De ce teoria cuantică contrazice teoria relativități?

Pentru că sunteți fizician puteți lămuri care este contrastul între cele două?

Răspunde

Raportează

Evaluează

Sunt fizician, dar nu pot să lămuresc aceasta cu conoștiințe la nivelul liceului. La nivel clasic, obiectele fizice sunt niște puncte materiale, mai simplu niște bile, care se mișcă după legile lui Newton într-un spațiu euclidian, acela în care se mișcă avioanele noastre. Apoi ca să explicăm fenomenele electrice, au fost scrise ecuațiile câmpului electromagnetic, care este mișcarea unor unde prin spațiu, care seamănă cu miscarea undelor pe suprafața apei, doar că sunt sferice, ca niște baloane care se deplasează prin spațiu, în jurul sursei de emisie. Asta era situația fizicii cam până la 1900. Lumina este o undă de natură electromagnetică, care se supune, poate fi descrisă foarte bine de ecuațiile lui Maxwell. Doar, când aceste unde se deplasează prin spațiu, s-a constatat un lucru ciudat. Că nu respectă la deplasare legile lui Newton, de însumare a vitezelor. Astfel s-a măsurat viteza luminii și s-a constatat că dacă adaugi sau scazi viteza de rotație a pământului din viteza luminii, obții acelaș rezultat. Atunci Einstein a avut ideea originală că acest fenomen lumina, la viteze așa de mari, nu mai poate fi explicat cu concepte despre spațiu și timp de pe vremea lui Newton, aceleași concepte de când egiptenii au învățat să măsoare ogoarele inundate anual de revărsarea fluviul Nil, geometria euclidiană pe care dta o înveți în liceu. Ceasurile cu care măsurăm noi vitezele, sunt bune la vitezele mici, la care se fac deplasările în lumea oamenilor, și avem nevoie de altă modalitate de concepere a timpului. Ce este timpul pentru noi, oamenii? Comparăm o miscare, cu una standard, care se repetă, a unui ceas cu pendul. Numărul de mișcări ciclice, având aceeași durată, ne ajută să definim viteză, accelerație, să scriem ecuații de mișcare, să putem să calculăm traiectorii ale avioanelor. Einstein a avut curajul de neînțeles pentru intuiția noastră clasică, unde bilele se mișcă conform cu Newton și lumina după Maxwell, că lumea, zona în care se mișcă lumina, are alte caracteristici. Și a avut curajul să spună ca la viteze mari spațiul are altă geometrie, timpul ( ceasurile, adică măsurarea timpului, căci o entitate este mărime fizică dacă o pot măsura,
, iar măsura se face cu un așa zis ceas), iar cele două nu mai sunt separate ci unite între ele, într-un model numit spațiu-timp, adică depind unele de altele. Este greu de conceput așa ceva. ca ceea ce îmi arată un ceas, să depindă de viteza cu care mă deplasez.
Ca să înțelegi, să ne urcăm călare pe un foton, care însoțește o undă electromagnetică. O recepționăm, cu un telescop Hubble. Provine dinrtr-o galaxie de la capătul orizontului vizibil și a fost emisă acolo acum 13.8 miliarde de ani, a parcurs tot universul până la noi și și-a găsit sfârșitul pe placă foto din telescop, unde a impresionat un atom de argint care a înegrit placa foto. Dacă înainte de a muri pe placa de argint, ai sta de vorbă cu acel val de lumină, și l-ai întreba ce a mai făcut în ultimii 13.8 miliarde de ani, de când se plimbă prin univers. ți-ar răspunde. Îmi pare rău, nu știu despre ce vorbești, eu chiar acum am plecat de acolo. Și nici despre distanța despre care spui tu de 13.8 ani lumină nu înțeleg nimic. Astfel este acolo o lume care nu mai este aceea în care ne mișcăm noi. Iar intuițiile lui Einstein ne-au ajutat să o înțelegem iar apoi experimente cosmice i-au dat dreptate.
Acum la această fază, lumea așa cum este ea înțeleasă de fizică este compusă din bile newtoniene și unde clasice, care satisfac ecuațiile cămpului electromagnetic ale lui Maxwell, iar la viteze mari, aceste bile satisfac teoria relativității a lui Einstein.
