5 “αδύνατα” φαινόμενα που φαίνεται να επιτρέπουν τελικά οι νόμοι της φυσικής

[deligkos]

Μία από τις πιο διάσημες προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας είναι οι “σκουληκότρυπες”, δηλαδή δομές στο σύμπαν που επιτρέπουν το ταξίδι στον χρόνο, συνδέοντας διαφορετικές περιοχές του χώρου και του χρόνου.

Μέχρι σήμερα, βέβαια, δεν έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξή τους, ενώ οι φυσικοί διαφωνούν για το κατά πόσο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν όντως σαν χρονομηχανές.

 

Οι “σκουληκότρυπες” και η λειτουργία τους δεν είναι η μόνη θεωρητική πρόβλεψη που κινείται στη λεπτή διαχωριστική γραμμή ανάμεσα στο τι είναι δυνατό και αδύνατο, με βάση την επιστήμη. Αντίθετα, υπάρχουν και άλλα φαινόμενα, “αδύνατα” εκ πρώτης όψεως, που φαίνεται τελικά να επιτρέπονται από τους νόμους της φυσικής.

 

Το αεικίνητο

 

Η ιδέα μηχανών που θα παρέμεναν συνεχώς σε κίνηση, και έτσι θα επιτελούσαν μία σειρά από χρήσιμες εργασίες χωρίς να χρειάζονται ενέργεια από κάποια εξωτερική πηγή, χρονολογείται από την εποχή του Λεονάρντο ντα Βίντσι. Τα “αεικίνητα” (όπως ονομάζονται αυτές οι μηχανές) μακροσκοπικών διαστάσεων αντιβαίνουν σε πολλούς νόμους της φυσικής, όπως για παράδειγμα τους νόμους της θερμοδυναμικής.

 

Ωστόσο, ο Νομπελίστας φυσικός Frank Wilczek, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, προέβλεψε από το 2012 την ύπαρξη των “χρονοκρυστάλλων”, δηλαδή υλικών στα οποία τα άτομα ακολουθούν μοτίβα που δεν επαναλαμβάνονται στον χώρο, αλλά στον χρόνο.

 

Πιο συγκεκριμένα, σε έναν χρονοκρύσταλλο, τα άτομα δεν καταλήγουν σε μία κατάσταση θερμικής ισορροπίας, στην οποία όλα έχουν την ίδια ποσότητα θερμικής ενέργειας. Έτσι, κάποια ιδιότητά τους ,όπως η φορά περιστροφής τους (σπιν), μεταβάλλεται περιοδικά και συγχρονισμένα, χωρίς την κατανάλωση ενέργειας από κάποια εξωτερική πηγή.

 

Η πρόβλεψη του Wilczek επιβεβαιώθηκε πειραματικά μόλις τον περασμένο Μάρτιο, όταν Αμερικανοί επστήμονες συνέθεσαν τον πρώτο χρονοκρύσταλλο. Αν και μία τέτοια “μηχανή” δεν πρόκειται να έχει τις πρακτικές εφαρμογές που είχαν στο μυαλό τους όσοι οραματίζονταν το “αεικίνητο” εδώ και αιώνες, είναι πιθανό στην πορεία να αξιοποιηθεί για την αποθήκευση ή τη μεταφορά δεδομένων σε κβαντικούς υπολογιστές.

 

Τηλεμεταφορά

 

Έχετε ποτέ φανταστεί να “ταξιδεύετε” ακαριαία από ένα σημείο σε κάποιο άλλο; Αν και ακούγεται παράδοξο, οι νόμοι της φυσικής δεν απαγορεύουν μία τέτοια δυνατότητα. Μάλιστα, στο βιβλίο του Physics of the Impossible, ο διάσημος φυσικός Michio Kaku χαρακτήριζε την τηλεμεταφορά ως “Αδυνατότητα Τάξης 1”, κάτι που σημαίνει πως είναι εφικτή τεχνικά, ενώ μάλιστα γίνει πραγματικότητα κατά τη διάρκεια της ζωής μας.

