2018-04-29 00:21:25
Για να απαντηθεί αυτή η απάντηση οι άνθρωποι σκαρφίζονται ιστορίες για να περιγράψουν τον κόσμο Ελέγχουμε τις ιστορίες μας και διδασκόμαστε τι να κρατήσουμε και τι να πετάξουμε. Αλλά όσο περισσότερα μαθαίνουμε, όλο και πιο πολύπλοκες γίνονται οι ιστορίες μας. Μερικές από αυτές τόσο πολύ, που καταντά πολύ δύσκολο να κατανοήσουμε για ποιο πράγμα μιλάμε. Σαν την θεωρία των Χορδών Μία διάσημη αμφιλεγόμενη και συχνά λάθος κατανοητή ιστορία για την φύση των πάντων. Γιατί την επινοήσαμε και είναι σωστή, ή απλά μια ιδέα για να ξεφορτωθούμε;
Για να καταλάβουμε την αληθινή φύση της πραγματικότητας, οι επιστήμονες κοίταξαν διάφορα αντικείμενα από κοντά και εντυπωσιάστηκαν. Θεσπέσια τοπία στην σκόνη, βιοποικιλία παράξενων πλασμάτων, πολύπλοκα πρωτεϊνικά ρομπότ.. Όλα αυτά φτιαγμένα από δομές μορίων φτιαγμένα από άπειρα μικρότερα πράγματα: Τα άτομα.. Οι επιστήμονες νόμιζαν πως ήταν τα τελευταία στρώματα της πραγματικότητας, μέχρι που τα συγκρούσανε μαζί πολύ δυνατά και ανακάλυψαν στοιχεία που δεν διαιρούνται περαιτέρω: Στοιχειώδη Σωματίδια..
Σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει ένα πρόβλημα: Είναι τόσο μικρά που πλέον οι επιστήμονες δεν μπορούν να τα παρατηρήσουν. Σκέψου όμως: Τι είναι η όραση; Για να δούμε κάτι, χρειαζόμαστε φώς, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Αυτό το κύμα χτυπά την επιφάνεια του αντικειμένου και αντανακλάται πίσω στο μάτι σου. Το κύμα κουβαλά πληροφορίες από το αντικείμενο που το μυαλό σου χρησιμοποιεί για να φτιάξει μια εικόνα. Άρα δεν μπορείς να δεις κάτι χωρίς κάπως να αλληλεπιδράσεις με αυτό. Να βλέπεις σημαίνει να αγγίζεις, μια ενεργή διαδικασία όχι παθητική. Κάτι που δεν είναι πρόβλημα για τα περισσότερα αντικείμενα. Αλλά τα σωματίδια είναι ΠΟΛΥ ΠΟΛΥ πολύ μικρά, τόσο μικρά που τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που χρησιμοποιούμε είναι πολύ μεγάλα για να τα αγγίξουν. Το ορατό φως απλά το προσπερνά. Αυτό μπορούμε να το λύσουμε χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα με περισσότερα και μικρότερα μήκη κυμάτων. Αλλά περισσότερα κύματα σημαίνει και περισσότερη ενέργεια. Οπότε όταν αγγίξουμε ένα σωματίδιο με ένα κύμα που έχει πολύ ενέργεια το μεταβάλλει. Κοιτώντας ένα αντικείμενο το αλλάζουμε. Άρα δεν μπορούμε να αλλάξουμε τα στοιχειώδη σωματίδια με ακρίβεια. Αυτό το γεγονός είναι τόσο σημαντικό, που έχει και όνομα.. Η αρχή της απροσδιοριστίας Βέρνερ Χαιζενμπεργκ. Η βάση όλης της κβαντομηχανικής! Οπότε πώς μοιάζει ένα σωματίδιο; Ποια είναι η φύση του; Δυστυχώς δεν ξέρουμε ακόμη.
Αν κοιτάξουμε όμως με πολύ προσπάθεια, μπορούμε να δούμε μια θολή σφαίρα επηρεάσεων αλλά όχι αυτοπρόσωπου τα σωματίδια. Απλά ξέρουμε πώς υπάρχουν. Αν όμως αυτή είναι μόνο η υπόθεση, πως μπορούμε να πειραματιστούμε μόνο με αυτά; Οι επιστήμονες έκαναν ότι έκαναν οι άνθρωποι και δημιούργησαν μια καινούργια ιστορία: Ένα μαθηματικό φαντασιοκόπημα..
