Archive for Νοέμβριος 2015

ερωτεύσιμο φως

28/11/2015

Στις αρχές του 20ου αιώνα το άτομο θεωρούνταν μικρογραφία του ηλιακού συστήματος, με τα συστατικά του να γυρίζουν με την ακρίβεια ενός ρολογιού. Όμως αυτό ήταν πλάνη. Στην πραγματικότητα ο κόσμος του ατόμου είναι μυστηριώδης και χαοτικός. Ένα σωματίδιο όπως το ηλεκτρόνιο δε φαίνεται να ακολουθεί καμιά συγκεκριμένη τροχιά. Τη μια στιγμή βρίσκεται εδώ και την επόμενη εκεί.

Το βασικό χαρακτηριστικό της κβαντικής θεωρίας είναι η αβεβαιότητα, η οποία φαίνεται πως είναι εγγενής ιδιότητα της φύσης. Ακριβείς νόμοι εφαρμόζονται μόνο στα μακροσκοπικά αντικείμενα. Στην περίπτωση των ατόμων ισχύουν οι νόμοι της ρουλέτας.

Σύμφωνα με την αρχή της αβεβαιότητας, όπως αυτή διατυπώθηκε από τον Χάιζενμπεργκ, δεν μπορούμε να ξέρουμε ταυτόχρονα τη θέση και την ταχύτητα ενός ατόμου ή ηλεκτρονίου ή κάποιου άλλου σωματιδίου. Και όχι μόνο δεν μπορούμε να τα ξέρουμε αλλά η ίδια η ιδέα ενός ατόμου σε μια συγκεκριμένη θέση και με ορισμένη ταχύτητα δεν έχει κανένα νόημα.

Σύμφωνα με τον Μπορ, ο ασαφής και νεφελώδης κόσμος του ατόμου γίνεται συγκεκριμένη σαφής πραγματικότητα τη στιγμή που θα παρατηρηθεί. Όταν το άτομο δεν παρατηρείται δεν είναι πράγμα αλλά φάντασμα. Υλοποιείται μόνο με την παρατήρηση.

Αν υπάρχει μια μυστηριώδης -στιγμιαία- αλλά και ταχύτερη από το φως -εξ αποστάσεως- δράση των φωτονίων που συνδέονται αρχικά, μήπως αυτή επεκτείνεται και σε όλα τα γνωστά σωματίδια;
Γιατί σύμφωνα με τη σύγχρονη θεωρία για τη γένεση του Σύμπαντος, όλα τα σωματίδια ύλης και ενέργειας που ανιχνεύονται σήμερα είχαν μια κοινή αρχή: τη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε το Σύμπαν.

Μήπως αυτό σημαίνει ότι δύο κβαντικά σωματίδια που βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές αποτελούν μία και μοναδική φυσική οντότητα; Ή μήπως ότι υπάρχει μια κρυφή σχέση ανάμεσα σε όλα τα σωματίδια του Σύμπαντος;

e4a95-an-icy-gaze-into-the-big-bang

http://autochthonesellhnes.blogspot.gr/2015/01/blog-post_23.html
Δύο φωτόνια που είχαν μια κοινή αρχή διατηρούν πάντοτε μια μυστική σχέση. Αλληλεπιδρούν όσο και αν βρίσκονται σε απόσταση.

Ας δούμε και το επόμενο πείραμα που αγγίζει τα όρια της επιστημονικής φαντασίας:

σάρωση0337

η φωτογραφία είναι από το βιβλίο «ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ», Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε από τον καθηγητή Γιανούα Σιχ και τους συνεργάτες του και ονομάζεται πείραμα φασματικής εικόνας. Τα εναγκαλισμένα φωτόνια διαχωρίζονται από έναν πολωτικό διαχωριστή δέσμης. Το φωτόνιο που πηγαίνει προς τα πάνω συναντάει ένα φίλτρο με ένα άνοιγμα. Το άνοιγμα έχει τη μορφή των γραμμάτων UMBC (δηλαδή: University of Meryland, Baltimore County). Κάποια από τα φωτόνια δεν καταφέρνουν να περάσουν, αλλά εκείνα που περνούν από τα ανοίγματα-γράμματα εντοπίζονται από έναν ανιχνευτή D1. Τα κάτω φωτόνια -τα δίδυμα- φτάνουν στον ανιχνευτή D2. Οι δύο ανιχνευτές είναι συνδεδεμένοι μέσω ενός μετρητή σύμπτωσης. Οι επιστήμονες παρατηρούν πως τα κάτω φωτόνια σχηματίζουν τη φασματική εικόνα του UMBC στο πέτασμα, όπως φαίνεται παρακάτω:

σάρωση0336

η φωτογραφία είναι από το βιβλίο «ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ», Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

Πράγματι ο συνδυασμός των παραδόξων της κβαντικής θεωρίας με την ταχύτατα αναπτυσσόμενη Επιστήμη της Πληροφορίας οδηγεί ορισμένους να ονειρεύονται την ημέρα που ένα βιβλίο ή ακόμη και ένας ζωντανός οργανισμός, θα «τηλεμεταφέρεται» χωρίς διαστημόπλοια έως και έτη φωτός μακριά. Αρκεί, λένε αυτοί οι μάλλον ουτοπικοί οραματιστές, να εκμεταλλευτούμε στο έπακρο τη συσχέτιση των φωτονίων. Μέσω αυτής παρέχεται η δυνατότητα να μεταφέρεται ακαριαία κάθε πληροφορία και, συνεπώς, όλες οι πληροφορίες που συνιστούν τα άτομα του ανθρώπου. Το αρχικό πρωτότυπο θα αντιγράφεται έτσι κατά βούλησιν και όπου επιθυμούμε!
Αυτά όμως ανήκουν -αν ανήκουν καν- στο πολύ μακρινό μέλλον. Εκείνο που προέχει για την ώρα είναι η αναμφισβήτητη απόδειξη ότι το φως διαθέτει μία ακόμα συγκλονιστική πλευρά: δύο φωτόνια, που είχαν μια κοινή αρχή, διατηρούν πάντοτε μια ανομολόγητη και μυστική σχέση. Συμπάσχουν και αλληλεπιδρούν, όσο και αν τα χωρίζει η απόσταση. Μοιάζει να τα συνδέει ένας ακατάλυτος ερωτικός δεσμός, μια επικοινωνία χωρίς όρια. Πριν από οτιδήποτε άλλο, το βαθύ αυτό μυστικό και η σημασία του απαιτούν τη σκέψη και τη σιωπή μας.

ΓΙΩΡΓΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «Η ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

i-kbantiki-tilemetafora-egine-pragmatikotita

http://www.naftemporiki.gr

Επιστήμονες έχουν ήδη ανακοινώσει κβαντικές τηλεμεταφορές δεδομένων σε αποστάσεις άνω των 100 χιλιομέτρων μέσω δικτύου οπτικών ινών.

Όταν μιλάμε για τηλεμεταφορά δεν εννοούμε μεταφορά κάθε είδους υλικού από το ένα μέρος στο άλλο, όπως συμβαίνει στις ταινίες επιστημονικής φαντασίας. Η κβαντική τηλεμεταφορά περιλαμβάνει την καταγραφή των ουσιωδών πληροφοριών για κάτι, την «κβαντική κατάσταση» του, για να το αναδημιουργήσει ακριβώς σε κάποιο άλλο μέρος.
από το http://isxys.blogspot.com/2015/09/100.html

quantum_teleportation2

http://physicsgg.me
Επιστήμονες ανακοίνωσαν την επίτευξη τηλεμεταφοράς σε απόσταση 143 χιλιομέτρων μεταξύ των Καναρίων νήσων Λας Πάλμας και Τενερίφη.

Επιστήμονας από άλλη ομάδα που κάνει πειράματα τηλεμεταφοράς δηλώνει:  η τηλεμεταφορά αφορά κατά βάση την κατάσταση ενός σωματιδίου. «Εφόσον πιστεύει κανείς ότι δεν είμαστε παρά μια συλλογή ατόμων συνενωμένων με ένα συγκεκριμένο τρόπο, θεωρητικά φαίνεται δυνατό να τηλεμεταφέρουμε τους εαυτούς μας από το ένα μέρος στο άλλο. Πρακτικά, κάτι τέτοιο θα είναι πολύ απίθανο, αλλά το να πούμε ότι ποτέ δεν θα γίνει, αυτό θα ήταν επικίνδυνο. Δεν θα το απέκλεια, επειδή κανείς θεμελιώδης φυσικός νόμος δεν το εμποδίζει. Αν όμως συμβεί ποτέ, θα είναι στο μακρινό μέλλον.
από το http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=601289

18560991_Star_Trek_style_teleportation_could_be_possible_in_future_says_physicist.limghandler

http://www.tanea.gr/news/world

Για να τηλεμεταφέρεις έναν άνθρωπο θα πρέπει να είσαι σε θέση να «σκανάρεις» και να μετρήσεις όλες τις βασικές ιδιοκαταστάσεις (θέση, ορμή, ιδιοστροφορμή κ.α.) του συνόλου των σωματιδίων του ανθρώπινου σώματος, σε μία δεδομένη χρονική στιγμή και να αποθηκεύσεις την πληροφορία αυτή σε ικανό αποθηκευτικό χώρο. Πιο συγκεκριμένα, εκτιμάται ότι θα απαιτούνταν 10^22 GB (gigabyte) ή μία στίβα σημερινών σκληρών δίσκων, τοποθετημένων ο ένας δίπλα στον άλλον, με μήκος περί τα 20 έτη φωτός. Δηλαδή 4,8 φορές πιο μακριά από το πιο κοντινό άστρο στον Ήλιο, το Proxima Centauri. Ένα ακόμη πιο σημαντικό εμπόδιο είναι πως η τεχνολογία για να πραγματοποιηθούν όλες αυτές οι ταυτόχρονες μετρήσεις για κάθε σωματίδιο δεν υπάρχει. Ίσως την έχει κάποιος προηγμένος εξωγήινος πολιτισμός, αλλά όχι εμείς στον πλανήτη Γη. Αντιλαμβάνεσαι το αδιανότητο του πράγματος για τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα;
από το http://www.lifo.gr/team/lab/40997

Η κβαντική τηλεμεταφορά μέχρι προσφάτως ήταν μόνο ένα νοητικό πείραμα, μια ιδέα η οποία δεν είχε ποτέ δοκιμαστεί επιτυχώς στον πραγματικό κόσμο. Αλλά το 1997, δύο ομάδες επιστημόνων πέτυχαν να πραγματοποιήσουν το όνειρο της τηλεμεταφοράς μιας κβαντικής κατάστασης ενός σωματιδίου.
Η κβαντική τηλεμεταφορά είναι ένας τρόπος να μεταφερθεί η κατάσταση ενός σωματιδίου σε ένα δεύτερο σωματίδιο, το οποίο μπορεί να βρίσκεται μακριά, τηλεμεταφέροντας αποτελεσματικώς  το αρχικό σωματίδιο σε μια άλλη τοποθεσία.