 

Για την ακρίβεια, ήδη υπάρχουν συσκευές τηλεμεταφοράς, αν και μόνο για υποατομικά σωματίδια. Αυτές οι συσκευές βασίζονται στην κβαντική διεμπλοκή (quantum entanglement). Αν και το φαινόμενο αυτό επινοήθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, για να δείξει πως δεν μπορεί να ευσταθεί η κβαντική φυσική, στην πορεία αποδείχθηκε πειραματικά.

 

Μέσω της κβαντικής διεμπλοκής, μπορούν να μεταφερθούν ακαριαία οι κβαντικές καταστάσεις υποατομικών σωματιδίων και οι πληροφορίες που αυτά κωδικοποιούν. Τα ρώτα ανάλογα πειράματα έγινεαν το 1997, “τηλεμεταφέροντας” την κβαντική κατάσταση ενός φωτονίου σε απόσταση μερικών δεκάδων εκατοστών. Σήμερα, το ρεκόρ τηλεμεταφοράς αγγίζει τα 100 χιλιόμετρα.

 

Μανδύες αορατότητας

 

Η ιδέα ενός μανδύα που κάνει αόρατο το αντικείμενο ή το σώμα που καλύπτει, διαδόθηκε τα τελευταία χρόνια μέσα από τα βιβλία με ήρωα τον Χάρι Πότερ. Ωστόσο, το φαινόμενο αυτό δεν ανήκει αποκλειστικά στη σφαίρα της φαντασίας, χάρις σε μία κατηγορία υλικών που ονομάζονται μεταϋλικά.

 

Η αρχή πίσω από τη λειτουργία τους είναι απλή: για να δούμε ένα αντικείμενο, το φως που πέφτει πάνω του ανακλάται προς τέτοιες διευθύνσεις, ώστε να φτάσει στα μάτια μας. Στην περίπτωση όμως, των μεταϋλικών, τα οποία έχουν συντεθεί στο εργαστήριο, το φως εκτρέπεται με διαφορετικό τρόπο από κάθε φυσικό αντικείμενο.

 

Τα πρώτα μεταϋλικά παρασκευάσθηκαν το 2000, ενώ σύντομα αναπτύχθηκαν οι πρώτες “συσκευές αορατότητας”. Πρόσφατα αποδείχθηκε αδύνατη η εφαρμογή της ιδέας σε αντικείμενα καθημερινών διαστάσεων, αν και πάλι θα μπορούν να εκτραπούν μακριά από το οπτικό πεδίο του παρατηρητή συγκεκριμένα μήκη κύματος, με συνέπεια να βλέπει αυτός το αντικείμενο με αλλόκοτο χρώμα ή πιο ευδιάκριτο.

 

Αρνητικές θερμοκρασίες

 

Η θερμοκρασία του απόλυτου μηδενός, η οποία ισούται περίπου με -273°C, υποτίθεται πως αποτελεί ένα απόλυτο όριο στο σύμπαν – όπως, για παράδειγμα, και η ταχύτητα του φωτός. Ο λόγος είναι πως αντιστοιχεί στη θερμοκρασία όπου τα άτομα σταματούν πλήρως τη θερμική τους κίνησης.

 

Επομένως, το λογικό είναι πως δεν μπορεί να υπάρξει μικρότερη θερμοκρασία. Για την ακρίβεια, μάλιστα, φυσικοί φέτος απέδειξαν πως ούτε καν το απόλυτο μηδέν είναι επιτεύξιμο.

 

Στην πραγματικότητα, ωστόσο, μπορεί κανείς να “ψύξει” ένα υλικό σε ακόμη μικρότερη θερμοκρασία, υπερπηδώντας αυτό το όριο. Ο λόγος είναι πως, στο πλαίσιο της θερμοδυναμικής, η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της τάξης: σε όσο μεγαλύτερη τάξη βρίσκεται ένα υλικό, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του.

