Gaură neagră - reprezentare artistică
Fizica este fascinantă. Dar nu e nici pe departe atât de misterioasă pe cât o face să pară presa de popularizare a științei. Astăzi vreau să demontez cele mai mari 10 mituri despre fizică. Vorbim despre: superpoziție, entropie, găuri negre, timp, viteza luminii și viteze superluminice, inseparabilitatea cuantică și energia întunecată.
Pentru că sper să nu fiu nevoită să repet asta până la sfârșitul vieții mele.
10. Particulele cuantice pot fi în două locuri deodată
Această afirmație este și corectă, și incorectă. Ea reprezintă punerea în cuvinte ciudată a unei expresii matematice.
Matematic, particula este descrisă printr-o funcție de undă care este suma a două poziții. Asta numim „superpoziție”.
Da, o superpoziție este pur și simplu o sumă.
Dar ce înseamnă să fii într-un loc plus alt loc? N-am nicio idee. De fapt, cred că nimeni nu are idee ce înseamnă asta. Dar, pentru că trebuie cumva să vorbim despre asta cumva, spunem că particula este în două locuri deodată. Chiar face particula asta? Cine știe.
9. Entropia înseamnă dezordine
Știu că am spus și eu asta. Pentru că afirmația are sens dacă ai o definiție precisă a dezordinii. Dar, ca să fim corecți, această „dezordine” precis definită nu e ceea ce înțelegem de obicei prin dezordine – și de aceea afirmația este derutantă.
Un exemplu: să presupunem că picurăm cerneală într-un pahar cu apă. Cerneala se va distribui aproape uniform. De ce? Pentru că această distribuție aproape uniformă este starea cu entropia maximă – este cea mai probabilă configurație. E foarte puțin probabil ca cerneala să revină într-o picătură.
Totuși, dacă te uiți la universul timpuriu, materia era distribuită aproape perfect uniform, dar entropia era foarte mică. De ce? Pentru că densitatea materiei era foarte mare, deci trebuie să ții cont de gravitație. Gravitația tinde să aglomereze materia. Astfel, o distribuție uniformă este puțin probabilă, deci entropia este mică.
Acum, dacă numești o distribuție uniformă „ordonată” sau „dezordonată”, e discutabil. Dar indiferent ce parte alegi, în unul dintre exemple, entropia nu corespunde cu „dezordinea”.
> Pentru o analiză amplă, Sabine + Scientia, privind subiectul entropiei, citiți acest articol: Ce este, în fapt, entropia
8. Găurile negre „absorb” materia
O gaură neagră are exact aceeași atracție gravitațională ca o stea cu aceeași masă, la aceeași distanță. Diferența este că o gaură neagră are o rază mult mai mică decât o stea de aceeași masă, deci te poți apropia mai mult de o gaură neagră decât de suprafața unei stele.
Aceasta înseamnă că forța gravitațională la orizontul unei găuri negre este mai mare decât cea de la suprafața unei stele cu aceeași masă. Dar atracția gravitațională a oricărui corp este determinată de gravitație, care este o constantă a naturii. Nu e ca și cum găurile negre atrag materia mai puternic decât altceva.
Sunt ele mai periculoase? Ei bine - și dacă o să te apropii de o stea, tot mori.
> Citește și: Istoria completă a găurilor negre
7. Toți ne deplasăm cu viteza luminii
Aceasta nu e atât greșită, cât lipsită de sens. Este o exprimare ciudată a faptului că, dacă te uiți la mișcarea ta în spațiu-timp, nu doar în spațiu, atunci aceasta este, prin convenție, normalizată la viteza luminii.
Ce înseamnă că ne mișcăm cu viteza luminii prin spațiu-timp, pe unitate de timp? Din ce pot spune, nu înseamnă nimic. Te miști prin timp cu o secundă pe secundă și asta e tot.
> Citește și: Ce legătură este între timpul indicat de ceasuri și timpul altor sisteme?
6. Constanta cosmologică a fost cea mai greșită predicție din istorie – cu 120 de ordine de mărime
Aceasta este o poveste captivantă, pe care lumea o repetă. Din păcate, nu este adevărată.
Nu a existat niciodată o astfel de predicție. Ce spun de fapt fizicienii este că au o metodă de a estima cât cred ei că ar trebui să fie constanta cosmologică, iar acea estimare este grosolan de greșită.
Ce poți concluziona din asta este că metoda lor de estimare e lipsită de sens – dar nu e o poveste pe care le place să o spună.
Am vorbit despre asta pe larg într-un alt videoclip.
5a. Timpul se oprește la viteza luminii
Această idee e o formulare ciudată a faptului că lumina nu are o noțiune internă a timpului.
Pentru noi, timpul trece – o secundă pe secundă. Asta se numește „timp propriu”. Dar pentru orice lucru care se deplasează cu viteza luminii, timpul propriu este întotdeauna zero.
De aceea e rezonabil să spui că, pentru lumină, totul se întâmplă simultan.