Η τηλεμεταφορά είναι η πιο συγκλονιστική εφαρμογή του φαινομένου του εναγκαλισμού που μπορούμε να φανταστούμε.

Μπορεί η τηλεμεταφορά να επεκταθεί σε μεγαλύτερα αντικείμενα, όπως είναι οι άνθρωποι; Οι φυσικοί, γενικώς, διστάζουν να απαντήσουν σε μια τέτοια ερώτηση, θεωρώντας ότι ξεπερνάει την εμβέλεια της σημερινής φυσικής και, ίσως, ανήκει στο πεδίο της επιστημονικής φαντασίας.

Η απάντηση στην ερώτηση ως προς το πώς η τηλεμεταφορά ενός ατόμου θα μπορούσε να λάβει χώρα, μπορεί να επαναδιατυπωθεί με τη μορφή της εξής ερώτησης: Είναι ένας άνθρωπος το σύνολο πολλών βασικών στοιχείων, το καθένα με τη δική του κυματοσυνάρτηση  ή ένα και μόνο μακροαντικείμενο με μία και μόνη κυματοσυνάρτηση (πολύ μικρού μήκους κύματος);

ΑΜΙΡ ΑΞΕΛ «ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ»
Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

Κάπου εδώ τελειώνει το αφιέρωμά μας στο φως. Ελπίζουμε να ήταν ενδιαφέρουσα η προσέγγιση και -κυρίως- κατανοητή στους αναγνώστες μας. Η αλήθεια είναι πως αρκετές φορές «τσαλαβουτήσαμε σε βαθιά νερά», τι να κάνουμε, όπως γράφει και ένα βιβλίο της βιβλιογραφίας μας «αν κάτι αξίζει να γίνει, αξίζει να γίνει έστω και με κακό τρόπο».

Για το επόμενο διάστημα το μπλοκ θα παραμείνει ανενεργό, μέχρι να βρεθεί -ελπίζουμε σύντομα- ένα θέμα εξίσου ερωτεύσιμο με το φως ή το ρεμπέτικο.
Καλό χειμώνα σε όλους.

 

Advertisements

φως που αγκαλιάζει

27/11/2015

Η Κβαντομηχανική είναι ο πιο παράξενος τομέας ολόκληρης της επιστήμης.

Η Κβαντομηχανική ασχολείται με τα βασικά σωματίδια της ύλης: άτομα, μόρια, νετρόνια, πρωτόνια, ηλεκτρόνια, κουάρκς καθώς επίσης και φωτόνια.

Σε αυτό το επίπεδο όλοι οι γνωστοί σε εμάς κανόνες της φύσης παύουν να ισχύουν.

Τα σωματίδια είναι κύματα και τα κύματα σωματίδια.

Στον τομέα της Κβαντικής βασιλεύει η αρχή της απροσδιοριστίας όπου τα περισσότερα πράγματα δεν μπορούν να γνωστά με ακρίβεια παρά μόνο μέσα από μια σύγχυση πιθανότητας και τύχης.

Μπορούμε να προβλέψουμε μόνο την πιθανότερη τοποθεσία στην οποία βρίσκεται ένα σωματίδιο, όχι την ακριβή του θέση.

Αυτή η ομίχλη που σκεπάζει τον κόσμο της Κβαντικής δεν μπορεί να διαλυθεί ποτέ. Δεν υπάρχουν «κρυφές μεταβλητές» οι οποίες αν γίνουν γνωστές θα αυξήσουν την ακρίβειά μας.

από το βιβλίο του Αμίρ Αξέλ «ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ»
Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

quantum-1

http://www.thecommonsenseshow.com

Τα φωτόνια έχουν αλλόκοτες ιδιότητες. Ας δούμε τρία πειράματα κβαντικής φυσικής που έγιναν τα τελευταία χρόνια και ανέδειξαν την παράξενη συμπεριφορά του φωτός.

Στο πείραμα που επινοήθηκε από τον φυσικό Μάρλαν Σκάλι μια δέσμη λέιζερ χτυπάει έναν ειδικό κρύσταλλο c ο οποίος μετατρέπει κάθε εισερχόμενο φωτόνιο σε δύο ασθενέστερα φωτόνια. Τα δίδυμα φωτόνια ακολουθούν διαφορετικές διαδρομές μέχρι που δύο καθρέφτες m τα αλλάζουν πορεία έτσι ώστε να συγκλίνουν πάλι μαζί σε ένα ημιδιαφανές πιάτο που λέγεται διαχωριστής δέσμης (_ _ _ _ b).

σάρωση0330

Εικόνα από το βιβλίο «ΠΕΡΙ ΧΡΟΝΟΥ», εκδόσεων ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ

Τα δίδυμα φωτόνια φτάνουν συγχρόνως στον διαχωριστή (_ _ _ _ b) και τότε αρχίζουν τα παράδοξα. Οι επιστήμονες παρατηρούν ότι τα δύο φωτόνια «συνεργάζονται» (το ένα φωτόνιο ανακλάται και το άλλο διαπερνά τον διαχωριστή) ώστε να ακολουθήσουν την ίδια πορεία (προκαλώντας το φαινόμενο που ονομάζεται συμβολή) και να καταλήξουν μαζί στον ίδιο ανιχνευτή d1 ή d2 (εδώ οι πιθανότητες είναι πάντα 50-50).

Οι ερευνητές δε γνωρίζουν ποια πορεία ακολούθησε το κάθε φωτόνιο, δηλαδή ποιο ακολούθησε την πάνω πορεία και ποιο την κάτω και φυσικά δε γνωρίζουν ποιο φωτόνιο ανακλάστηκε και ποιο διαπέρασε τον διαχωριστή. Το μόνο που διαπιστώνουν ότι μετά τον διαχωριστή (_ _ _ _ b) τα δύο φωτόνια ακολουθούν κοινή πορεία. Όταν οι ερευνητές προσπαθούν να διαπιστώσουν περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την πορεία των φωτονίων αρχίζουν να εμφανίζονται ακόμα πιο παράδοξα φαινόμενα. Ας δούμε το δεύτερο πείραμα:

Στην προηγούμενη διάταξη οι επιστήμονες εισάγουν μια συσκευή Ρ που αλλάζει την πόλωση του κάτω φωτονίου κατά 90 μοίρες. Έτσι το κάτω φωτόνιο είναι πλέον αναγνωρισμένο από τους ερευνητές. Αμέσως όμως τα δύο φωτόνια σταματούν να «συνεργάζονται», δρουν ανεξάρτητα και ανάβουν την ένδειξη και στους δύο ανιχνευτές d1 και d2. Δεν συμπεριφέρονται δηλαδή ως κύμα αλλά συμπεριφέρονται σα να είναι φτιαγμένα από σωματίδια. Λες και τα δύο φωτόνια αντιλαμβάνονται ότι κάποιος τα παρακολουθεί και αλλάζουν τη συμπεριφορά τους. Αν αυτό σας φαίνεται παράξενο πού να δείτε και το επόμενο στάδιο του πειράματος.

σάρωση0331

Εικόνα από το βιβλίο «ΠΕΡΙ ΧΡΟΝΟΥ», εκδόσεων ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ

Οι ερευνητές τοποθετούν δύο αντιστροφείς πόλωσης, (τους πολωτές S) με σκοπό να εξαλείψουν την αρχική πόλωση. Τότε τα δίδυμα φωτόνια αρχίζουν και πάλι να «συνεργάζονται», συμπεριφέρονται ως κύμα και καταλήγουν στον ίδιο ανιχνευτή, d1 ή d2. Αυτό όμως είναι παράλογο! Παρατηρήστε καλά το σχήμα και θα δείτε πως οι δύο πολωτές S έχουν τοποθετηθεί μετά τον διαχωριστή b. Πώς λοιπόν τα δίδυμα φωτόνια που φτάνουν στον διαχωριστή b γνωρίζουν ότι λίγο πιο μετά στην πορεία τους θα συναντήσουν τους πολωτές S  και συμπεριφέρονται ανάλογα; Είναι σα να ξέρουν τα φωτόνια ότι οι αντιστροφείς της πόλωσης τους περιμένουν. Το φαινόμενο αυτό που ονομάζεται κβαντική αναίρεση έκανε πολλούς επιστήμονες να αναρωτηθούν για την πραγματική φύση του χρόνου.

Με το πείραμα αυτό αναδεικνύεται ο «κυματοσωματιδιακός δυϊσμός» του φωτός. Όταν απουσιάζουν πληροφορίες για την πορεία το φως συμπεριφέρεται ως κύμα παράγοντας συμβολή. Όταν οι ερευνητές προσπαθούν να καθορίσουν την πορεία του τότε το φως συμπεριφέρεται σα να είναι φτιαγμένο από σωματίδια. Το πείραμα όμως δείχνει και κάτι άλλο. Δεν είναι μόνο η γνώση μας που αλλάζει τη συμπεριφορά των φωτονίων. Ακόμα και η απειλή της απόκτησης τέτοιων πληροφοριών αρκεί για να αλλάξει συμπεριφορά ένα κβαντικό σύστημα.