 

Έτσι, το 2013, φυσικοί από το πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου παρέκαμψαν αυτό το όριο. “Έψυξαν” ένα σύνολο ατόμων σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν και στη συνέχεια αύξησαν την οργάνωσή τους. Έτσι, από τεχνική άποψη, πέτυχαν ακόμη μικρότερη θερμοκρασία.

 

Η ιδέα αυτή δεν έχει ιδιαίτερες εφαρμογές, ώστε ίσως αποδειχθεί χρήσιμη στη μελέτη της σκοτεινής ύλης, του μυστηριώδους “υλικού” που κατακλύζει το σύμπαν, χωρίς ακόμη να έχει ανιχνευθεί ποτέ ή να υπάρχει κάποια ένδειξη για τη φύση του.

 

Συνδυασμός ύλης με αντιύλη

 

Κανονικά, όταν η ύλη έρχεται σε επαφή με την αντιύλη, τότε εξαυλώνονται και οι δύο, παράγοντας φωτόνια. Επομένως, ένα ερώτημα είναι πως το σύμπαν πήρε τη σημερινή του μορφή, αφού υποτίθεται πως με τη Μεγάλη Έκρηξη δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, με συνέπεια από τις συγκρούσεις τους το μόνο συμπαντικό “συστατικό” να έπρεπε να είναι η ενέργεια που έχει παραχθεί.

 

Ωστόσο, εντελώς παράδοξα, ένα είδος ύλης φαίνεται πως αποτελεί και αντιύλη. Ο λόγος για τα φερμιόνια Μαγιοράνα (Majorana fermions), τα οποία φαίνεται πως αποτελούν και τα αντισωματίδιά τους, με συνέπεια να αυτο-εξαϋλώνονται υπό τις κατάλληλες συνθήκες.

 

Οι φυσικοί μάλιστα υποπτεύονται πως το ίδιο ισχύει και στα νετρίνα, αν και ωστόσο στην πορεία αποδείχθηκε πως η πιθανή αυτο-εξαϋλωσή τους είναι από τα πιο σπάνια φαινόμενα στο σύμπαν, συμβαίνοντας μία φορά σε 100 τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων χρόνια.

 

Site: NewScientist

[dimos15]

BOSS

[PhotoBomber]

Εγώ πάντως ψάρωσα άσχημα με τη φωτογραφία...

[pcos]

"ανθρωπος αγραμματος ξυλο απελεκητο!"

οπου 'ανθρωπος' βαλτε κοινωνια, κοσμος, κλπ

γιαυτο επενδυστε οσο και ο,τι μπορειτε στην μορφωση-εκπαιδευση σας.

[George.Ember]

Ολα μου φαινονται πολυ φυσιολογικα.

[georgepppo]

αυτό με τις αρνητικές θερμοκρασίες δεν μου ακούγεται σωστό,η θερμότητα είναι ενέργεια που στην ουσία είναι το "τρέμουλο" των ατόμων και όταν κάτι το διογκώσεις το τρέμουλο μειώνεται ανα μονάδα όγκου άρα πέφτει η θερμοκρασία (βλέπε ψυκτικά μέσα),όταν όμως δεν υπάρχει καθόλου απο αυτό το τρέμουλο δεν υπάρχει τίποτα δηλαδή όπως η τάση (πίεση) που είναι δύναμη δια επιφάνεια αν δεν εφαρμόσεις δύναμη άρα μηδενική τάση όσο και να αυξήσεις την επιφάνεια δεν έχεις μικρότερη τάση.

[Hatsos]

Ωραίο και ευχάριστο ποστ. Μπράβο

[Le Perv]

Παει.

Γιναμε FOCUS (περιοδικο).

Θα διωξεις τους τρεντο-γκατζετακηδες, βρε deligkos.

 

Γραψε γρηγορα ενα αρθρο για το καινουριο μοντελο "γυρτης" οθονης απο την Samsung.

[Neo106]

Ενα πολυ καλο αρθρο για τη σχεση υλης-αντιυλης και το υλικο συμπαν:

https://en.wikipedia.org/wiki/CP_violation

[Drop_Dead]

Ωραία, θα πέσει καλό googlariσμα πριν τον ύπνο και σήμερα

[lampros321]

Είναι πολύ ενδιαφέροντα τα παραδείγματα που δίνεις και όντος αληθινά !