Η ιστορία του σωματιδίου σημείου. Αποφάσισαν λοιπόν να υποθέσουν πως το σωματίδιο είναι ένα σημείο στον χώρο. Οποιοδήποτε ηλεκτρόνιο είναι ένα σημείο με συγκεκριμένο ηλεκτρικό φορτίο και καθορισμένη μάζα. Όλα να προσομοιάζουν μεταξύ τους. Έτσι οι φυσικοί θα μπορούσαν να ορίσουν και να υπολογίσουν τις παρατηρήσεις τους. Αυτό ονομάζεται κβαντική θεωρία πεδίου και μάλιστα έχει λύσει πολλά προβλήματα. Όλα τα στάνταρ μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής είναι χτισμένα πάνω σε αυτήν. Επίσης μπορεί να προβλέψει πολλά πράγματα. Μερικές κβαντικές ιδιότητες του ηλεκτρονίου για παράδειγμα, έχουν δοκιμαστεί και έχουν ακρίβεια περίπου 0000000000000,2%.
Παρόλο που τα σωματίδια δεν είναι σημεία στην πραγματικότητα αν τα αντιμετωπίσουμε σαν να ήταν, παίρνουμε μια καλή εικόνα σύμπαντος. Αυτή η ιδέα δεν εξέλιξε μόνο την επιστήμη, οδήγησε επίσης σε πολλές ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε σήμερα. Όμως υπάρχει ένα τεράστιο πρόβλημα:
Η βαρύτητα..
Στην κβαντομηχανική όλες οι φυσικές δυνάμεις μεταδίδεται από συγκεκριμένα σωματίδια. Σύμφωνα όμως με την θεωρία της Σχετικότητας η βαρύτητα δεν είναι μια δύναμη σαν τις άλλες στο σύμπαν. Αν για παράδειγμα το σύμπαν ήταν ένα θεατρικό έργο, τα σωματίδια είναι οι ηθοποιοί αλλά η βαρύτητα είναι η σκηνή. Με απλά λόγια η βαρύτητα είναι μια θεωρία γεωμετρίας. Η γεωμετρία του ίδιου του χωροχρόνου. Αποστάσεις που πρέπει να υπολογισθούν με απόλυτη ακρίβεια. Αφού όμως δεν μπορούμε να μετρήσουμε με απόλυτη ακρίβεια τα αντικείμενα στον κβαντικό κόσμο, η ιστορία της βαρύτητας δεν λειτουργεί με την ιστορία της κβαντικής φυσικής. Όταν οι φυσικοί προσπάθησαν να προσθέσουν βαρύτητα στην ιστορία επινοώντας ένα καινούργιο σωματίδιο, τα μαθηματικά δεν αποκρίθηκαν, και αυτό είναι πράγματι ένα μεγάλο πρόβλημα. Αν μπορούσαμε να ΄΄παντρέψουμε΄΄ την βαρύτητα με την κβαντική φυσική και το αρχικό μοντέλο, θα είχαμε την θεωρία των Πάντων. Με αφορμή αυτή πολλοί έξυπνοι άνθρωποι επινόησαν μια καινούργια ιστορία.. Ερωτήθηκαν: Τι είναι πιο πολύπλοκο από ένα σημείο;
Μια γραμμή ή μια χορδή. Η θεωρία των Χορδών γεννήθηκε. Τι κάνει λοιπόν την θεωρία των Χορδών τόσο κομψή; Είναι ότι περιγράφει πολλά διαφορετικά στοιχειώδη σωματίδια σαν διαφορετικούς τόνους δόνησης των χορδών. Ακριβώς σε ένα βιολί οι χορδές ταλαντώνονται διαφορετικά και μπορούν να δώσουν διαφορετικές νότες, μια χορδή μπορεί να σου δώσει διαφορετικά σωματίδια. Σημαντικότερα τη βαρύτητα. Η θεωρία των Χορδών υπόσχεται να ενοποιήσει όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος! Αυτό βέβαια προκάλεσε μεγάλο ενθουσιασμό στον κλάδο της επιστήμης. Η θεωρία των Χορδών γρήγορα προόδευσε στο να είναι η θεωρία των Πάντων. Δυστυχώς η θεωρία των Χορδών έρχεται με πολλές χορδές να σε κρατούν. Πολλά από τα μαθηματικά που βασίζονται στην θεωρία των Χορδών δεν λειτουργούν στο σύμπαν μας με τις τρεις χωρικές και μια χρονική διάσταση. Η θεωρία των Χορδών χρειάζεται 10 διαστάσεις για να λειτουργήσει! Οι επιστήμονες αυτής της θεωρίας έκανα υπολογισμούς σε μοντέλα σύμπαντα. Και μετά προσπάθησαν να ξεφορτωθούν τις έξι διαστάσεις ώστε να περιγράψουν το δικό μας σύμπαν. Μέχρι στιγμής κανείς δεν το έχει καταφέρει.. Και καμία πρόβλεψη της θεωρίας των Χορδών είναι αποδεδειγμένη σε πείραμα. Αυτό σημαίνει πως η θεωρία των Χορδών δεν αποκάλυψε την φύση του σύμπαντος μας. Σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσε κάποιος να πει ότι η θεωρία των Χορδών δεν είναι καθόλου χρήσιμη.