Υπάρχει όμως και ένα τρίτο πείραμα που μας κάνει να απορούμε και συγχρόνως να θαυμάζουμε τα μυστήρια της κβαντικής φυσικής. Εδώ οι ερευνητές δεν επεμβαίνουν καθόλου στην πορεία των φωτονίων σήματος αλλά μόνο στην πορεία των «άσκοπων» φωτονίων που φεύγουν από τους κρυστάλλους Α και Β. Απλώς «ανακρίνοντας» τα άσκοπα φωτόνια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σε ένα άλλο μέρος του εργαστηρίου τα φωτόνια σήματος προσάρμοσαν τη συμπεριφορά τους! Τι συμβαίνει αλήθεια; Μήπως τα άσκοπα φωτόνια στέλνουν κάποιο μήνυμα στα δίδυμά τους φωτόνια σήματος; Και αν στέλνουν τέτοιο μήνυμα με τι ταχύτητα φτάνει; Με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή του φωτός;

σάρωση0332

Εικόνα από το βιβλίο «ΠΕΡΙ ΧΡΟΝΟΥ», εκδόσεων ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ

Το φαινόμενο που περιγράψαμε στα προηγούμενα πειράματα ονομάζεται κβαντική διεμπλοκή ή κβαντικός εναγκαλισμός. Σύμφωνα με αυτό δύο σωματίδια (π.χ. ηλεκτρόνια ή φωτόνια) που δημιουργήθηκαν μαζί παραμένουν σε κατάσταση διεμπλοκής ή εναγκαλισμού (αντίθετη ιδιοστροφορμή για σωματίδια ή ίδια κατάσταση πόλωσης για φωτόνια) ασχέτως του χώρου που μεσολαβεί πλέον από το ένα μέχρι το άλλο. Το πολύ ενδιαφέρον εύρημα τελευταίων πειραμάτων είναι ότι παρατηρήθηκε το ίδιο φαινόμενο και σε μεγαλύτερα σωματίδια, όπως σωματίδια αποτελούμενα από 60 ή 70 άτομα άνθρακα.

Quantum-Entanglement-06-goog

Γράφει ο Αμίρ Αξέλ για τον κβαντικό εναγκαλισμό:

Τι σημαίνει ο εναγκαλισμός; Τι μας λέει για τον κόσμο και τη φύση του χώρου και του χρόνου; Αυτές πιθανώς είναι οι πιο δύσκολες ερωτήσεις σε όλη τη φυσική.
Ο εναγκαλισμός καταλύει όλες τις αντιλήψεις μας για τον κόσμο, οι οποίες έχουν αναπτυχθεί μέσω της συνηθισμένης μας αισθητηριακής εμπειρίας.

Και όμως ένα ηλεκτρόνιο, ένα νετρόνιο, ή ακόμη και ένα άτομο, όταν έρχεται αντιμέτωπο με ένα εμπόδιο το οποίο έχει δύο σχισμές, θα περάσει ταυτοχρόνως μέσα και από τις δύο. Οι έννοιες της αιτιότητας και της αδυναμίας ύπαρξης σε πολλές τοποθεσίες την ίδια στιγμή καταλύονται από τη κβαντική θεωρία.

Δύο συστήματα που μπορεί να βρίσκονται χιλιόμετρα ή έτη φωτός μακριά, ίσως να συμπεριφέρονται με έναν συντονισμένο τρόπο: αυτό που συμβαίνει στο ένα από αυτά, συμβαίνει και στο άλλο ενστικτωδώς, ανεξαρτήτως της μεταξύ τους απόστασης.

ΑΜΙΡ ΑΞΕΛ «ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ»
Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

fotonia

Κι όμως όλα ξεκίνησαν πάλι από τον Αϊνστάιν που σκέφτηκε στα 1935 ένα νοητικό πείραμα που θα καταδείκνυε τις αδυναμίες της κβαντικής φυσικής. Το νοητικό αυτό πείραμα πρόβλεπε την ταυτόχρονη παραγωγή ενός ζεύγους φωτονίων τα οποία στη συνέχεια θα αφήνονταν να ταξιδέψουν πολύ μακριά το ένα από το άλλο. Σύμφωνα με την κβαντική φυσική αυτά τα δύο φωτόνια θα εξακολουθούσαν να αλληλεπιδρούν ακαριαία, ακόμα και αν βρίσκονταν εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν αυτό δεν μπορούσε να γίνει -η ακαριαία δηλαδή αλληλεπίδραση- γιατί οποιαδήποτε μεταφορά πληροφορίας μεταξύ των δύο φωτονίων, ακόμα και αν μεταδιδόταν με την ταχύτητα του φωτός, θα απαιτούσε κάποιο χρόνο.
Το πείραμα τελικά πραγματοποιήθηκε τη δεκαετία του 1980 από τον Γάλλο επιστήμονα Ασπέ και επιβεβαίωσε τη θεωρία της κβαντικής φυσικής. Κάθε αλλαγή της πόλωσης στο ένα φωτόνιο επηρέαζε αμέσως και το άλλο. Το ζεύγος δηλαδή των φωτονίων παρέμενε μυστηριωδώς συνδεδεμένο, καθώς το κάθε φωτόνιο έμοιαζε να ξέρει πάντοτε τι συνέβαινε στο άλλο χωρίς να υπάρχει καμία δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ τους.

Εννοείται πως το πείραμα είχε εντυπωσιακές επιστημονικές αλλά και φιλοσοφικές προεκτάσεις. Γράφει ο Γιώργος Γραμματικάκης:

Διότι αν υπάρχει μια μυστηριώδης -στιγμιαία αλλά και ταχύτερη από το φως- εξ αποστάσεως δράση των φωτονίων που συνδέονται αρχικά, μήπως αυτή επεκτείνεται και σε όλα τα γνωστά μας σωματίδια; Όπως πάντως, υποθέτει η σύγχρονη θεωρία για τη γένεση του Σύμπαντος, όλα τα σωματίδια ύλης και ενέργειας που ανιχνεύονται σήμερα είχαν μια κοινή αρχή. Και ξεκίνησαν τη χωριστή πορεία τους με τη Μεγάλη Έκρηξη που δημιούργησε το ίδιο το Σύμπαν. Μήπως αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια κρυφή σχέση ανάμεσα σε όλα τα σωματίδια του Σύμπαντος; Ή μήπως δύο κβαντικά σωματίδια, ενώ βρίσκονται σε αρκετά απομακρυσμένες περιοχές του, συναποτελούν μία και μοναδική φυσική οντότητα;

ΓΙΩΡΓΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «Η ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

παράξενο φως

26/11/2015

330px-Two-Slit_Experiment_Electrons.svg

Βικιπαίδεια

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, με το πείραμα των δύο σχισμών αποδείχτηκε η κυματική φύση του φωτός. Ενδιαφέρον είναι το γεγονός πως το 1961 το πείραμα των δύο σχισμών εκτελέστηκε με ηλεκτρόνια και το 1999 με αντικείμενα αρκετά μεγάλα, μισό εκατομμύριο φορές μεγαλύτερα από το πρωτόνιο, που παρουσίασαν και αυτά κυματική συμπεριφορά.

Τα παράδοξα άρχισαν όταν κάποιοι επιστήμονες σκέφτηκαν να εκτελέσουν το πείραμα με τον περιορισμό να διέρχεται ένα μόνο φωτόνιο ή ηλεκτρόνιο κάθε φορά από το σύστημα των δύο παράλληλων σχισμών. Η λογική σκέψη ήταν πως, αφού το φαινόμενο της συμβολής οφείλεται στην αλληλεπίδραση δύο ηλεκτρονίων που περνούν ταυτόχρονα από τις δύο σχισμές, με ένα ηλεκτρόνιο δε θα είναι δυνατή μια τέτοια αλληλεπίδραση, έτσι το ίχνος στην οθόνη θα εμφάνιζε δύο παράλληλες γραμμές. Και όμως τα αποτελέσματα ήταν πολύ διαφορετικά! Προσέξτε την παρακάτω εικόνα:

320px-Double-slit_experiment_results_Tanamura_2

Βικιπαίδεια

Στην αρχή τα ηλεκτρόνια που περνούν ένα ένα από μία από τις δύο σχισμές αποτυπώνονται στην οθόνη σε τυχαία σημεία (a, b). Καθώς όμως περνάει η ώρα -και όλο και περισσότερα ηλεκτρόνια περνούν τις σχισμές (πάντα ένα ένα)- αρχίζει και αποτυπώνεται στην οθόνη μια εικόνα συμβολής! (c, d, e).

Το παράδοξο συμπέρασμα που βγαίνει είναι ότι κάθε ηλεκτρόνιο φαίνεται σα να έχει περάσει και από τις δύο σχισμές αλληλεπιδρώντας με τον ίδιο του τον εαυτό.

Οι επιστήμονες τότε αποφάσισαν να κάνουν μέτρηση ώστε να δουν από ποια σχισμή περνάει τελικά το ηλεκτρόνιο. Έτσι τοποθέτησαν μια συσκευή παρατήρησης κοντά στις σχισμές ώστε αν διέλθει από τη μία από αυτές να καταγραφεί.

Και τότε άρχισαν να συμβαίνουν τα πολύ παράδοξα. Μόλις έμπαινε η συσκευή μέτρησης τα ηλεκτρόνια σταματούσαν να συμπεριφέρονται ως κύματα και εμφάνιζαν στην απέναντι οθόνη δύο γραμμές. Δηλαδή συμπεριφέρονταν ως σωματίδια! Και μάλιστα το γεγονός αυτό συνέβαινε είτε η μέτρηση γινόταν πριν περάσει το ηλεκτρόνιο τις σχισμές είτε μόλις τις περάσει!

young2

http://www.metaforum.gr/metaforum/viewtopic.php?p=919

Δείτε εδώ ένα ενδιαφέρον βίντεο το οποίο παρουσιάζει με απλό τρόπο το πείραμα των δύο σχισμών:

Το βίντεο αυτό μπορείτε να το δείτε εδώ στο youtube ώστε να διαβάσετε και τα εξίσου ενδιαφέροντα σχόλια.