 

Όμως φοβάμαι πως τα συμπεράσματα που βγάζεις είναι παραπλανητικά. 

Πιο συγκεκριμένα για τις σκουληκότρυπες, το αεικίνητο, την τηλεμεταφορά και τις αρνητικές θερμοκρασίες έχω να κάνω τις εξής παρατηρήσεις: 

 

Σκουλικότρυπες. Από όσο γνωρίζω δεν έχει αποδειχθεί με κανένα τρόπο η ύπαρξή τους ούτε καν θεωρητικά. Άλλο η υπόθεση και άλλο η απόδειξη.  

 

Το αεικίνητο. Με την λογική σου ένα αντικείμενο που περιστρέφεται στο διάστημα είναι επίσης αεικίνητο. Γενικά μπορούμε να "παίξουμε" με τους ορισμούς αλλά ως αεικίνητο δεν νομίζω πως μπορείς να περιγράψεις κάτι που αλλάζει αυθόρμητα και στην περίπτωσή μας περιοδικά καταστάσεις. 

Πάντως είναι εντοπιστικό αυτό το φαινόμενο των χρονοκρυστάλλων και πιστεύω στο μέλλον θα έχει πολλές εφαρμογές. 

 

Τηλεμεταφορά. Τηλεμεταφορά εγώ αντιλαμβάνομαι πως ορίζεται την ακαριαία μεταφορά μάζας. Όχι η μεταφορά πληροφορίας, αυτό είναι γνωστό. (πχ έχουμε τηλέφωνο, τηλεόραση, τηλέγραφο κλπ) 

"Μέσω της κβαντικής διεμπλοκής, μπορούν να μεταφερθούν ακαριαία οι κβαντικές καταστάσεις υποατομικών σωματιδίων..." αν και στη συνέχεια το λες, το τονίζω απλά, μεταφέρεται μόνο η πληροφορία τίποτα άλλο. 

 

Αρνητικές θερμοκρασίες. Η θερμοκρασία είναι όπως πολύ καλά λες η θερμική κίνηση των σωματιδίων (ατόμων, μορίων) και σε καμία περίπτωση το μέτρο οργάνωσης της ύλης. Αυτό ορίζεται ως εντροπία και είναι τελείως άλλο μέγεθος από την θερμοκρασία. Σε κατάσταση μηδενικής θερμοκρασίας κάθε υλικό έχει την ελάχιστη του εντροπία η οποία δεν είναι μηδενική. Αρά εάν κάποιος αλλάξει την κατάσταση ενός συστήματος υπό σταθερή (σχεδόν) μηδενική θερμοκρασία από κατάσταση χαμηλής τάξης σε κατάσταση υψηλότερης τάξης τότε μειώνεται αντίστοιχα (ή καλύτερα ταυτόσημα) και η εντροπία. Η θερμοκρασία δεν αλλάζει παραμένει σταθερή. 

 

Συμπερασματικά.

 

"5 “αδύνατα” φαινόμενα που φαίνεται να επιτρέπουν τελικά οι νόμοι της φυσικής"

 

Από τα 6 αδύνατα φυσικά φαινόμενα ... 

 

Η αρνητική θερμοκρασία σε Κέλβιν 

άντε και η τηλεμεταφορά ύλης είναι όντως αδύνατα.

Για τα οποία δεν άλλαξε τίποτα. 

 

Για τα άλλα δεν είπε κανείς τίποτα (ως αδύνατα).

Αν και επαναλαμβάνω σκουλικότρυπες και αεικίνητο δεν είναι ακριβώς όπως τα περιγράφεις. 

 

Πάντως όλα τα παραδείγματα που θέτεις είναι εξαιρετικά και εντυπωσιακά και είναι λίγοι από τους λόγους που η επιστήμη είναι τόσο υπέροχη! 

[michael92]

Ρε παιδιά είπαμε να μην μιλάμε συνέχεια για tablet αλλά εσείς το πήγατε σε άλλο επίπεδο.