Dar nu e ca și cum, dacă alergi mai repede, timpul trece mai încet. Timpul trece mai lent doar dacă accelerezi. Ceea ce ne duce la următorul mit:
5b. Încetinirea timpului în teoria lui Einstein e doar o iluzie
Fals. Dacă ai un ceas aflat în accelerație și îl compari cu unul care nu este accelerat, cel accelerat va ticăi mai lent.
Un caz special important este să stai nemișcat într-un câmp gravitațional – ceea ce probabil faci acum – pentru că asta înseamnă că ești într-o mișcare accelerată.
Și cu cât atracția gravitațională e mai puternică acolo unde ești, cu atât îmbătrânești mai lent.
Asta înseamnă, de exemplu, că timpul pe suprafața Pământului trece un pic mai lent decât pe suprafața Lunii. Este un efect real, măsurabil. Dar este atât de mic încât nu contează, decât dacă trebuie să sincronizezi ceva la nivel de nanosecunde.
De aceea NASA vrea să introducă un timp lunar separat de cel terestru – pentru că cele două nu pot fi sincronizate, pur și simplu „curg” la viteze diferite.
> Citește și:
• De ce timpul trece mai greu la baza unui munte decât pe vârf dar și, foarte important și interesant, în acest context:
• Accelerația unui corp într-un câmp gravitațional nu este reală
4. Particulele cuantice fac schimb de informații mai repede decât lumina
Nu, nu o fac. Cred că oamenii se încurcă din cauza tuturor discuțiilor despre „acțiunea bizară la distanță” a lui Einstein, care, dacă te iei după titlurile din presa populară, ar fi fost dovedită. Dar nu e cazul.
Ceea ce a fost dovedit este inseparabilitatea cuantică – adică o corelație. Și nu, nu este „acțiunea misterioasă” a lui Einstein. Nu, particulele cuplate cuantic nu se influențează reciproc la distanță. Și nu, nu poți folosi inseparabilitatea cuantică pentru a trimite informații mai repede decât lumina.
Nici așa-numita „teleportare cuantică” nu este o excepție.
Există de fapt o teoremă matematică ce demonstrează că, indiferent ce experiment faci sau ce protocol folosești, nu poți folosi efecte cuantice pentru a transmite informații mai repede decât lumina.
3. Einstein s-a înșelat în privința fizicii cuantice
Cei care spun asta nu înțeleg ce a spus Einstein de fapt. Celebra sa remarcă – că „Dumnezeu nu joacă zaruri” – a fost, pe de o parte, în mod clar o glumă.
Pe de altă parte, este imposibil de demonstrat că lumea este fie deterministă, fie nedeterministă, așa că această afirmație nu va putea fi niciodată dovedită ca fiind adevărată sau falsă.
Ce a spus Einstein cu adevărat despre mecanica cuantică este că nu credea că, în fapt, colapsarea funcției de undă este un proces fizic real. Această colapsare este ceea ce el a numit „acțiune misterioasă la distanță”, pentru că pare să se producă la o viteză mai mare decât viteza luminii.
Până în prezent nu există niciun experiment care să arate că această „acțiune misterioasă” este, de fapt, reală din punct de vedere fizic.
Așadar, nu – convingerile lui Einstein despre fizica cuantică nu au fost niciodată demonstrate ca fiind greșite.
2. Energia întunecată este un fel de anti-gravitație
Energia întunecată este ceea ce face ca expansiunea universului să accelereze. Anti-gravitația ar presupune ceva care este respins de materia normală, dar atras de sine însăși.
Asta ar însemna că energia întunecată s-ar aglomera – ceea ce nu face. Așadar, energia întunecată nu este anti-gravitație.
Probabil această neînțelegere vine din ideea că o masă sau energie anti-gravitațională ar respinge totul, inclusiv pe sine. Dar nu e așa. Comportamentul poate fi calculat din spinul particulei-forță.
La sarcinile electrice, particula purtătoare a forței este fotonul (spin 1). Rezultă că sarcinile opuse se atrag, cele asemănătoare se resping. În cazul gravitației, purtătorul are spin 2 și e invers: masele asemănătoare se atrag, cele opuse se resping. Detaliile se găsesc în prelegerile lui Feynman.
De ce nu am observat niciodată masă anti-gravitațională? Poate un bun subiect pentru o teză de doctorat.
1. Deplasarea mai rapidă decât viteaza luminii este incompatibilă cu teoria lui Einstein
Fals. Te poți deplasa mai rapid decât lumina în teoriile lui Einstein. Ce este adevărat este că aceste teorii spun și că este nevoie de o cantitate infinită de energie pentru a accelera un obiect de la o viteză subluminală la una superluminică.
Asta nu înseamnă același lucru?
Nu. Cred că această distincție contează. Pentru că, în orice alt caz în care fizicienii întâlnesc ceva care devine infinit, spun că acel lucru nu este real fizic – ci că teoria se dezintegrează acolo. Cred că același lucru se aplică și aici. Călătoria mai rapidă decât lumina nu este imposibilă, doar foarte dificilă.
Concluzie
Mesajul principal de azi: să înveți fizică din presa de popularizare nu este cea mai bună metodă.
Textul articolului reproduce textul din videoclip, cu mici adaptări.