Μήπως το ηλεκτρόνιο χωρίζεται με κάποιον τρόπο στα δύο και πάει από μισό σε κάθε σχισμή; Όχι βέβαια! Τα ηλεκτρόνια δεν παρουσιάζονται ποτέ μισά. Όπως οι σφαίρες, ή υπάρχουν κάπου ακέραια ή δεν υπάρχουν καθόλου. Από την εποχή της ανακάλυψης της κβαντικής μηχανικής πολλοί άνθρωποι προβληματίζονται και προσπαθούν να βρουν μια απάντηση σ’ αυτό το δίλημμα. Απ’ όσο ξέρουμε μέχρι τώρα δεν έχει βρεθεί καμία. Είναι σαν τα ηλεκτρόνια να φεύγουν από την πηγή ως σωματίδια και να φτάνουν στον ανιχνευτή επίσης ως σωματίδια, αλλά από τη χαρακτηριστική εικόνα άφιξης των ηλεκτρονίων που παρατηρούμε στον ανιχνευτή φαίνεται σαν να διάνυσαν το ενδιάμεσο διάστημα σαν κύματα!
από το βιβλίο «ΤΟ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΜΠΑΝ»
Εκδόσεις ΤΡΟΧΑΛΙΑ

4

http://dimipap.blogspot.gr/2011/04/blog-post_17.html

Στη δεκαετία του ’20 ο Νιλς Μπορ έδωσε μια πιθανή εξήγηση αυτού του παράδοξου. Φανταστείτε πως το φωτόνιο τη στιγμή που διέρχεται από τη σχισμή Α ανήκει σε κάποιον δυνατό κόσμο (κόσμος Α), ενώ όταν περνά από τη σχισμή Β ανήκει σ’ έναν άλλο κόσμο (κόσμος Β). Κατόπιν φανταστείτε ότι αυτοί οι δύο κόσμοι Α και Β κατά κάποιον τρόπο συνυπάρχουν, επικαλύπτονται. Ο Μπορ ισχυρίζεται πως δεν μπορούμε να πούμε ότι ο πραγματικός κόσμος είναι ο Α ή ο Β, αλλά ένα γνήσιο υβρίδιο των δύο. Επιπλέον αυτή η υβριδική πραγματικότητα δεν είναι το απλό άθροισμα των δύο εναλλακτικών κόσμων αλλά ένας λεπτότατος συνδυασμός τους: οι δύο κόσμοι αλληλοεπηρεάζονται με αποτέλεσμα να δημιουργείται η περίφημη εικόνα συμβολής.
(από το βιβλίο του Π. Ντέιβις «Θεός και Μοντέρνα Φυσική», Εκδόσεις ΚΑΤΟΠΤΡΟ)

3072948EEFA76D2584C4FA673C820456

http://thetikoidramas.ning.com/profiles/blogs/4677355:BlogPost:30601

Υπάρχει πάντως μια εξήγηση στο παράδοξο του παραπάνω πειράματος το οποίο οφείλεται στην κβαντική φύση του φωτός. Για να δούμε ένα αντικείμενο (στο συγκεκριμένο πείραμα το ηλεκτρόνιο) θα πρέπει να το φωτίσουμε. Δηλαδή να ανακλαστεί πάνω του τουλάχιστον ένα φωτόνιο. Όμως το ηλεκτρόνιο όταν φωτίζεται δέχεται ένα τράνταγμα που διαταράσσει σημαντικά την κίνησή του. Και αυτή η διαταραχή αρκεί να εξαλείψει τη χαρακτηριστική εικόνα της συμβολής (δηλαδή της κυματικής φύσης του ηλεκτρονίου). Τότε θα πει κάποιος ας μειώσουμε την ένταση του φωτός. Μπα, ούτε τώρα θα καταφέρουμε κάτι. Γιατί μειώνοντας την ένταση του φωτός ουσιαστικά μειώνουμε τα φωτόνια. Και με λιγότερα φωτόνια υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα να περάσουν από τις σχισμές ηλεκτρόνια χωρίς να τα δούμε. Αυτά τα ηλεκτρόνια που πέρασαν «κρυφά» σχηματίζουν στην οθόνη την εικόνα της συμβολής (δηλαδή τις πολλές φωτεινές και σκοτεινές περιοχές).

Αυτό είναι το πρόβλημα στην κβαντική φυσική. Κάνοντας μια μέτρηση, αναγκαστικά προκαλούμε μια σημαντική διαταραχή στο αντικείμενο στο οποίο κάνουμε τη μέτρηση. Για τα μικροσκοπικά αντικείμενα (π.χ. ηλεκτρόνια) τέτοιες διαταραχές δεν είναι αμελητέες. Αυτή είναι η ουσία της «αρχής της απροσδιοριστίας» του Χάιζενμπεργκ.

Ενδεικτικό της σύγχυσης που προκάλεσαν στους επιστήμονες τα ευρήματα της κβαντικής φυσικής ήταν η φράση του William Bragg πως κάθε Δευτέρα, Τετάρτη και Παρασκευή δίδασκε τη σωματιδιακή θεωρία του φωτός και κάθε Τρίτη, Πέμπτη και Σάββατο, την κυματική.

από το βιβλίο «ΤΟ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΜΠΑΝ»
Εκδόσεις ΤΡΟΧΑΛΙΑ

image010

http://users.sch.gr/kassetas/zzzzzzzphYOUNG.htm

Γράφει ο Γιώργος Γραμματικάκης στην «Αυτοβιογραφία του Φωτός»:

Και εάν ένα κύμα, όπως είναι το φως, αποτελείται πράγματι από σωματίδια, γιατί να μην ισχύει και το αντίθετο; Ένα δηλαδή υλικό σωματίδιο να συμπεριφέρεται ως κύμα;
Η υπόθεση ηχεί ασφαλώς παράτολμη. Αν όμως ένα σωματίδιο, όπως είναι το πρωτόνιο ή το ηλεκτρόνιο, είχε και κάποια ύπαρξη ως κύμα, τούτο θα αποκαθιστούσε την ισορροπία.

Το σωματίδιο είναι βέβαια μια έννοια απολύτως κατανοητή και συγκεκριμένη. Η σύνδεσή του με κάποιο είδος κύματος δεν γίνεται εύκολα αποδεκτή από την εμπειρία μας. Εντούτοις, στον θαυμαστό καινούριο κόσμο της κβαντικής φυσικής, αυτή η σύνδεση είναι εκείνη που οδήγησε στη λύση του γόρδιου δεσμού.

Κυματική φύση έχουν όλα τα υλικά σώματα! Και τα πολύ μικρά -όπως είναι ένα πρωτόνιο- και όσα έχουν μεγαλύτερη μάζα, π.χ. μια μπάλα. Η κυματική φύση δεν είναι ένα περίεργο χαρακτηριστικό του μικροκόσμου, αλλά μια ιδιότητα της ίδιας της ύλης.

Ακόμα και τα σώματα του μακροκόσμου, όπως είναι ένας πλανήτης ή ο ίδιος ο άνθρωπος, έχουν το δικό τους χαρακτηριστικό κβαντικό κύμα. Ο λόγος που το κβαντικό αυτό κύμα δεν γίνεται αντιληπτό βρίσκεται στη σχέση που διατύπωσε ο de Broglie. Όταν η μάζα του σώματος είναι μεγάλη, τότε το αντίστοιχο μήκος κύματός του γίνεται πολύ μικρό.

ΓΙΩΡΓΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

ΠΗΓΕΣ

T. HEY, P. WALTERS «ΤΟ ΚΒΑΝΤΙΚΟ ΣΥΜΠΑΝ’
Εκδόσεις ΤΡΟΧΑΛΙΑ

Π. ΝΤΕΪΒΙΣ «ΘΕΟΣ ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΦΥΣΙΚΗ»
Εκδόσεις ΚΑΤΟΠΤΡΟ

Γ. ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»

ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ
Εκδόσεις ΕΝΑΛΙΟΣ

Βικιπαίδεια

επικίνδυνο φως

25/11/2015

Όταν ο Αϊνστάιν δημοσίευσε την εξίσωσή του, στα 1905, στην αρχή η εξίσωση αγνοήθηκε σχεδόν από όλους τους επιστήμονες. Η συλλογιστική του Αϊνστάιν ήταν ότι μάζα και ενέργεια είναι ουσιαστικά το ίδιο πράγμα και ότι υπό τις κατάλληλες συνθήκες ένα αντικείμενο θα μπορούσε να εκβάλει ενέργεια δημιουργώντας την από τη δική του μάζα.

digital-einstein-e1418010747190

http://www.openculture.com/2014/12/the-digital-einstein-papers.html

Η ιδέα δεν ήταν εντελώς άγνωστη. Ήδη η Μαρία Κιουρί το 1898 είχε μελετήσει την εκπομπή ραδιενέργειας από κάποια μέταλλα αλλά και αυτή η ίδια δεν είχε καταλάβει ότι τα μέταλλα αυτά απόκτησαν τη δύναμή τους απορροφώντας μικροσκοπικά τεμάχια της μάζας τους και μετατρέποντας αυτή τη μάζα σε μια τεράστια ενέργεια που διαχεόταν. Οι ποσότητες έμοιαζαν απίστευτες. Ένα κομμάτι αυτών των ορυκτών μεγέθους μιας παλάμης μπορούσε να διασκορπίσει πολλά τρισεκατομμύρια σωματίδια άλφα υψηλής ταχύτητας ανά δευτερόλεπτο και το έκανε αυτό συνεχώς επί ώρες και εβδομάδες και μήνες χωρίς απώλεια βάρους που θα μπορούσε να μετρηθεί. Η ενέργεια που έδινε ο τύπος E=mc2 υψώνοντας την ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο ήταν πράγματι τεράστια.

DAVID BODANIS «E=mc2»
Εκδόσεις ΛΙΒΑΝΗ

Υπό κατάλληλες συνθήκες οποιαδήποτε αντικείμενο – ένας κύβος ζάχαρης, μια σελίδα βιβλίου ένα άδειο φλιτζάνι, ένα κομμάτι ουράνιο, ο αέρας μέσα σε  ένα δωμάτιο – μπορεί να μετατρέψει τη μάζα του σε ενέργεια και σε κάθε  περίπτωση για να έχουμε την απάντηση στο «πόση ενέργεια;» πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τη μάζα του αντικειμένου με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός. Από τη μάζα  ενός μήλου  200 γραμμαρίων παίρνουμε ενέργεια 1,8. 1016 τζάουλ,  ίση με 5 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες. Είναι η ενέργεια που μπορεί να δώσει μια θερμοηλεκτρική εγκατάσταση 5000 μεγαβάτ επί 20 ημέρες.