 

αυτό με τις αρνητικές θερμοκρασίες δεν μου ακούγεται σωστό,η θερμότητα είναι ενέργεια που στην ουσία είναι το "τρέμουλο" των ατόμων και όταν κάτι το διογκώσεις το τρέμουλο μειώνεται ανα μονάδα όγκου άρα πέφτει η θερμοκρασία (βλέπε ψυκτικά μέσα),όταν όμως δεν υπάρχει καθόλου απο αυτό το τρέμουλο δεν υπάρχει τίποτα δηλαδή όπως η τάση (πίεση) που είναι δύναμη δια επιφάνεια αν δεν εφαρμόσεις δύναμη άρα μηδενική τάση όσο και να αυξήσεις την επιφάνεια δεν έχεις μικρότερη τάση.

 

 

Το τίποτα είναι πολύ πιο "γεμάτο" από ότι νομίζαμε όμως. 

 

https://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo 

[White_Cat]

Χαίρομαι πάρα πολύ όταν βλέπω τέτοια άρθρα. Το ύφος γραφής μου αρέσει, φυσικός δεν είμαι για να έχω άποψη πάνω στο πόσο ευσταθούν αυτά που λέει, αλλά όμως αυτού του είδους ο προβληματισμός με συγκινεί, γιατί μπορεί να οδηγήσει σε πολύ σοβαρές εφαρμογές στο μέλλον.

Να είναι καλά ο φίλος που το έγραψε...Φιλικά, Ο Άσπρος Γάτος

[LongTom]

Κάποτες το New Scientist ήταν το αγγλικό Scietific American, ένα καλό επιστημονικό(ή καλύτερα ημι-επιστημονικό) περιοδικό για τον ενδιαφερόμενο που ήθελε παραπάνω από εκλαϊκευμένη-dumb down "επιστήμη" και νέα.

Τώρα, λαμβάνοντας υπ' όψιν και αυτό το "άρθρο", είναι απλά ένα click bait με catch τίτλους και φανφάρες.

Βέβαια πολλά τα journal που πάνε κατά εκεί δυστυχώς, διότι ο λαός θέλει φαντασμαγορία, ελπίδα για ένα λαμπρό μέλλον και μπλιμπλίκια αλά deus ex machina που θα σώσουν μαγικά τον κόσμο.

 

Το άρθρο, στα αγγλικά την μετάφραση δεν την διάβασα καθόλου, είναι στην καλύτερη υπέρ απλούστευση και σε μερικά σημεία, όπως π.χ. ο "μανδύας αορατότητας", λείπουν κρίσιμες πληροφορίες.

Δηλαδή ότι ήδη υπάρχουν πειραματικές μακροκοσμικές κατασκευές που "καμπυλώνουν" την μικροκυμματική ακτινοβολία σε 2 διαστάσεις και καθιστούν "αόρατο" τον στόχο που περιβάλλει η εν λόγω κατασκευή σε ορισμένο μικροκυμματικό φάσμα.

 

 

Είναι πολύ ενδιαφέροντα τα παραδείγματα που δίνεις και όντος αληθινά !

 

Όμως φοβάμαι πως τα συμπεράσματα που βγάζεις είναι παραπλανητικά. 

Πιο συγκεκριμένα για τις σκουληκότρυπες, το αεικίνητο, την τηλεμεταφορά και τις αρνητικές θερμοκρασίες έχω να κάνω τις εξής παρατηρήσεις: 

 

Σκουλικότρυπες. Από όσο γνωρίζω δεν έχει αποδειχθεί με κανένα τρόπο η ύπαρξή τους ούτε καν θεωρητικά. Άλλο η υπόθεση και άλλο η απόδειξη.  

 

Το αεικίνητο. Με την λογική σου ένα αντικείμενο που περιστρέφεται στο διάστημα είναι επίσης αεικίνητο. Γενικά μπορούμε να "παίξουμε" με τους ορισμούς αλλά ως αεικίνητο δεν νομίζω πως μπορείς να περιγράψεις κάτι που αλλάζει αυθόρμητα και στην περίπτωσή μας περιοδικά καταστάσεις. 