Vine anul 1900 și anii ce au urmat. Caută tu datele exacte. Se descoperă, ( se crează modelele fizice) ale atomilor, electronul, radioactivitatea. Și începe să se măsoare energiile unui electron emis de un atom. Atomul este încă clasic. La hidrogen, un atom se mișcă ca o lună mică în jurul nucleului, ca a planetă în jurul soarelui.
Și încep să apară anomaliile pentru aceste particule atomice, care sunt foarte mici, care poartă energii foarte mici. Prima este că ele nu pot să poarte cu ele orice energie, ci energii în cantități exacte, precise. Fiind foarte mici sunt numite cuante. iar tot ce se referă la ele se numește cuantic. Se constată că au proprietăți de particulă, ca niște bile clasice și și proprietățile unor unde, ca niște unde de pe suprața apei, doar că sunt sferice, în spațiu. Astfel, intuiția noastră de materie solidă și plină, ca o masă, bucată de metal sau cărămidă, cu care poți construi o casă se prăbușește din nou. Dacă cureți toți atomii ce constituie pâmântul întreg de electroni, poți să îl pui într-o găleată. Aceasta va avea greutatea pâmântului.
Și din nou, tot așa cum Einstein a fost nevoit să accepte o nouă geometrie ca să explice ce se întâmplă la viteze mari, ca să explice lumea la dimensiuni mici, la energii mici, fizicieni și matematicieni împreună, dealungul unor decenii, au colaborat și au creat și descoperit o geometrie și un limbaj matematic ca să poată explica ce se întâmplă acolo.
Astfel în mecanica clasică, traiectoria unui obiect newtonian, bilă, se scrie ca o funcție în spațiu newtonian, astfel f(x, y, z, t) = o. Dacă ai trecut de clasa a 9-a ai înțeles asta.
În mecanica cuantică nu mai avem bile. Bila, entitate care era in spațiu clasic și se mișcă într-un timp clasic, măsurat cu un ceas cu pendul se dizolvă, se imprăștie.
Dar în locul bilei (electron de exemplu) acum am o entitate matematică numită funcție de undă. ( Trebuiau să n numească cumva). Iar ca să aflu mișcarea, poziția în spațiu a entității ( electron) rezolv o ecuație complicată F( X, Y, Z, t) = 0, numită ecuația lui Scrodinger, în spațiul complex. O găsești în cărți. Iar rezultatul ei, din nou, este doar o entitate matematică în spațiul complex). Și cum fac legătura între ea și electronul real din atom?
Pătratul rezultatului din rezolvarea funcție de undă îmi dă probabilatea distribuției în spațiu a electronului, undeva în jurul atomului. Astfel de la luna plină și întreagă a electronului clasic am ajuns la un model al entităților acolo, ca o ceață în jurul nucleului. Unde e ceața mai deasă ( probabilitatea mai mare)? Acolo, la distanța și în zona în care cu calcule clasice s-ar fi aflat, dacă calculam așa. Din nou, o altă lume, în care ni se pare nouă că știm totul cu mintea noastră, măruntă picătură de minciună, cum zice poetul, nimic nu potriveșțe cu măreția piramidelor egiptene și cu stabilitatea și soliditatea pe care ne bazăm viața terestră. Dar după ce devii fizician modern, te obișnuiești. O problemă de credință. E lumea așa acolo? Nimeni nu știe cum e lumea, nici aici, nici acolo. Este modelul nostru actual și ne bazăm pe el căci atunci când calculăm, calculele produse de teorie potrivesc măsurătorile până la a 10-a zecimală și chiar mai bine. Apoi încep să apară paradoxuri logice ale zonei. Măsori viteza exact, nu mai știi poziția exact. Principiul de incertudine a lui Heisenberg, nonlocalitatea, inseparabilitatea stărilor ( entanglement). Dar acestea din nou, necesită să știi mult mai multă fizică ca să le poți înțelege.
Să recapitulăm referitor la întrebarea dtale.
Teoria relativității se referă la o bilă clasică care se mișcă cu viteze mari într-un spațiui modelat de Einstein.
Mecanica cuantică se referă la entități, particule foarte mici, la energii și acțiune ( energie * timp) foarte mici de dimensiuni atomice. Mecanica specială creată descrie proprietățile lor speciale și lumea de acolo.
Ceea ce am scris mai sus conține multe inexactități, ca să pot fi pe înțeles în cuvinte simple.