από το http://users.sch.gr/kassetas/appleMC2.htm

albert-einstein-5-638

http://www.slideshare.net/AmitSingh377/albert-einstein-27879353
Ο Αϊνστάιν τελείωσε το Πολυτεχνείο το 1900 αλλά, μη βρίσκοντας αλλού δουλειά, αναγκάστηκε να εργαστεί στο Γραφείο Ευρεσιτεχνειών της Βέρνης. Σ’ εκείνο το γραφείο γεννήθηκαν το 1905 τέσσερις από τις σημαντικότερες εργασίες στην ιστορία της Φυσικής, ανάμεσά τους και η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας.

Το άρθρο του Αϊνστάιν δημοσιεύτηκε σε ένα επιστημονικό περιοδικό αλλά οι φυσικοί που το διάβασαν δεν του έδωσαν την ανάλογη σημασία. Ίσως έδιναν περισσότερη σημασία στην εξίσωση αν τα συμπεράσματα του Αϊνστάιν προέρχονταν από πειραματικά δεδομένα. Αλλά ο Αϊνστάιν δεν είχε εργαστήριο. Το μόνο του όπλο ήταν η λεγόμενη «ονειρική» σκέψη.

Τελικά οι Ευρωπαίοι αποδέχτηκαν ότι η εξίσωση Ε=mc2 ίσχυε. Ότι η ύλη δηλαδή περιέχει τεράστια δεσμευμένη ενέργεια. Αλλά κανείς δε γνώριζε πώς θα μπορούσε να προκαλέσει αυτό το φαινόμενο. Υπήρχε μόνο μια μικρή ένδειξη. Η Μαρία Κιουρί και άλλοι επιστήμονες ερευνούσαν τα βαρέα μέταλλα του ουρανίου και του βαρίου, τα οποία μπορούσαν να εκπέμψουν προς τα έξω για εβδομάδες και μήνες ενέργεια που ποτέ δεν εξαντλούνταν.
.

 

Albert_Einstein's_exam_of_maturity_grades_(color2)

https://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein
Το απολυτήριο του Αϊνστάιν από το σχολείο. Οι βαθμοί του δεν ήταν κακοί: 6 -δηλαδή άριστα- σε Φυσική, Άλγεβρα, Γεωμετρία, 5 σε Ιταλικά, Χημεία, Γλώσσα και Φιλολογία. Οι χειρότεροι βαθμοί του ήταν 3 στα Γαλλικά και 4 στη Γεωγραφία και το Σχέδιο.
http://www.real.gr

Τα επόμενα χρόνια (τη δεκαετία του ’30) πολλοί επιστήμονες προσπάθησαν να εισχωρήσουν στον πυρήνα του ατόμου διοχετεύοντας νετρόνια, που τα είχε ανακαλύψει ο Τσάντγουικ το 1932. Προσπαθώντας να το πετύχουν υπερφόρτιζαν τα νετρόνια. Όμως το 1934 ο Ενρίκο Φέρμι διαπίστωσε ότι δεν χρειαζόταν να βομβαρδίζει με ριπές νετρονίων με μεγάλη ισχύ. Ο Φέρμι έκανε το αντίθετο. Επιβράδυνε τα νετρόνια. Μόνο τότε τα νετρόνια «γλιστρούσαν» μέσα στον πυρήνα και κολλούσαν. Όμως πάλι η μεγάλη ισχύς για την οποία μιλούσε η εξίσωση του Αϊνστάιν δεν εμφανιζόταν. Το μόνο που εξέπεμπαν οι πυρήνες ήταν μια ήπια ενέργεια.

Η λύση προέκυψε το 1938 από μια Αυστριακή επιστήμονα, 60 ετών, τη Λίζε Μάιτνερ, η οποία διαπίστωσε ότι διοχετεύοντας βραδέα νετρόνια στον πυρήνα του ουρανίου, που είναι το βαρύτερο στοιχείο που υπάρχει στη φύση, εκλύονται τεράστια ποσά ενέργειας, όπως ακριβώς προέβλεπε η εξίσωση του Αϊνστάιν.

πυρηνικές-ιάσπαση-και-α-υσωτή-αντί-ραση-του-ουράνιου-40535795

http://gr.dreamstime.com
αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση

Το άτομο ήταν ανοιχτό. Όλοι είχαν κάνει λάθος πριν. Ο τρόπος εισόδου δεν ήταν με το να συμπιέζονται, όλο και πιο δυνατά, κομμάτια σ’ αυτό. Μια γυναίκα και ο ανιψιός της, στην ηρεμία του μεσημεριάτικου χιονιού, το είχαν διαπιστώσει. Επίσης δεν χρειαζόταν να προμηθεύσει κανείς ηλεκτρική ισχύ στο άτομο του ουρανίου για να εκραγεί. Απλώς χρειαζόταν να εισαχθούν μερικά επιπρόσθετα νετρόνια για να αρχίσει αυτή η διαδικασία. Στη συνέχεια, θα άρχιζε να ταλαντεύεται, με όλο και πιο ευρείες ταλαντώσεις, μέχρι που οι ισχυρές δυνάμεις που το συγκρατούσαν ενωμένο θα υποχωρούσαν και ο ηλεκτρισμός που υπήρχε στο εσωτερικό θα διαχώριζε τα τμήματά του. Αυτή η έκρηξη αυτοπυροδοτούνταν.

DAVID BODANIS «E=mc2»
Εκδόσεις ΛΙΒΑΝΗ

Η Meitner και ο Frisch κατάλαβαν σύντομα ότι αυτό που είχε κατά πάσαν βεβαιότητα συμβεί ήταν ότι οι πυρήνες του ουρανίου είχαν διασπαστεί μέσω της διαδικασίας αυτής, δηλαδή είχαν υποστεί «σχάση» – αυτή ήταν η λέξη που έπλασαν για να χαρακτηρίσουν το φαινόμενο. Τα νέα για την ανακάλυψη έφτασαν γρήγορα στον Bohr, στην Κοπεγχάγη, όπου εργαζόταν και ο Frisch. Τον Ιανουάριο του 1939 οι φυσικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες είχαν πια πληροφορηθεί για τη σχάση ύστερα από συζητήσεις που είχαν με τον Bohr σε ένα επιστημονικό συνέδριο στην Ουάσινγκτον και, σε λίγο διάστημα, αρκετοί Αμερικανοί φυσικοί την είχαν επιβεβαιώσει στα εργαστήριά τους. Ο Αϊνστάιν δεν είχε καμία εμπλοκή σε όλα αυτά και μάλιστα ήταν αρκετά επιφυλακτικός όσον αφορά οποιαδήποτε χρήση της πυρηνικής ενέργειας.

Ούτως ή άλλως, δεν φαίνεται πιθανό να μπορούσε ο Αϊνστάιν να βοηθήσει ιδιαίτερα (…) διότι οι εργασίες επικεντρώνονταν κυρίως στην πυρηνική μηχανική και την πυρηνική φυσική, πεδία στα οποία ο Αϊνστάιν δεν είχε καμία ειδίκευση.

Η πρώτη πραγματική χρήση της ατομικής βόμβας στην Ιαπωνία αιφνιδίασε τον Αϊνστάιν και τον γέμισε με οδύνη. Όταν άκουσε τα νέα για τη Χιροσίμα, είπε απλώς «Oh, weh!» – «Ω, συμφορά!». Από τη στιγμή εκείνη και μέχρι το τέλος της ζωής του αφιέρωσε τον χρόνο και το κύρος του -με επιστολές, μηνύματα, άρθρα και συνεντεύξεις- στον σκοπό της διάσωσης της ανθρωπότητας από την αυτοκαταστροφή της με ένα πυρηνικό ολοκαύτωμα.

JEREMY BERNSTAIN «ΑΪΝΣΤΑΪΝ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

1024px-Atomic_bombing_of_Japan

Βικιπαίδεια

Σήμερα είναι σύνηθες να δηλώνουμε ότι η ρίψη της ατομικής βόμβας στην Ιαπωνία ήταν εμφανώς δικαιολογημένη, διότι η εναλλακτική λύση θα ήταν η επέμβαση, η οποία θα είχε πολύ χειρότερα αποτελέσματα. Αλλά εκείνη την εποχή αυτό δεν ήταν τόσο σαφές. Ο μεγάλος όγκος των ιαπωνικών δυνάμεων δεν αποτελούσε απειλή για τις αμερικανικές δυνάμεις. Είχε αποκλειστεί στην Κίνα και οι Αμερικανοί πεζοναύτες τον εμπόδιζαν να περάσει στα πατρώα νησιά, ενώ το μεγάλο βάρος του ρωσικού στρατού ξεπρόβαλε από πάνω και μπορούσε να τον αποδεκατίσει εάν αναπτυσσόταν επαρκώς. Η ιαπωνική βιομηχανία είχε καταστραφεί κατά το μεγαλύτερο μέρος της. Στις αρχές του 1945, αμερικανικά στρατηγικά βομβαρδιστικά είχαν επιφορτιστεί με το καθήκον να καταστρέψουν τριάντα έως εξήντα μεγάλες και μικρές πόλεις. Τον Αύγουστο είχαν πυρπολήσει πενήντα οχτώ από αυτές.
Ο Ντάγκλας Μακάρθουρ, που είχε διεξαγάγει μεγάλο μέρος της εκστρατείας στον Ειρηνικό, δεν θεωρούσε ότι ήταν αναγκαία η επέμβαση. Ο ναύαρχος Λίχι, αρχηγός του μεικτού γενικού επιτελείου, αργότερα δήλωσε κατηγορηματικά ότι δεν χρειαζόταν να ριχτεί η ατομική βόμβα. Ο Κέρτις ΛεΜέι, επικεφαλής της στρατηγικής βομβαρδιστικής δύναμης, συμφωνούσε. Ακόμη και ο Αϊζενχάουερ, που δεν είχε ενδοιασμούς στο να σκοτώνει χιλιάδες αντιπάλους, όταν ήταν αναγκαίο, για να διαφυλάξει τα στρατεύματά του, ήταν σθεναρά εναντίον της ρίψης της ατομικής βόμβας, όπως εξήγησε εκείνη την εποχή στον Χένρι Στίμσον, τον ηλικιωμένο υπουργό Πολέμου. «Του είπα ότι ήμουν αντίθετος για δυο λόγους. Πρώτον οι Ιάπωνες ήταν έτοιμοι να παραδοθούν και δεν ήταν αναγκαίο να τους πλήξουμε μ’ αυτό το φοβερό πράγμα. Δεύτερον, απεχθανόμουν να δω τη χώρα μας να χρησιμοποιεί πρώτη ένα τέτοιο όπλο. Λοιπόν… ο γηραιός τζέντλεμαν έγινε έξω φρενών…»
Η αίσθηση ότι ίσως δεν θα χρειαζόταν να ριχτεί η βόμβα ήταν τόσο έντονη που συζητήθηκε να έχουν πρώτα κάποια εκδήλωση των διαθέσεων ή τουλάχιστον προσαρμογή της διατύπωσης των όρων της παράδοσης, ώστε να αποσαφηνίζεται ότι ο αυτοκράτορας μπορούσε να παραμείνει στη θέση του.
Αυτά τα επιχειρήματα δεν έπιασαν.