Πάντως είναι εντοπιστικό αυτό το φαινόμενο των χρονοκρυστάλλων και πιστεύω στο μέλλον θα έχει πολλές εφαρμογές. 

 

Τηλεμεταφορά. Τηλεμεταφορά εγώ αντιλαμβάνομαι πως ορίζεται την ακαριαία μεταφορά μάζας. Όχι η μεταφορά πληροφορίας, αυτό είναι γνωστό. (πχ έχουμε τηλέφωνο, τηλεόραση, τηλέγραφο κλπ) 

"Μέσω της κβαντικής διεμπλοκής, μπορούν να μεταφερθούν ακαριαία οι κβαντικές καταστάσεις υποατομικών σωματιδίων..." αν και στη συνέχεια το λες, το τονίζω απλά, μεταφέρεται μόνο η πληροφορία τίποτα άλλο. 

 

Αρνητικές θερμοκρασίες. Η θερμοκρασία είναι όπως πολύ καλά λες η θερμική κίνηση των σωματιδίων (ατόμων, μορίων) και σε καμία περίπτωση το μέτρο οργάνωσης της ύλης. Αυτό ορίζεται ως εντροπία και είναι τελείως άλλο μέγεθος από την θερμοκρασία. Σε κατάσταση μηδενικής θερμοκρασίας κάθε υλικό έχει την ελάχιστη του εντροπία η οποία δεν είναι μηδενική. Αρά εάν κάποιος αλλάξει την κατάσταση ενός συστήματος υπό σταθερή (σχεδόν) μηδενική θερμοκρασία από κατάσταση χαμηλής τάξης σε κατάσταση υψηλότερης τάξης τότε μειώνεται αντίστοιχα (ή καλύτερα ταυτόσημα) και η εντροπία. Η θερμοκρασία δεν αλλάζει παραμένει σταθερή. 

 

Συμπερασματικά.

 

"5 “αδύνατα” φαινόμενα που φαίνεται να επιτρέπουν τελικά οι νόμοι της φυσικής"

 

Από τα 6 αδύνατα φυσικά φαινόμενα ... 

 

Η αρνητική θερμοκρασία σε Κέλβιν 

άντε και η τηλεμεταφορά ύλης είναι όντως αδύνατα.

Για τα οποία δεν άλλαξε τίποτα. 

 

Για τα άλλα δεν είπε κανείς τίποτα (ως αδύνατα).

Αν και επαναλαμβάνω σκουλικότρυπες και αεικίνητο δεν είναι ακριβώς όπως τα περιγράφεις. 

 

Πάντως όλα τα παραδείγματα που θέτεις είναι εξαιρετικά και εντυπωσιακά και είναι λίγοι από τους λόγους που η επιστήμη είναι τόσο υπέροχη! 

 

Φίλε έχεις μπερδέψει ορισμούς, νόμους και θεωρίες.

Άλλο η τηλεμεταφορά, άλλο η κβαντική συσχέτιση, άλλο η "μεταφορά" πληροφορίας μέσω e^- μέσω χαλκού, άλλο η διατήρηση της ορμής, άλλο το αεικίνητο, άλλο η όντως υπάρχουσα θεωρητική πρόβλεψη "σκουλικοτρυπών"  και γενικά άλλο ότι πιστεύεις ότι ξέρεις για τα παραπάνω.

[Mi_ka]

^ τουλάχιστον υπήρξε μία φιλότιμη προσπάθεια αναβάθμισης των συζητήσεων, μην είσαι ακραία αυστηρός...

 

βέβαια θα μου πεις η υπεραπλούστευση είναι επικίνδυνη σε αυτά τα χωράφια αλλά κάποια σκουριασμένα μυαλά το παλέψαμε λίγο να ξεσκουριάσουμε σκεφτόμενοι κριτικά το κείμενο, όσο μπορούσαμε - δε πρέπει να είμαι ο μόνος...