό να καταρρίψει τις θεωρίες που υποστήριζαν την τεχνητή νοημοσύνη. 
Ο επεξεργαστής ενός υπολογιστή όπως και ο άνθρωπος του πειράματος στερείται κατανόησης του έργου που εκτελεί και γι” αυτόν το λόγο δεν έχει πραγματική νοημοσύνη.

Hilbert’s paradox of the Grand Hotel («Το Άπειρο Ξενοδοχείο του Hilbert») προτάθηκε από τον Γερμανό Δαβίδ Χίλμπερτ (David Hilbert), από τους πιο σημαντικούς μαθηματικούς του 19ου και 20ου αιώνα και αντιμετωπίζει το γιγάντιο θέμα του απείρου. Το «Άπειρο Ξενοδοχείο» έχει παιδέψει πολλούς μαθηματικούς, φυσικούς ακόμα και θεολόγους. 

Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ξενοδοχείου με άπειρα δωμάτια στο οποίο έρχονται με διάφορους τρόπους άπειροι επισκέπτες, εξετάζει την έννοια του απείρου. Μια δύσκολη υπόθεση στην οποία αντιτίθενται οι αισθήσεις μας που την βλέπουν μάλλον ως αριθμό και όχι ως έννοια.




The Twin Paradox, («Το παράδοξο των δίδυμων αδελφών»), ένα αποτέλεσμα της διαστολής το χρόνου επεξηγήθηκε πρώτα από τον Paul Langevin το 1911 και εξετάζει την ειδική θεωρία της σχετικότητας. Το «Παράδοξο των Διδύμων» που περιέγραψε ο Αϊνστάιν σχετίζεται με τη θεωρία της σχετικότητας και τη διαστολή του χρόνου. 

Ο ένας αδελφός από ένα ζευγάρι διδύμων κάνει ένα ταξίδι στο διάστημα με ένα διαστημόπλοιο που κινείται με την ταχύτητα του φωτός. Όταν επιστρέφει βρίσκει τον αδελφό του, που παρέμεινε στη Γη, να έχει γεράσει περισσότερο από τον ίδιο: πώς γίνεται αυτό εφόσον βάσει της θεωρίας της διαστολής του χρόνου θα έπρεπε να τον είχε βρει νεότερο;




Schrödinger’s Cat, («Η γάτα του Σρέντιγκερ») επινοήθηκε από

τον Αυστριακό φυσικόΈρβιν Σρέντιγκερ (Erwin Schrödinger) το 1935, έναν από τους θεμελιωτές της Κβαντικομηχανικής προκειμένου να υποστηρίξει την άποψη ότι στον μικρόκοσμο υπάρχει κάτι μόνο αν παρατηρηθεί. Μία γάτα είναι κλεισμένη σε ένα καλά σφραγισμένο και μονωμένο κουτί που περιέχει ραδιενεργό υλικό, έναν μετρητή Geigerκαι έναν μηχανισμό που είναι ρυθμισμένος να απελευθερώνει δηλητήριο εάν χτυπήσει ένα φωτόνιο στο σύστημα. Σύμφωνα με τον Schrödinger, η γάτα μέσα στο κουτί δεν είναι ούτε ζωντανή, ούτε νεκρή, αλλά υπάρχει συγχρόνως και στις δύο αυτές πιθανές καταστάσεις. 

Οι δύο αυτές πιθανές καταστάσεις καταρρέουν σε μία, μόλις παρατηρηθεί το φαινόμενο από κάποιον παρατηρητή. Μέχρι να γίνει όμως αυτό, η κατάσταση του συστήματος εμπεριέχει συγχρόνως και τις δύο πιθανότητες. Το νοητικό αυτό πείραμα προτάθηκε με στόχο να εξετάσει την κβαντική απροσδιοριστία σε ένα μακροσκοπικό φαινόμενο.


Πηγές
The Open University http://www.open.ac.uk/

Maria Popova Six Famous Thought Experiments, Animated in 60 Seconds Each

Κβαντικά Παράδοξα Jim Al-Khalili

Η φυσική στο Δίκτυο http://www.physics4u.gr/5lessons/lesson5.html

Τα πιο διάσημα πειράματα σκέψης http://tech.pathfinder.gr/xpaths/x-science/295270.html
Διαβάστε περισσότερα... »

Κυριακή 15 Σεπτεμβρίου 2013

Γάτα ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή; Ναί, όταν είναι η "γάτα του Schrodinger"! (με εκτενή βιβλιογραφία - links)



Επιμέλεια - έρευνα - επεξεργασία: Δρ Δημήτρης Περδετζόγλου 


 Ποιός ήταν ο Erwin Schrödinger
Έρβιν Σρέντιγκερ - Erwin Schrodinger


Η google τίμησε στις 12.8.2013,  στα 126α γενέθλιά του, τον Έρβιν Σρέντιγκερ, διάσημο Αυστριακό Φυσικό, με το κάτωθι γράφημα (doodle). 