DAVID BODANIS «E=mc2»
Εκδόσεις ΛΙΒΑΝΗ

φως στο τετράγωνο

24/11/2015

300px-Dividing_Light_from_Darkness

Βικιπαίδεια
Μιχαήλ Άγγελος: «Διαχωρισμός του φωτός από το σκοτάδι», Καπέλα Σιξτίνα
Ο διαχωρισμός του φωτός από το σκοτάδι είναι η αρχή του Σύμπαντος, αλλά και η αρχή της αιώνιας μάχης ανάμεσα στο καλό και στο κακό.

.

Η αύξηση ενός αριθμού με τον «τετραγωνισμό» του είναι μια αρχαία διαδικασία. Ένας κήπος που έχει 4 πλάκες στρωμένες στη μια πλευρά και 4 στην άλλη δεν έχει 8 πλάκες. Έχει 16.

Παρ’ όλα αυτά οι πρώτοι επιστήμονες προσπαθώντας να εξηγήσουν την ενέργεια πήγαν στο γινόμενο m.v (δηλαδή μάζα επί ταχύτητα). Αυτό πίστευε και ο Νεύτων. Ωστόσο ο Λάιμπνιτς θεωρούσε ότι η προσοχή των επιστημόνων έπρεπε να εστιαστεί στο mv2 . Αν ένα αντικείμενο 5 κιλών τρέχει με ταχύτητα 10 χμ. την ώρα τότε έχει ενέργεια 5 επί 102 άρα 500 μονάδες ενέργειας.

Τα πειράματα του Βίλεμ Γκραβεσάντε που έριχνε βαρίδια του νήματος της στάθμης σε δάπεδο από μαλακό πηλό έδειξαν ότι ίσχυε το mv2 . Όταν ένα βαρίδιο έπεφτε με διπλή ταχύτητα βυθιζόταν 4 φορές βαθύτερα μέσα στον πηλό.

Τον επόμενο αιώνα ο Φαραντέι χρησιμοποίησε το mv2 στις δικές του μετρήσεις και οι περισσότεροι επιστήμονες άρχισαν να δέχονται ότι ισχύει γιατί ήταν κάτι που επιβεβαιωνόταν συνέχεια. Αν αυξηθεί η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου από 20 σε 80 χμ. την ώρα, η ταχύτητα θα αυξηθεί 4 φορές. Η συσσωρευμένη του ενέργεια όμως θα έχει αυξηθεί κατά 4 στο τετράγωνο δηλαδή 16 φορές. Αυτό φαίνεται στο φρενάρισμα.

Με το πέρασμα του χρόνου οι φυσικοί δέχτηκαν τον τύπο mv2 . Αν η ταχύτητα φτάσει στο c, δηλαδή την ταχύτητα του φωτός, τότε θα έχουμε την ανώτατη δυνατή ενέργεια που θα περιέχει ένα αντικείμενο. Γι’ αυτό και μόλις εμφανίστηκε η εξίσωση Ε=m.c2  θεωρήθηκε κάτι απολύτως φυσικό.

από το βιβλίο του D. BODANIS «Ε=MC2»
Εκδόσεις ΛΙΒΑΝΗ

image004

Γράφει ο Jeremy Bernstain για το άρθρο που δημοσίευσε ο Αϊνστάιν με τίτλο: «Εξαρτάται η αδράνεια ενός σώματος από το ενεργειακό του περιεχόμενο;»:

Το άρθρο αυτό είναι το τέλειο υπόδειγμα για το τι είναι η παραγωγική διαδικασία στη Φυσική στις καλύτερες τις στιγμές. Όπως και στα υπόλοιπα από τα πρώτα άρθρα του Αϊνστάιν, απουσιάζουν και σ’ αυτό σχεδόν πλήρως τα Μαθηματικά. Το άρθρο στηρίζεται στην επινόηση ενός «νοητικού» πειράματος, το οποίο, αναλυόμενο προσεκτικά, δίνει το αποτέλεσμα. Στην περίπτωση αυτή ο Αϊνστάιν φαντάστηκε ένα άτομο ή κάποιο άλλο σωμάτιο, το οποίο διασπάται ραδιενεργά εκπέμποντας φωτεινή ακτινοβολία – ακτίνες γ. Γνωρίζουμε πλέον πολλά παραδείγματα τέτοιων διασπάσεων, αλλά το 1905 η μελέτη της ραδιενέργειας ήταν ακόμη στα πρώτα της βήματα και διασπάσεις του είδους που φαντάστηκε ο Αϊνστάιν δεν είχαν μελετηθεί με λεπτομέρεια. Εφαρμόζοντας την αρχή ότι η ενέργεια και η ορμή θα έπρεπε να διατηρούνται κατά τη διάσπαση και κάνοντας ευφυέστατη χρήση του μετασχηματισμού Lorenz, υποστήριξε ότι το άτομο που έμενε μετά τη διάσπαση θα έπρεπε να έχει μικρότερη μάζα από το αρχικό. Επιπλέον, η ποσότητα μάζας που χανόταν ήταν ακριβώς ίση με τη συνολική ενέργεια Ε, που εκπέμπονταν ως ακτινοβολία, διαιρεμένη με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός.

Αυτό είναι όλο κι όλο, εκτός από την προτελευταία φράση του κειμένου του, η οποία θα πρέπει να συγκαταλέγεται ανάμεσα στις μετριοπαθέστερες εκτιμήσεις που έχουν ποτέ δημοσιευθεί σε άρθρο φυσικής: «Δεν είναι αδύνατον να θεωρήσουμε ότι, με σώματα των οποίων το ενεργειακό περιεχόμενο είναι εξαιρετικά ευμετάβλητο (π.χ. άλατα του ραδίου), η θεωρία θα κατορθώσει να υποβληθεί επιτυχώς σε πειραματικό έλεγχο.
Στην ουσία η εξίσωση του Αϊνστάιν αποκάλυψε μια νέα πηγή ενέργειας που δεν είχε κανείς ποτέ υποπτευθεί. Το απλό γεγονός ότι ένα υλικό σώμα έχει μάζα που του προσδίδει μια ενέργεια m.c, που είναι τεράστια επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι τόσο μεγάλη. Μιλώντας γενικά η ενέργεια αυτή δεν είναι πρακτικά διαθέσιμη, γι’ αυτό και δεν είχε ανακαλυφθεί πριν από τον Αϊνστάιν, διότι δεν μπορεί εύκολα να μετατραπεί στις μορφές εκείνες της ενέργειας -φως, θερμότητα κλπ.- που είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε. Όταν ένα ραδιενεργό σωματίδιο διασπάται, ας πούμε, σε φωτεινή ακτινοβολία, η μετατροπή αυτή γίνεται με φυσικό τρόπο -ένα μέρος της ενέργειας μάζας μετατρέπεται σε ενέργεια ακτινοβολίας. Αυτό ακριβώς είχε υπόψη του ο Αϊνστάιν γράφοντας την παραπάνω πρόταση.

JEREMY BERNSTAIN «ΑΪΝΣΤΑΪΝ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

einstein_time_magazine

https://physics4u.wordpress.com/2011/08/28/%CE%AF-e-mc2/

Γράφει ο Ρόμπερτ Γουόλκε για την εξίσωση του Αϊνστάιν:

Ο λόγος που η εξίσωση του Αϊνστάιν δεν έχει μεγάλη σχέση με την καθημερινότητα είναι ότι όλες οι συνηθισμένες καθημερινές δραστηριότητές μας που έχουν σχέση με την παραγωγή ενέργειας, όπως ο μεταβολισμός του φαγητού που τρώμε και η καύση κάρβουνου και βενζίνης, είναι καθαρά χημικές διαδικασίες, και, σε όλες τις χημικές διαδικασίες, οι ποσότητες μάζας από τις οποίες προήλθε η ενέργεια είναι εντελώς μικροσκοπικές.

Πόσο μικροσκοπικές; Λοιπόν, ακόμη κι αν ανατινάξουμε μια λίβρα ΤΝΤ, η οποία όπως θα συμφωνείς κι εσύ είναι μια χημική διαδικασία που απελευθερώνει μια αρκετά σημαντική ποσότητα ενέργειας, όλη αυτή η ενέργεια προέρχεται από τη μετατροπή μόνο ενός δισεκατομμυριοστού του γραμμαρίου (είκοσι τρισεκατομμυριοστά της ουγκιάς) μάζας. Αν είχαμε τη δυνατότητα να ζυγίσουμε το ΤΝΤ πριν από την έκρηξη κι έπειτα μαζεύαμε όλο τον καπνό και τα αέρια μετά την έκρηξη, θα ανακαλύπταμε ότι το συνολικό βάρος τους είναι ένα δισεκατομμυριοστό του γραμμαρίου λιγότερο.

ΡΟΜΠΕΡΤ ΓΟΥΟΛΚΕ «ΟΣΑ ΔΕΝ ΗΞΕΡΕ Ο ΑΪΝΣΤΑΪΝ»

από το http://ethernews.com

Πώς κατέληξε ο Αϊνστάιν στην εξίσωση E=mc2

απαγορευτικό φως

23/11/2015

Η ταχύτητα του φωτός δεν είναι απλώς ένας αριθμός. Είναι μια φυσική διαδικασία. Όπως το απόλυτο μηδέν (-273) στη θερμοκρασία φανερώνει πως από εκείνο το σημείο σταματούν να δονούνται τα μόρια της ύλης, έτσι και η ταχύτητα του φωτός είναι το ανώτατο όριο ταχύτητας.