Η επιστήμη έχει να κάνει με πειράματα και προβλέψεις. Αν δεν μπορούμε να τα κάνουμε γιατί να ασχολούμαστε με χορδές; Όλα βασίζονται στο πως την χρησιμοποιούμε. Η φυσική βασίζεται στα μαθηματικά. Δύο και δύο κάνουν τέσσερα. Αυτό πράγματι είναι αλήθεια. Και τα μαθηματικά στην θεωρία των Χορδών δεν λειτουργούν. Να γιατί η θεωρία των Χορδών είναι χρήσιμη. Φαντάσου για παράδειγμα ότι ήθελες να κατασκευάσεις ένα κρουαζιερόπλοιο, αλλά είχες σχέδια για μια μικρή βαρκούλα. Υπάρχουν πολλές διαφορές: Ο κινητήρας, το μέγεθος και τα υλικά. Αλλά και τα δυο είναι θεμελιωδώς ίδια: Πράγματα που επιπλέουν. Άρα μελετώντας τα σχέδια της βάρκας, μπορείς να μάθεις να κατασκευάζεις ένα κρουαζιερόπλοιο μια μέρα..
Με την θεωρία των Χορδών μπορούμε να προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε ερωτήσεις για την κβαντική βαρύτητα που προβλημάτιζαν τους φυσικούς για αιώνες. Όπως λειτουργούν οι μαύρες τρύπες ή το παράδοξο της πληροφορίας.
Η θεωρία των Χορδών μπορεί να μας οδηγήσει στην σωστή κατεύθυνση και γίνεται ένα πολύτιμο όπλο για τους θεωρητικούς φυσικούς και τους βοηθάει να ανακαλύψουν καινούργιες πτυχές του κβαντικού κόσμου..
Πηγή Tromaktiko
Για να καταλάβουμε την αληθινή φύση της πραγματικότητας, οι επιστήμονες κοίταξαν διάφορα αντικείμενα από κοντά και εντυπωσιάστηκαν. Θεσπέσια τοπία στην σκόνη, βιοποικιλία παράξενων πλασμάτων, πολύπλοκα πρωτεϊνικά ρομπότ.. Όλα αυτά φτιαγμένα από δομές μορίων φτιαγμένα από άπειρα μικρότερα πράγματα: Τα άτομα.. Οι επιστήμονες νόμιζαν πως ήταν τα τελευταία στρώματα της πραγματικότητας, μέχρι που τα συγκρούσανε μαζί πολύ δυνατά και ανακάλυψαν στοιχεία που δεν διαιρούνται περαιτέρω: Στοιχειώδη Σωματίδια..
Σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει ένα πρόβλημα: Είναι τόσο μικρά που πλέον οι επιστήμονες δεν μπορούν να τα παρατηρήσουν. Σκέψου όμως: Τι είναι η όραση; Για να δούμε κάτι, χρειαζόμαστε φώς, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Αυτό το κύμα χτυπά την επιφάνεια του αντικειμένου και αντανακλάται πίσω στο μάτι σου. Το κύμα κουβαλά πληροφορίες από το αντικείμενο που το μυαλό σου χρησιμοποιεί για να φτιάξει μια εικόνα. Άρα δεν μπορείς να δεις κάτι χωρίς κάπως να αλληλεπιδράσεις με αυτό. Να βλέπεις σημαίνει να αγγίζεις, μια ενεργή διαδικασία όχι παθητική. Κάτι που δεν είναι πρόβλημα για τα περισσότερα αντικείμενα. Αλλά τα σωματίδια είναι ΠΟΛΥ ΠΟΛΥ πολύ μικρά, τόσο μικρά που τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που χρησιμοποιούμε είναι πολύ μεγάλα για να τα αγγίξουν. Το ορατό φως απλά το προσπερνά. Αυτό μπορούμε να το λύσουμε χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα με περισσότερα και μικρότερα μήκη κυμάτων. Αλλά περισσότερα κύματα σημαίνει και περισσότερη ενέργεια. Οπότε όταν αγγίξουμε ένα σωματίδιο με ένα κύμα που έχει πολύ ενέργεια το μεταβάλλει. Κοιτώντας ένα αντικείμενο το αλλάζουμε. Άρα δεν μπορούμε να αλλάξουμε τα στοιχειώδη σωματίδια με ακρίβεια. Αυτό το γεγονός είναι τόσο σημαντικό, που έχει και όνομα.. Η αρχή της απροσδιοριστίας Βέρνερ Χαιζενμπεργκ. Η βάση όλης της κβαντομηχανικής! Οπότε πώς μοιάζει ένα σωματίδιο; Ποια είναι η φύση του; Δυστυχώς δεν ξέρουμε ακόμη.