Ο Έρβιν Σρέντινγκερ, ο οποίος γεννήθηκε στις 12 Αυγούστου του 1887 στη Βιέννη, ήταν ένας από τους πιο καταξιωμένους επιστήμονες στον τομέα της Θεωρητικής Φυσικής, ισάξιος των Aϊνστάιν, Planck, Heisenberg, ως προς τη δημιουργία της σύγχρονης εικόνας της φύσης.



Στη διάρκεια της πανεπιστημιακής καριέρας του ασχολήθηκε με τη Στατιστική φυσική, τη Θερμοδυναμική, την Ηλεκτροδυναμική, την Κοσμολογία, τη Βιολογία, τη Φιλοσοφία, αλλά κυρίως με την Κβαντική φυσική.





Το σημαντικότερο επίτευγμα του Έρβιν Σρέντιγκερ ήταν η ανακάλυψη της περίφημης κυματικής εξίσωσης, η οποία άλλωστε φέρει και το όνομά του.



H εξίσωση Σρέντιγκερ προτάθηκε από τον αυστριακό φυσικό Έρβιν Σρέντιγκερ το 1925, για να περιγράψει τη χρονική και χωρική εξάρτηση κβαντομηχανικών συστημάτων. Παίζει κεντρικό ρόλο στην κβαντομηχανική θεωρία, με σημασία ανάλογη του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα στην κλασσική μηχανική.



Ο Σρέντινγκερ είχε πολλά και ποικίλα ενδιαφέροντα, ήδη από την εποχή της φοίτησής του στο Γυμνάσιο. Του άρεσαν οι επιστημονικές αρχές, αλλά εκτιμούσε την αυστηρή λογική της γραμματικής της παλαιάς γερμανικής γλώσσας και ποίησης.



Διατύπωσε πολλές σημαντικές φιλοσοφικές απόψεις για την επιστήμη και τον ανθρωπισμό.



Εργάστηκε ως Καθηγητής στη Ζυρίχη, όπου εγκαταστάθηκε για έξι χρόνια. Η περίοδος αυτή ήταν ίσως η πιο γόνιμη γι' αυτόν, καθώς ασχολήθηκε με πολλά θέματα Θεωρητικής Φυσικής, κυρίως με θέματα θερμότητας και θερμοδυναμικής






Ο Έρβιν Σρέντιγκερ έχει συνδεθεί άρρηκτα με τη δημιουργία και την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής. Η περίφημη κυματική του εξίσωση αποτελεί τον κεντρικό πυρήνα της συγκεκριμένης θεωρίας και εξασφάλισε στον Σρέντιγκερ μια περίοπτη θέση στην ιστορία της φυσικής.


Το 1933 τιμήθηκε με το βραβείο Nobel Φυσικής, μαζί με τον θεωρητικό φυσικό Paul Dirac.


  πηγή



πηγή


Στην καταπληκτική ευρύτητα του πνεύματος του οφείλεται η μεγάλη του δημιουργικότητα. Ασχολήθηκε εκτός από την κβαντική μηχανική και θεωρία με την ηλεκτροδυναμική, τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων και των κοσμικών ακτινοβολιών, τη στατιστική μηχανική και τη θερμοδυναμική, τη γενική θεωρία της σχετικότητας και την κοσμολογία και τέλος διεξήγαγε πρωτοπόρο διεπιστημονική έρευνα στη βιολογία.




Ο Σρέντιγκερ για να εξηγήσει θέματα της κβαντομηχανικής, πρότεινε το περίφημο πείραμα με τη γάτα, θέλοντας να δείξει ότι η κβαντική θεωρία είναι ακόμη ελλιπής.  