 

speed-limit

http://physicsgg.me/2013/09/25

Υποθέστε ότι ένα διαστημικό όχημα ταξιδεύει με ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός.

Ο πιλότος του διαστημοπλοίου αρχίζει να ανεβοκατεβάζει απεγνωσμένα το πηδάλιο της προωστικής ισχύος ώστε να κάνει το σκάφος να τρέξει ταχύτερα.

Παρά τις μεγάλες προσπάθειες του πιλότου, το διαστημόπλοιο δεν μπορεί να κερδίσει σ’ αυτό τον αγώνα δρόμου. Τι συμβαίνει λοιπόν;

Οι μηχανές ζορίζονται από τη διοχετευόμενη ενέργεια, αλλά αυτό δεν αυξάνει την ταχύτητα του διαστημοπλοίου, γιατί τίποτε δεν τρέχει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Αλλά ούτε και η ενέργεια μπορεί έτσι απλά να εξαφανιστεί.

Το αποτέλεσμα είναι η ενέργεια που διοχετεύεται να «συμπιέζεται» και να μετατρέπεται σε μάζα.

Στην αρχή η διόγκωση είναι μικρή, αλλά όσο διοχετεύεται ενέργεια η μάζα θα συνεχίζει να αυξάνεται. Το διαστημόπλοιο θα συνεχίσει να διογκώνεται.

Ακούγεται παράξενο, αλλά υπάρχουν στοιχεία που το αποδεικνύουν. Εάν αρχίσετε να επιταχύνετε μικρά πρωτόνια, που έχουν μια «μονάδα» μάζας όταν είναι ακίνητα, στην αρχή απλώς κινούνται όλο και ταχύτερα, όπως εξάλλου το περιμένετε. Αλλά στη συνέχεια, όταν πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, ένας παρατηρητής θα διαπιστώσει πράγματι ότι τα πρωτόνια αρχίζουν να αλλάζουν. Είναι ένα συνηθισμένο γεγονός στους επιταχυντές έξω από το Σικάγο και στο CERN κοντά στη Γενεύη και στην εργασία των φυσικών σ’ όλο τον κόσμο. Τα πρωτόνια στην αρχή «φουσκώνουν» και γίνονται δύο «μονάδες» μάζας -διπλά από ό,τι ήταν στην αρχή-, μετά τρεις μονάδες και όλο και περισσότερες στη συνέχεια, καθώς συνεχίζεται η διοχέτευση ενέργειας. Στις ταχύτητες της τάξης του 99,9997 επί τοις εκατό του c, τα πρωτόνια είναι 430 μεγαλύτερα από το αρχικό τους μέγεθος. (Αντλείται τόση πολλή ενέργεια από τους κοντινούς ηλεκτρικούς σταθμούς, που τα βασικά πειράματα προγραμματίζονται να διεξάγονται αργά τη νύχτα, ώστε να μη διαμαρτύρονται οι γείτονες γιατί τα φώτα τους χαμηλώνουν).

Επί αιώνες, η ενέργεια και η μάζα φαίνονταν εντελώς διαφορετικά πράγματα. Εξελίχθηκαν χωρίς να έρθουν σε επαφή.

Σε κανέναν δεν ήρθε η ιδέα, όπως στον Αϊνστάιν, ότι μπορούσε να υπάρχει ένας «φυσικός» διαβιβαστής μεταξύ ενέργειας και μάζας, όπως είδαμε στο παράδειγμα του διαστημοπλοίου, και ότι το c είναι ο συντελεστής μετατροπής που συνδέει αυτές τις δύο.

από το βιβλίο του D. BODANIS «Ε=mc2»
Εκδόσεις ΛΙΒΑΝΗ

massincrease

http://www.emc2-explained.info/Time-Dilation/#.VjbqXLfhDIU

 Η ιδέα της κοινής λογικής για τη μάζα είναι ότι αυτή αντιπροσωπεύει την ποσότητα της ύλης ενός σώματος. Πώς είναι δυνατόν να μεταβάλλεται η ποσότητα της ύλης ενός σώματος επειδή το θέτουμε απλώς σε κίνηση; Αλλά όταν ο φυσικός μιλάει για «μάζα» δεν εννοεί ακριβώς «ποσότητα ύλης» αλλά την «αδρανειακή μάζα».

Έτσι λοιπόν όταν ένας φυσικός ισχυρίζεται ότι η αδρανειακή μάζα ενός σώματος αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητά του, εννοεί ότι, αν ασκείται πάνω του η ίδια δύναμη, αυτή θα είναι όλο και λιγότερο αποτελεσματική στο να το επιταχύνει, καθώς το σώμα θα κινείται όλο και γρηγορότερα. Και καθώς το σώμα προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, δεν θα είναι καθόλου αποτελεσματική. Διάφοροι φυσικοί, πριν από τον Αϊνστάιν, είχαν συμπεράνει ότι κάτι τέτοιο ίσχυε για τα ηλεκτρόνια, βασιζόμενοι σε συγκεκριμένους υπολογισμούς με τις εξισώσεις του Μάξγουελ και διάφορα πρότυπα για το ηλεκτρόνιο.

από το βιβλίο του JEREMY BERNSTAIN «ΑΪΝΣΤΑΪΝ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

Πώς κατέληξε όμως ο Αϊνστάιν στην ιδέα ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής που εκπέμπει το φως;

 Η αρχή αυτή παίζει τόσο σημαντικό ρόλο στη θεωρία του Αϊνστάιν ώστε αξίζει τον κόπο να την παρουσιάσουμε όσο πιο παραστατικά γίνεται. Αυτό που σημαίνει είναι ότι αν έχουμε έναν φανό που εκπέμπει φως και μετρήσουμε την ταχύτητα του εκπεμπόμενου φωτός, τότε η ταχύτητα αυτή θα είναι πάντοτε η ίδια, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα ο φανός κινείται ως προς εμάς όταν εκπέμπει το φως.

Υπάρχει πλέον σήμερα άμεση πειραματική στήριξη γι’ αυτή την «αρχή της σταθερότητας». Το εντυπωσιακότερο παράδειγμα το προσφέρει το φως που προέρχεται από διπλούς αστέρες, δηλαδή από ζεύγη αστέρων που κινούνται σε τροχιά ο ένας γύρω από τον άλλο. Από ό,τι φαίνεται, υπάρχουν σημεία στην τροχιακή κίνηση του αστέρα στα οποία αυτός κινείται προς τη Γη και σημεία κατά τα οποία απομακρύνεται από αυτήν. Αν η ταχύτητα του φωτός διέφερε στα δύο αυτά διαφορετικά σημεία της τροχιάς του αστέρα, μπορούμε εύκολα να αποδείξουμε ότι θα βλέπαμε φαινομενικά -διαφόρων ειδών- «φευγαλέα» είδωλα του κινούμενου αστέρα. Θα φαινόταν να βρίσκεται, για να το πούμε έτσι, σε δυο μέρη ταυτόχρονα. Τέτοια είδωλα δεν παρατηρούνται. Και αυτό αποτελεί ισχυρότατο πειστήριο υπέρ της αρχής της σταθερότητας.

Οι εξισώσεις του Μάξγουελ περιέχουν ως μια από τις ιδιότητές τους την αρχή της σταθερότητας, αλλά καθώς αυτή ερχόταν σε σύγκρουση με τη Νευτώνεια Μηχανική, έπρεπε κάποιος να «μαντέψει» ποιες ήταν οι σωστές εξισώσεις. Εκείνη την εποχή υπήρχαν και άλλες υποθέσεις για το θέμα, τις οποίες ο Αϊνστάιν απέκλεισε γιατί δεν μπορούσε να σκεφτεί μορφή διαφορικής εξίσωσης η οποία να έχει λύσεις που να αναπαριστούν κύματα των οποίων η ταχύτητα εξαρτάται από την κίνηση της πηγής. Στην περίπτωση αυτή, η θεωρία της εκπομπής κυμάτων θα οδηγούσε σε σχέσεις φάσεων τέτοιες ώστε το διαδιδόμενο φως θα βρισκόταν άσχημα «ανακατεμένο» και θα μπορούσε ακόμη να «πέσει πάνω στον εαυτό του».

από το βιβλίο του J. BERNSTAIN «ΑΪΝΣΤΑΪΝ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

Πώς γίνεται να βρεθεί το φως «άσχημα ανακατεμένο»; Τι ακριβώς εννοούσε ο Αϊνστάιν με την παραπάνω φράση; Ας δούμε μια απλή εξήγηση που δίνει ο Καρλ Σαγκάν. Υποθέστε ότι βρισκόμαστε στο παρακάτω σταυροδρόμι στη θέση που βρίσκεται ο φωτογράφος που τράβηξε τη φωτογραφία:

6a00d8345159c669e2015435dbad6c970c-800wi

Έστω ότι ένα αυτοκίνητο έρχεται από τον απέναντι δρόμο και ένα άλλο από τον δρόμο αριστερά. Έστω ότι τα δύο αυτοκίνητα συγκρούονται. Αν το φως από το απέναντι αυτοκίνητο διαδιδόταν πιο γρήγορα (επειδή το απέναντι αυτοκίνητο κινείται προς εμάς) σε σχέση με το φως από το αυτοκίνητο που έρχεται από αριστερά, ουσιαστικά θα βλέπαμε το απέναντι αυτοκίνητο να συγκρούεται μόνο του και ύστερα από λίγο θα έφτανε το φως από το αυτοκίνητο που κινείται από αριστερά.


ΤED: Είναι δυνατό το ταξίδι στο χρόνο;

φως που ξεγελάει τον χρόνο

21/11/2015

The_Persistence_of_Memory

Σαλβαντόρ Νταλί «Η Εμμονή της Μνήμης»
Όταν ένα διαστημόπλοιο κινείται με ταχύτητα που προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, τα ρολόγια στο εσωτερικό του εννοείται πως δε λιώνουν όμως αρχίζουν να επιβραδύνονται. Παρ’ όλο που οι ίδιοι οι αστροναύτες δεν αντιλαμβάνονται καμία διαφορά, ο χρόνος μέσα στο διαστημόπλοιο πηγαίνει πιο αργά σε σχέση με τον χρόνο στη Γη.