Αν κοιτάξουμε όμως με πολύ προσπάθεια, μπορούμε να δούμε μια θολή σφαίρα επηρεάσεων αλλά όχι αυτοπρόσωπου τα σωματίδια. Απλά ξέρουμε πώς υπάρχουν. Αν όμως αυτή είναι μόνο η υπόθεση, πως μπορούμε να πειραματιστούμε μόνο με αυτά; Οι επιστήμονες έκαναν ότι έκαναν οι άνθρωποι και δημιούργησαν μια καινούργια ιστορία: Ένα μαθηματικό φαντασιοκόπημα..
Η ιστορία του σωματιδίου σημείου. Αποφάσισαν λοιπόν να υποθέσουν πως το σωματίδιο είναι ένα σημείο στον χώρο. Οποιοδήποτε ηλεκτρόνιο είναι ένα σημείο με συγκεκριμένο ηλεκτρικό φορτίο και καθορισμένη μάζα. Όλα να προσομοιάζουν μεταξύ τους. Έτσι οι φυσικοί θα μπορούσαν να ορίσουν και να υπολογίσουν τις παρατηρήσεις τους. Αυτό ονομάζεται κβαντική θεωρία πεδίου και μάλιστα έχει λύσει πολλά προβλήματα. Όλα τα στάνταρ μοντέλα της σωματιδιακής φυσικής είναι χτισμένα πάνω σε αυτήν. Επίσης μπορεί να προβλέψει πολλά πράγματα. Μερικές κβαντικές ιδιότητες του ηλεκτρονίου για παράδειγμα, έχουν δοκιμαστεί και έχουν ακρίβεια περίπου 0000000000000,2%.
Παρόλο που τα σωματίδια δεν είναι σημεία στην πραγματικότητα αν τα αντιμετωπίσουμε σαν να ήταν, παίρνουμε μια καλή εικόνα σύμπαντος. Αυτή η ιδέα δεν εξέλιξε μόνο την επιστήμη, οδήγησε επίσης σε πολλές ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούμε σήμερα. Όμως υπάρχει ένα τεράστιο πρόβλημα:
Η βαρύτητα..
Στην κβαντομηχανική όλες οι φυσικές δυνάμεις μεταδίδεται από συγκεκριμένα σωματίδια. Σύμφωνα όμως με την θεωρία της Σχετικότητας η βαρύτητα δεν είναι μια δύναμη σαν τις άλλες στο σύμπαν. Αν για παράδειγμα το σύμπαν ήταν ένα θεατρικό έργο, τα σωματίδια είναι οι ηθοποιοί αλλά η βαρύτητα είναι η σκηνή. Με απλά λόγια η βαρύτητα είναι μια θεωρία γεωμετρίας. Η γεωμετρία του ίδιου του χωροχρόνου. Αποστάσεις που πρέπει να υπολογισθούν με απόλυτη ακρίβεια. Αφού όμως δεν μπορούμε να μετρήσουμε με απόλυτη ακρίβεια τα αντικείμενα στον κβαντικό κόσμο, η ιστορία της βαρύτητας δεν λειτουργεί με την ιστορία της κβαντικής φυσικής. Όταν οι φυσικοί προσπάθησαν να προσθέσουν βαρύτητα στην ιστορία επινοώντας ένα καινούργιο σωματίδιο, τα μαθηματικά δεν αποκρίθηκαν, και αυτό είναι πράγματι ένα μεγάλο πρόβλημα. Αν μπορούσαμε να ΄΄παντρέψουμε΄΄ την βαρύτητα με την κβαντική φυσική και το αρχικό μοντέλο, θα είχαμε την θεωρία των Πάντων. Με αφορμή αυτή πολλοί έξυπνοι άνθρωποι επινόησαν μια καινούργια ιστορία.. Ερωτήθηκαν: Τι είναι πιο πολύπλοκο από ένα σημείο;