Το 1955 συνταξιοδοτήθηκε και απεβίωσε στις 4 Ιανουαρίου 1961 στην Βιέννη, Αυστρία



πηγή (προσαρμογή - επιλογή)


Το πείραμα του Έρβιν Σρέντιγκερ

Σε ένα θεμελιώδες επίπεδο, η κβαντοφυσική μας λέει, ότι τα σωματίδια που αποτελούν την ύλη μπορούν να υπάρχουν μόνο σε ξεχωριστές καταστάσεις. Μπορούμε, για παράδειγμα, να υπολογίσουμε τη κατεύθυνση της στροφορμής (spin) του σωματιδίου ως επάνω ή κάτω, αλλά τίποτα το ενδιάμεσο. 


Εδώ μπαίνει η αρχή της επαλληλίας κβαντικών καταστάσεων, η οποία περιγράφει κάτι το εξαιρετικό σε σχέση με τη φύση και τη συμπεριφορά της ύλης, καθώς και των δυνάμεων που ισχύουν σε υποατομικά επίπεδα. 

Η επαλληλία μας λέει, πως όταν δεν ξέρουμε σε ποια κατάσταση βρίσκεται ένα σωματίδιο, τότε αυτό βρίσκεται συγχρόνως σε κάθε πιθανή κατάσταση. Είναι παντού και πουθενά! Μέχρι να το παρατηρήσουμε… Η παρατήρηση είναι αυτή που το καθορίζει και το περιορίζει σε μια συγκεκριμένη κατάσταση ύπαρξης.


Το 1935, ο Schrodinger πρότεινε ένα νοητικό πείραμα για να δείξει πως η επαλληλία θα είχε εφαρμογή στον κανονικό κόσμο, τον δικό μας δηλαδή.

Φανταστείτε ένα δοχείο χωρίς ανοίγματα μέσα στο οποίο βρίσκεται μια γάτα. Υπάρχει ένας εξωτερικός μηχανισμός που παράγει ένα φωτόνιο, το οποίο προσκρούει σ΄ ένα ημιδιαφανές κάτοπτρο. 

Εκεί, έχει 50% πιθανότητα να διαπεράσει το κάτοπτρο και άλλη τόση να ανακλασθεί. Αν το διαπεράσει, ενεργοποιεί έναν άλλο μηχανισμό στο εσωτερικό του δοχείου που απελευθερώνει ένα δηλητήριο που σκοτώνει τη γάτα. 

Επειδή λοιπόν δεν ξέρουμε πώς το φωτόνιο θα συμπεριφερθεί, ή καλύτερα επειδή ξέρουμε πως υπάρχει ταυτόχρονα σε δυο επάλληλες και κβαντικές καταστάσεις, δεν ξέρουμε και τη μοίρα της γάτας.

Μέχρι όμως ν΄ανοίξουμε το κουτί για να δούμε τι κάνει η γάτα, σύμφωνα με την κβαντική θεωρια και τους κανόνες της, έχουμε τη λεγόμενη «υπέρθεση δύο καταστάσεων». Ο κόσμος υπάρχει στον βαθμό που υπάρχουμε κι εμείς ως μάρτυρες μιας από τις πολλές του εκδοχές και τις άπειρες διακλαδώσεις του αρχικού συμβάντος.



Και αν επεκτείνουμε τη συλλογιστική αυτή λίγο παραπέρα, όλη η ύλη που υπάρχει στο σύμπαν αποτελείται από υποατομικά σωματίδια που συμπεριφέρονται όπως περιγράφηκε παραπάνω.

Μόνο εφόσον τα παρατηρήσουμε παίρνουν μια συγκεκριμένη ιδιότητα, αυτήν δηλαδή που βλέπουμε ως ύλη γύρω μας. Άρα, μήπως η ύλη (το σύμπαν) δεν υπάρχει πραγματικά, και παίρνει υπόσταση μόνο όταν τη παρατηρούμε εμείς; Μήπως δηλαδή το σύμπαν φτιάχτηκε για εμάς και μόνο;...


Ο Έρβιν Σρέντιγκερ έχει συνδεθεί άρρηκτα με τη δημιουργία και την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής. Η περίφημη κυματική του εξίσωση αποτελεί τον κεντρικό πυρήνα της συγκεκριμένης θεωρίας και εξασφάλισε στον Σρέντιγκερ μια περίοπτη θέση στην ιστορία της φυσικής. 

Ο Σρέντιγκερ για να εξηγήσει θέματα της κβαντομηχανικής πρότεινε το περίφημο πείραμα με τη γάτα, θέλοντας να δείξει ότι η κβαντική θεωρία είναι ακόμη ελλειπής. Θεωρούσε ότι η γάτα είτε είναι ζωντανή είτε έχει πεθάνει, ανεξαρτήτως της παρατηρήσεώς μας...