Με το πείραμα των Μίκελσον – Μόρλεϊ αποδείχτηκε πως το φως, είτε κινείται στην ίδια κατεύθυνση με την κίνηση της Γης, είτε κινείται στην αντίθετη κατεύθυνση, διατηρεί πάντα σταθερή την ταχύτητά του.

Μετά το πείραμα των Μίκελσον – Μόρλεϊ και οι εξισώσεις του Μάξγουελ έδειξαν το ίδιο ότι δηλαδή η τιμή της ταχύτητας των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων -επομένως και του φωτός- παραμένει η ίδια χωρίς να έχει σημασία ποιος είναι ο παρατηρητής.

Βασιζόμενος σε αυτά ο Αϊνστάιν κατέληξε στο δεύτερο αξίωμα της θεωρίας της Σχετικότητας που λέει πως η ταχύτητα του φωτός έχει πάντα την ίδια τιμή ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής που το εκπέμπει ή την κίνηση του παρατηρητή. Δηλαδή η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή και αναλλοίωτη υπό οποιεσδήποτε συνθήκες.

Το αξίωμα αυτό ακούγεται παράλογο. Σημαίνει ότι το φως από ένα άστρο -ακόμα και αν το άστρο απομακρύνεται από εμάς λόγω της διαστολής του Σύμπαντος- φτάνει στη Γη με την ίδια καθορισμένη πάντοτε ταχύτητα.

GR History - albert_einstein

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=664171

Η διαστολή του χρόνου, όπως τη σκέφτηκε ο Αϊνστάιν, μπορεί να γίνει εύκολα κατανοητή. Οι γνώσεις που απαιτούνται είναι το Πυθαγόρειο Θεώρημα και ο τύπος v=s/t όπου v η ταχύτητα ενός σώματος, s (ή d) η απόσταση που διανύει σε χρόνο t.

Σε ένα βαγόνι τρένου που κινείται, ένας παρατηρητής μέσα στο τρένο στέλνει με ένα φακό μια ακτίνα φωτός προς τα πάνω. Η ακτίνα φωτός χτυπάει σε έναν καθρέφτη και επιστρέφει πίσω (μπλε πορεία). Ο χρόνος που μετράει ο παρατηρητής μέχρι να χτυπήσει το φως στον καθρέφτη είναι t=d/v.

time_dilation

http://hendrix2.uoregon.edu/~imamura/FPS/week-2/week-2.html

Ας φανταστούμε τώρα έναν εξωτερικό παρατηρητή. Τι βλέπει αυτός; Βλέπει το φως να ακολουθεί την κίτρινη πορεία επειδή το τρένο κινείται. Με τη γνώση που μας δίνει το Πυθαγόρειο Θεώρημα μπορούμε να αντιληφθούμε ότι η κίτρινη πορεία από τον φακό μέχρι τον καθρέφτη είναι μεγαλύτερη από την μπλε πορεία (d), αφού η υποτείνουσα είναι μεγαλύτερη από την κάθετη πλευρά. Ας το δούμε και σε ένα άλλο σχήμα:

img29

http://hep.physics.uoc.gr/physics4/node4.html

Η κίτρινη ευθεία στον κόκκινο άξονα δεξιά είναι σίγουρα μεγαλύτερη από την κίτρινη ευθεία στον μπλε άξονα.

Αν μέχρι εδώ είμαστε κατανοητοί, ας πάμε ένα βήμα παραπάνω, προσπαθώντας να παρακολουθήσουμε το μυαλό του Αϊνστάιν. Γνώριζε, λοιπόν, ο Αϊνστάιν -όπως και οι φυσικοί της εποχής του- ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή ανεξάρτητα της κίνησης της πηγής. Άρα εφαρμόζοντας τον τύπο t=s/v ή t=d/v (αφού το d είναι διαφορετικό και το v σταθερό) βγαίνει το συμπέρασμα ότι διαφορετικό χρόνο μετράει ο παρατηρητής μέσα στο τρένο και διαφορετικό χρόνο (μεγαλύτερο) μετράει ο εξωτερικός παρατηρητής.

image012

Η διαστολή του χρόνου σε μικρές ταχύτητες είναι πολύ μικρή. Σε μεγάλες όμως ταχύτητες μπορεί να παρατηρηθεί με τη χρήση οργάνων μεγάλης ακριβείας.

183224.image0_

Το ίδιο νοητικό πείραμα, μόνο που αντί για βαγόνι τρένου έχουμε διαστημόπλοιο.

Γράφει ο Γιώργος Γραμματικάκης στην Αυτοβιογραφία του Φωτός:

Ακόμα και ο επιβάτης ενός αεροπλάνου παραμένει κατά τι νεότερος από εκείνον που στον αντίστοιχο χρόνο κάθεται στην αναπαυτική πολυθρόνα του σπιτιού του. Πριν όμως οι αναγνώστες και, κυρίως, οι αναγνώστριες του παρόντος βιβλίου σπεύσουν να επιβιβασθούν στο πρώτο αεροπλάνο είναι χρήσιμο να υπογραμμισθεί μια πικρή αλήθεια: ότι, επειδή η ταχύτητα ενός αεροπλάνου είναι πολύ μικρή σε σχέση με εκείνη του φωτός, το κέρδος σε χρόνο ή σε νεότητα, ακόμα και στα υπερατλαντικά ταξίδια, είναι απειροελάχιστο. Ισοδυναμεί το κέρδος αυτό με ένα δευτερόλεπτο, όταν το αεροπλάνο κάνει τον γύρο του κόσμου τετράκοσια εκατομμύρια φορές! Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση του Ρώσου αστροναύτη Σεργκέι Κρικάλεφ που επέβαινε στον διαστημικό σταθμό Μιρ και επέστρεψε στη Γη ύστερα από 748 μέρες περιφοράς. Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι ήταν κατά ένα πέμπτο του δευτερολέπτου νεότερος από όσο αν έμενε στο έδαφος!

ΓΙΩΡΓΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»
Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης

laser1a

http://www.physics4u.gr/faq/special.html

laser2a

http://www.physics4u.gr/faq/special.html

Στα 1971 οι φυσικοί Τζον Χάφελε και Ρίτσαρντ Κίτινγκ τοποθέτησαν υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια μέσα σε αεροπλάνα τα οποία έκαναν τον γύρο του κόσμου και στη συνέχεια συνέκριναν τις ενδείξεις αυτών των ρολογιών με πανομοιότυπα ρολόγια στο έδαφος. Τα αποτελέσματα: ο χρόνος κύλησε πιο αργά στο αεροσκάφος από ό,τι στο εργαστήριο έτσι ώστε μετά τη λήξη του πειράματος τα ρολόγια του αεροπλάνου πήγαιναν κατά 59 νανοδευτερόλεπτα πίσω σε σχέση με τα επίγεια ρολόγια. Και αυτή η τιμή ήταν ακριβώς όσο προέβλεπε η θεωρία του Αϊνστάιν.  time-dilation (1)

http://physicsgg.me

Οι παραμορφώσεις του χρόνου που παράγονται όταν αντικείμενα κινούνται με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός έχουν παρατηρηθεί όταν μελετώνται κάποια σωματίδια των κοσμικών ακτίνων που ονομάζονται μιόνια. Αυτά παράγονται ψηλά στην ατμόσφαιρα και κινούνται προς τη Γη με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Η διάρκεια ζωής τους είναι μικρή. Έχουν χρόνο ημιζωής δύο μικροδευτερόλεπτα και εξαφανίζονται γρήγορα καθώς κατευθύνονται προς τη Γη.

mu5

http://physicsgg.me

Οι επιστήμονες που παρατηρούν τα μιόνια ανακαλύπτουν ότι αυτά δεν εξαφανίζονται τόσο γρήγορα, όσο υποδηλώνουν οι κανονικοί χρόνοι ημιζωής τους. Υπολογίζοντας τον αριθμό των μιονίων στην κορυφή ενός βουνού και στη συνέχεια σε μια κοιλάδα ανακαλύπτουν ότι έχουν επιζήσει και φτάνουν στην επιφάνειαα της Γης πολύ περισσότερα από τα αναμενόμενα με βάση τον κανονικό χρόνο ημιζωής τους. Η μόνη εξήγηση είναι ότι οι χρόνοι ημιζωής τους είναι μεγαλύτεροι σε υψηλές ταχύτητες.

Σε πείραμα του 1966, σε επιταχυντή σωματιδίων, μιόνια εκτοξεύθηκαν με ταχύτητα ίση με 99,7% της ταχύτητας του φωτός. Αυτό προκάλεσε μια επιμήκυνση του χρόνου των μιονίων κατά 12 φορές. Το 1978 μιόνια επιταχύνθηκαν ακόμη πλησιέστερα στην ταχύτητα του φωτός και ο χρόνος ζωής τους επεκτάθηκε κατά 29 φορές.

617CAB32746DC9D966CFB1CA3189F135

http://www.skai.gr/news/technology/article/251503/to-cern-shediazei-ishurotero-epitahudi/
O υπόγειος επιταχυντής σωματιδίων CERN με διάμετρο 27 χμ. είναι ο μεγαλύτερος επιταχυντής στον κόσμο.

Τέλος τα ηλεκτρόνια που παράγονται στο σύγχροτρο (κυκλικό επιταχυντή σωματιδίων) επιταχύνονται με ταχύτητα ίση με 99,99999% της ταχύτητας του φωτός και η διαστολή του χρόνου φτάνει τις μερικές χιλιάδες.

ΠΗΓΕΣ

ΓΙΩΡΓΟΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΑΚΗΣ «Η ΑΥΤΟΒΙΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ»
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

Paul Davies «ΠΕΡΙ ΧΡΟΝΟΥ»
Εκδόσεις ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ

Clifford A. Pickover «ΧΡΟΝΟΣ: ΟΔΗΓΟΣ ΓΙΑ ΤΑΞΙΔΙΩΤΕΣ»
Εκδόσεις ΚΕΔΡΟΣ

JEREMY BERNSTAIN «ΑΪΝΣΤΑΪΝ»
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ

http://www.christianity-science.gr/files/TimeDilation.htm

http://physicsgg.me

http://www.physics4u.gr/articles/2004/timedilation.html

Γιατί ισχύει Ε=mc2

Ειδική θεωρία της σχετικότητας (ελληνικοί υπότιτλοι)