5 labiausiai žavintys moksliniai reiškiniai (Video)

5. Kvantinis Zenono efektas

Dauguma yra girdėję apie radioaktyvųjį skilimą. Yra nestabili dalelė, tarkim, urano branduolys. Urano branduolys yra nestabilus, ir kad pasiektų stabilesnę, žemesnės energijos būseną, jis skyla į du mažesnius branduolius, proceso metu išskirdamas energiją. Šis procesas neišvengiamas, skilimas visada įvyksta.

Arba neįvyksta… Ir čia atsiranda paradoksas arba kvantinis Zenono efektas. Įdomiausia tai, kad radioaktyvios dalelės patiria išgąsčio būseną, visai kaip žmonės. Juokai juokais, bet šis reiškinys tikrai keistas.

Stebėdami sistemą prieš skilimą, savo stebėjimu iš esmės sustabdome laiko tėkmę dalelei, todėl ji lieka pradinėje būsenoje. Tai panašu į begalinį vaiko fotografavimą, siekiant sulaikyti jo brendimą arba spoksojimą į vakarykštę vakarienę tikintis, kad ji nesuges.

4. Jėgos

Nekalbėsime apie Gėrio ir Blogio jėgas, panagrinėsime fundamentaliąsias Visatos jėgas. Dauguma žmonių žino dvi iš jų – gravitaciją ir elektromagnetizmą. Tačiau egzistuoja dar dvi – silpnoji sąveika ir stiprioji sąveika.

Tad kuo gi šios jėgos neįprastos? Visų pirma, sąveikos vyksta tarp dalelių, kurios apsikeičia vadinamosiomis jėgą pernešančiomis dalelėmis. Dar keisčiau yra tai, kad šios dalelės yra tariamos, nes jos egzistuoja ribotą laiką. Kiekviena jėga turi savo jėgą pernešančių dalelių. Kiekvienos iš šių dalelių masė yra specifinė, paprastai matuojama elektronvoltais.

O įdomiausia tai, kad šios dalelės padeda paaiškinti, kodėl vienų jėgų, pavyzdžiui, silpnosios sąveikos ir stipriosios sąveikos, veikimo atstumas labai trumpas, o kitų, pavyzdžiui, gravitacijos ir elektromagnetizmo, veikimo atstumas begalinis.

Iš esmės, kuo didesnė virtualios jėgą pernešančios dalelės masė, tuo daugiau energijos reikia, kad ji egzistuotų nepažeisdama energijos ir masės tvermės dėsnio. Tai reiškia, kad jėgą pernešančios dalelės, kurių masė didesnė, egzistuoja trumpiau, nei dalelės, kurių masė mažesnė.

Gravitacijos ir elektromagnetizmo jėgų atveju, jėgą pernešančios dalelės neturi masės ir juda šviesos greičiu, o tai reiškia, kad jų veikimo atstumas begalinis.

3. Dimensijos

Sukate galvą bandydami perprasti judesio principą animaciniame vaizde? Nesijaudinkite, ne jūs vieni. Tiesą sakant, joks žmogus negali pamatyti, kas vyksta, nes vaizdas juda aukštesnėje dimensijoje, nei mes suvokiame.

Įsivaizduokime koordinačių sistemą ir x bei y ašis. Šios dvi ašys susikerta stačiu kampu. O dabar pabandykime nubrėžti z ašį – statmeną joms abiem. Gauname erdvę. Dabar pamėginkime nubrėžti dar vieną ašį, statmeną x, y ir z ašims. Ir vėl sukate galvą?

Šis mąstymo eksperimentas, kurį ką tik atlikome, iš tiesų yra gana senas. Aukštesnių dimensijų egzistavimo klausimas jau seniai neduoda fizikams ramybės, tačiau tik visai neseniai apie tokią galimybę imta kalbėti rimtai.

Tiesą sakant, tam, kad dauguma Stygų teorijos (pagrindinės kandidatės į „Viską paaiškinančios teorijos“ titulą) versijų tinkamai veiktų, reikalingos aukštesnės dimensijos.

Kita aukštesnių dimensijų savybė, kurią esame matę mokslinės fantastikos filmuose, yra tai, kad aukštesnės dimensijos gali veikti kaip trumpesni atstumai tarp dviejų taškų mūsų trimačiame erdvėlaikyje.

Tinkama analogija būtų tokia. Įsivaizduokime ant obuolio kirminą, kuris nori patekti į kitą obuolio pusę. Jis gali šliaužti obuolio paviršiumi, tokiu atveju jis judėtų dviejose dimensijose, aukštyn ir žemyn arba pirmyn ir atgal. Arba jis galėtų judėti trečia dimensija – prasigrauždamas pro obuolį. Pasirinkęs antrąjį maršrutą, kirminas tą patį tašką pasiektų nukeliaudamas trumpesnį atstumą.

2. Kvantinis susietumas

Viena iš nedaugelio fizikos teorijų, nepakitusių per pastaruosius 100 metų, yra tai, kad didžiausias įmanoma greitis mūsų Visatoje yra šviesos greitis. Kur ją bestebėtume, jos greitis visada toks pat, ir nieko nėra greitesnio už šviesą.

O gal ir yra. Kaip dauguma dalykų kvantinėje fizikoje, kvantinis susietumas paneigia mūsų įsivaizdavimą apie tai, kas yra neįmanoma. Pagrindinis kvantinio susietumo pavyzdys yra dviejų elektronų sąveika. Paprastai elektronų poroje vieno elektrono sukinys yra priešingos krypties nei kito (iš tiesų jie nesisuka, tai tik analogija). Sužinojus vieno elektrono sukinio kryptį, iškart galima pasakyti, kad kito elektrono sukinys bus priešingas.

Viskas būtų labai paprasta ir aišku, jei ne faktas, kad tokia sąveika elektronams būdinga nepriklausomai nuo to, koks tarp jų atstumas.

Jie gali būti skirtingose Visatos pusėse, ir vis vien šią informaciją galima gauti akimirksniu. Tai yra, informaciją iš kitos Visatos pusės galima gauti greičiau, nei sklinda šviesa! Tai kelia nuostabą nepaisant to, kad bent kol kas nėra aišku, kur galima būtų pritaikyti šią informaciją.

1. Kvantinė puta

Dar mokykloje mums aiškino, kad erdvė yra vakuumas, o vakuumas yra tuštuma, reiškia, erdvė yra tuščia. Iš esmės tai yra tiesa, bet kadangi kaip jau buvo minėta, kvantinė fizika vis nori išsiskirti, joje atsirado fenomenas, kuris vadinasi kvantinė puta.

Stebint Planko ilgio mastelyje (1.61619926×10⁻³⁵ m – tai mažiausias Visatoje įmanomas ilgis), erdvėlaikis pradeda atrodyti kaip haliucinacija perdozavus LSD. Tiesiogine prasme prieš akis ima šokinėti vaizdai, tetrunkantys milijoninę sekundės dalį, ir išnykstantys.

Juodosios bedugnės, skylės erdvėlaikyje (mokslininkų ironiškai vadinamos kirmgraužomis, pagal analogiją su obuoliu ir kirminu), dalelės ir jų analogai antimaterijoje, atsirandančios iš niekur, susiduriančios viena su kita ir išnykstančios, visatų užuomazgos (galbūt kažkada iš vienos tokios atsirado ir mūsų Visata).

Pasirodo, pasiekus Planko ilgio mastelį neapibrėžtumo principas leidžia energijai spontaniškai virsti dalelėmis ir jų antidalelių atitikmenimis.