πηγή (προσαρμογή - επιλογή)


Τι είναι το νοητικό πείραμα;
Το νοητικό πείραμα είναι ένα βοήθημα της σκέψης για να υποστηριχθεί, να αντικρουσθεί ή να επεξηγηθεί κάποια θεωρία. 

Έτσι κατασκευάζεται νοητικά μια κατάσταση που θα ήταν αδύνατον ή πολύ δύσκολο να υπάρξει στην πραγματικότητα, όπως, για παράδειγμα, ένα ταξίδι με την ταχύτητα του φωτός. Η χρήση των νοητικών πειραμάτων στη φιλοσοφία, αποτελεί μέρος της μεθοδολογίας που είναι γνωστή ως αναλυτική φιλοσοφία. 

Η μέθοδος που κυριαρχεί γενικά στα νοητικά πειράματα διατυπώνεται μέσω της ερώτησης «τι θα συνέβαινε εάν...;».



Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν επεξηγούσε συχνά τις ιδέες του μέσω νοητικών πειραμάτων

Ένα νοητικό πείραμα αποτελείται γενικά από τρία στάδια:
μια διατύπωση της θεωρητικής υπόθεσης
μια περιγραφή μιας εξωπραγματικής κατάστασης
μια δοκιμή της υπόθεσης

Πρέπει φυσικά να έχουμε πάντα κατά νου ότι ένα νοητικό πείραμα αποτελεί συχνά ένα παράδειγμα, και άρα δεν εξηγεί πλήρως την ιδέα από την οποία προκύπτει. 

Διάσημα νοητικά πειράματα από τον χώρο της φυσικής είναι, μεταξύ άλλων:

- το παράδοξο του τρένου στην ειδική θεωρία της σχετικότητας, στην κβαντική μηχανική. 

Και στην φιλοσοφία συναντάμε νοητικά πειράματα, για παράδειγμα:
- το δαχτυλίδι του Γύγη (επίσης του Πλάτωνα), 
- ο κακός δαίμων του Ρενέ Ντεκάρτ (Καρτέσιος)
και άλλα.

"κλίκ" επι της σελίδας, για μεγέθυνση 


"κλίκ" επι της σελίδας, για μεγέθυνση 


ΠΗΓΕΣ (Διαβάστε περισσότερα για τα "Νοητικά πειράματα"):

Η "γάτα του Schrodinger", με εικόνες






Schrödinger's Cat 4















Η προέλευση της εξίσωσης του Schrodinger.
Νέα δημοσίευση από ομάδα γερμανών και αμερικανών ερευνητών





Η εξίσωση του Schrödinger, η οποία αποτελεί έναν από τους ακρογωνιαίους λίθους της κβαντικής φυσικής, περιγράφει τι θα κάνει στο μέλλον ένα σύστημα κβαντικών αντικειμένων όπως άτομα και υποατομικά σωματίδια, βασιζόμενη στην τρέχουσα κατάστασή του.


Νέα δημοσίευση από ομάδα γερμανών και αμερικανών ερευνητών εξηγεί ότι οι φυσικοί συνήθως καταλήγουν στην εξίσωση του Σρέντιγκερ χρησιμοποιώντας μία μαθηματική «συνταγή».

Η νέα μελέτη, με επικεφαλής τον Βόλφγκανγκ Π. Σλάιχ, υποστηρίζει πως είναι δυνατόν να καταλήξουμε στην εξίσωση του Σρέντιγκερ από μία απλή μαθηματική ταυτότητα, και ότι τα εμπλεκόμενα μαθηματικά μπορούν να βοηθούσουν στην απάντηση ορισμένων θεμελιωδών ερωτημάτων πάνω σε αυτή τη σημαντική εξίσωση.

Η εξίσωση του Σρέντιγκερ, η οποία αποτελεί έναν από τους ακρογωνιαίους λίθους της κβαντικής φυσικής, περιγράφει τι θα κάνει στο μέλλον ένα σύστημα κβαντικών αντικειμένων όπως άτομα και υποατομικά σωματίδια, βασιζόμενη στην τρέχουσα κατάστασή του.