Μια γραμμή ή μια χορδή. Η θεωρία των Χορδών γεννήθηκε. Τι κάνει λοιπόν την θεωρία των Χορδών τόσο κομψή; Είναι ότι περιγράφει πολλά διαφορετικά στοιχειώδη σωματίδια σαν διαφορετικούς τόνους δόνησης των χορδών. Ακριβώς σε ένα βιολί οι χορδές ταλαντώνονται διαφορετικά και μπορούν να δώσουν διαφορετικές νότες, μια χορδή μπορεί να σου δώσει διαφορετικά σωματίδια. Σημαντικότερα τη βαρύτητα. Η θεωρία των Χορδών υπόσχεται να ενοποιήσει όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος! Αυτό βέβαια προκάλεσε μεγάλο ενθουσιασμό στον κλάδο της επιστήμης. Η θεωρία των Χορδών γρήγορα προόδευσε στο να είναι η θεωρία των Πάντων. Δυστυχώς η θεωρία των Χορδών έρχεται με πολλές χορδές να σε κρατούν. Πολλά από τα μαθηματικά που βασίζονται στην θεωρία των Χορδών δεν λειτουργούν στο σύμπαν μας με τις τρεις χωρικές και μια χρονική διάσταση. Η θεωρία των Χορδών χρειάζεται 10 διαστάσεις για να λειτουργήσει! Οι επιστήμονες αυτής της θεωρίας έκανα υπολογισμούς σε μοντέλα σύμπαντα. Και μετά προσπάθησαν να ξεφορτωθούν τις έξι διαστάσεις ώστε να περιγράψουν το δικό μας σύμπαν. Μέχρι στιγμής κανείς δεν το έχει καταφέρει.. Και καμία πρόβλεψη της θεωρίας των Χορδών είναι αποδεδειγμένη σε πείραμα. Αυτό σημαίνει πως η θεωρία των Χορδών δεν αποκάλυψε την φύση του σύμπαντος μας. Σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσε κάποιος να πει ότι η θεωρία των Χορδών δεν είναι καθόλου χρήσιμη.
Η επιστήμη έχει να κάνει με πειράματα και προβλέψεις. Αν δεν μπορούμε να τα κάνουμε γιατί να ασχολούμαστε με χορδές; Όλα βασίζονται στο πως την χρησιμοποιούμε. Η φυσική βασίζεται στα μαθηματικά. Δύο και δύο κάνουν τέσσερα. Αυτό πράγματι είναι αλήθεια. Και τα μαθηματικά στην θεωρία των Χορδών δεν λειτουργούν. Να γιατί η θεωρία των Χορδών είναι χρήσιμη. Φαντάσου για παράδειγμα ότι ήθελες να κατασκευάσεις ένα κρουαζιερόπλοιο, αλλά είχες σχέδια για μια μικρή βαρκούλα. Υπάρχουν πολλές διαφορές: Ο κινητήρας, το μέγεθος και τα υλικά. Αλλά και τα δυο είναι θεμελιωδώς ίδια: Πράγματα που επιπλέουν. Άρα μελετώντας τα σχέδια της βάρκας, μπορείς να μάθεις να κατασκευάζεις ένα κρουαζιερόπλοιο μια μέρα..
Με την θεωρία των Χορδών μπορούμε να προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε ερωτήσεις για την κβαντική βαρύτητα που προβλημάτιζαν τους φυσικούς για αιώνες. Όπως λειτουργούν οι μαύρες τρύπες ή το παράδοξο της πληροφορίας.
Η θεωρία των Χορδών μπορεί να μας οδηγήσει στην σωστή κατεύθυνση και γίνεται ένα πολύτιμο όπλο για τους θεωρητικούς φυσικούς και τους βοηθάει να ανακαλύψουν καινούργιες πτυχές του κβαντικού κόσμου..
Πηγή Tromaktiko
ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ
ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
![Cronus: Το αήττητο ρομπότ -σκακιστή που έφτιαξαν φοιτητές στο Πανεπιστήμιο Δυτ. Μακεδονίας [εικόνες]](https://www.newsnowgr.com/static/gfx/nn124x78.gif)
ΣΧΟΛΙΑΣΤΕ