Răspunde

Raportează

Evaluează

Bine spus.

Răspunde

Raportează

Evaluează

Mulțumesc. Poate mă votezi pentru userul anului să am și eu un mic beneficiu pentru timpul petrecut pe aici.

Răspunde

Raportează

Evaluează

Deja am votat pentru userul "doctorandus".

Răspunde

Raportează

Evaluează

Îi urez succes și lui. Să învingă cine merită, voi decideți. Și eu am votat penrtru Simpatik.

Răspunde

Raportează

Evaluează

Curiozitatea mi-ai venit de la întrebarea mea anterioară, dacă există un multivers, plecând de la ideea că există zei, zeii ar fi în afara multiversului, deasupra, neexistând anumite versiuni paralele ale lor, sau ar fi inside of de box?
Iar răspunsul unui user a adus întrebarea psedo-filosofică și pseudo-știifică pe un teren mai realist, spunând că :
In eventualitatea în care ar exista zeii, depinde multiversul, sau mă rog universurile paralele are un fel de stare de tip undă-particulă precum în universul, ar putea exista versiuni paralele ale zeităților, iar dacă multiversul ar fi de tip newtonian ar fi vorba de forțe unice în tot multiversul. Întrebarea mea inițial a pornit de la un serial DC la care mă uit, și are aceea tangență a universulurilor paralele.
La un moment dat un personaj se duce într-unul din aceste universuri și îl întâlnește pe diavol, eh nimic interesant până aici, doar întrebarea care s-a pus, în contextul serialului, plecând de la premisa că diavolul există și e ființă divină are și el versiuni paralele?
Fizica nu mă pasionează la modul acela de-a o studia amănunțit pe de o parte din cauza limbajului matematic pe care îl cere, dar popularizate și aduse la nivelul vulgului, găsesc anumite concepte speculative fascinate.
Dacă am înțeles bine proprietatea de tip undă-particulă îi dă fotonul capacitatea nu să se multiplice, ci să de-a impresia că se află în două locuri diametral opuse simultan, aici intervenind așa-numit principiu al incertitudini, sau mai mult cunoscută media paradoxul pisici lui Scrodinger care are rostul să explice incertitudinea cuantică.
E plecând de la acest principiu, am înțeles cel puțin la nivel teoretic să se aplice și la scală macro, astfel punând existind nu una-două, ci infinități de posibile universuri paralele, copi ale acestuia în versiuni alternative, probabil existând miliarde de ani, dar la o scală majoră fiind o nano-secundă, similar cu apariția unui foton dedublat, care apare și dispare rapid.

Răspunde

Raportează

Evaluează

Sori asta nu ține de știință, S ci de SF. Acolo multe sunt posibile, dar țin de capitolul distracție.

Răspunde

Raportează

Evaluează

În ce constă contrastul dintre cele două? Fizica cuantică și cea newtoniană?
Respectiv care este diferența între teoriile lui Newton și Einstein, deoarece în ciuda faptul că fenomenele sunt aceleași Einstein spre exemplu a definit gravitați ca un efect al curbări continuu spațiu-timp.

Răspunde

Raportează

Evaluează