Οι κλασικές αναλογίες αυτής της εξίσωσης είναι ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα και η Χαμιλτονιανή μηχανική, που προβλέπουν πώς θα εξελιχθεί στο μέλλον ένα κλασικό σύστημα σωμάτων με δεδομένη την τρέχουσα κατάστασή του.

Παρά το γεγονός ότι η εξίσωση του Σρέντιγκερ δημοσιεύθηκε το 1926, οι συγγραφείς της νέας μελέτης εξηγούν ότι η προέλευση της εξίσωσης ακόμα δεν εκτιμάται πλήρως από πολλούς φυσικούς.              

«Η γέννηση της εξίσωσης του Σρέντιγκερ μπορεί να παρομοιαστεί με τη γέννηση ενός ποταμού. Συχνά είναι δύσκολο να προσδιορίσεις την πηγή του παρά τα διάφορα σημάδια αφετηρίας του. Στην περίπτωση της κβαντικής μηχανικής, υπάρχουν τόσα πολλά πειραματικά αποτελέσματα, ώστε αρκετά σημαντικά εγχειρίδια και βιβλία δεν επεκτείνονται στο θέμα της προέλευσης της εξίσωσης. Αντ’ αυτού, αρκούνται στους αναλογικούς κανόνες με την κλασσική μηχανική», γράφει ο Σλάιχ.

Σύμφωνα με το μέλος της ερευνητικής ομάδας Μάρλαν Ο. Σκάλι, αρκετοί φυσικοί χρησιμοποιούν την εξίσωση του Σρέντιγκερ σε όλη τους την καριέρα, χωρίς να την κατανοούν πλήρως. «Συχνά διδασκόμαστε να αντικαθιστούμε την ενέργεια με μία παράγωγο του χρόνου και την ορμή με μία παράγωγο του χώρου. Βάζοντας αυτά σε μία Χαμιλτονιανή εξίσωση για τα κλασικά δυναμικά των σωματιδίων, προκύπτει η εξίσωση του Σρέντιγκερ. Είναι κρίμα που δεν κινητοποιούμε τους μαθητές να εξερευνήσουν την ιστορία και την προέλευση της εξίσωσης», πρόσθεσε.

Ο πιο γνωστός τρόπος κατάληξης στην εξίσωση Σρέντιγκερ ήταν αυτός που αναπτύχθηκε από το Ρίτσαρντ Φέινμαν το 1948. Καμία όμως από τις πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις δεν προσφέρει ικανοποιητική εξήγηση για ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά της κβαντικής μηχανικής, τη γραμμικότητα. 

Αντίθετα με τις κλασικές εξισώσεις, που είναι μη-γραμμικές, η εξίσωση του Σρέντιγκερ είναι γραμμική, δίνοντας στην κβαντική μηχανική ορισμένα από τα μοναδικά χαρακτηριστικά της, όπως την υπέρθεση καταστάσεων.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές ανέπτυξαν μία νέα προσέγγιση, με αφετηρία την εξίσωση Hamilton-Jacobi, και έκαναν τη μετάβαση στην κβαντική μηχανική κάνοντας διάφορες επιλογές στην κλασσική κυματοσυνάρτηση και το εύρος κύματος, γραμμικοποιώντας έτσι τη μη-γραμμική συνάρτηση. Κάποιες από τις επιλογές κατέληξαν σε ισχυρότερη σύζευξη του εύρους κύματος και της φάσης, σε σχέση με την κλασσική εξίσωση.

Επειδή αυτή η σύζευξη μεταξύ πλάτους και φάσης εξασφαλίζει τη γραμμικότητα της εξίσωσης, είναι ουσιαστικά και αυτή που καθορίζει ένα κβαντικό κύμα. Στα κλασικά κύματα, η φάση καθορίζει το εύρος, αλλά όχι και το αντίστροφο, και έτσι η εξίσωση κύματος είναι μη γραμμική.

Στο μέλλον, οι φυσικοί σχεδιάζουν να επεκτείνουν αυτή την προσέγγιση, η οποία επί του παρόντος αναφέρεται αποκλειστικά σε μονά σωματίδια, στο φαινόμενο της κβαντική εμπλοκής, η οποία περιλαμβάνει πολλαπλά σωματίδια.

πηγή (προσαρμογή)


ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΜΑΘΑΙΝΟΥΜΕ ΠΑΡΑΚΑΤΩ, για:
- τον Schrodinger
- την γάτα του Schrodinger και
- την εξίσωση του Schrodinger

Διαβάστε περισσότερα... »