.
EXPERIMENTE MINTALE MAGNIFICE ÎN FIZICĂ - STUDIU DE CAZ
EXPERIMENTE MINTALE MAGNIFICE ÎN FIZICĂ - STUDIU DE CAZ
O definiţie exactă a experimentului mintal
este greu de creat, deşi se poate afirma că tot ceea ce este necesar pentru un experiment mintal este creativitatea şi discernământul; nu este necesară nicio maşinărie sofisticată, asociată instalaţiilor experimentale tradiţionale. Ca o chintesenţă a unui experiment mintal putem da ca exemplu Paradoxul Gemenilor, datorat geniului lui Einstein, care a demonstrat că fratele geamăn care călătoreşte cu viteza luminii va fi mai tânăr decât celălalt frate geamăn, după trecerea unui anumit interval de timp! O serie de astfel de gândiri inovatoare (se spune că Einstein a descoperit ecuaţia E=mc**2 “călătorind” pe o rază de lumină) a decimat în cele din urmă fizica newtoniană şi a declanşat o revoluţie, numită mecanica cuantică - probabil cea mai mare realizare ştiinţifică a tuturor timpurilor. interesant este faptul că părintele experimentelor mintale, Albert Einstein, nu a utilizat niciodată persoanl acest termen. Vom porni acum într-o călătorie prin analele ştiinţifice, în căutarea unor experimente mintale fascinante şi revelatoare. Galileo şi căderea corpurilor - filozoful grec Aristotel (384-322 î.Hr.) susţinea că toate corpurile mai grele cad mai repede decât cele mai uşoare şi, timp de 2000 de ani după aceea, până la apariţia lui Galileo, s-a considerat că are dreptate. Deşi experimentele sale efectuate din vârful Turnului înclinat din Pisa sunt legendare, iar veridicitatea acestora este imposibil de verificat, experimentul mintal care urmează este autentic şi poartă semnătura geniului său inegalabil. Să considerăm două pietre de mase diferite. Pentru a le putea deosebi mai uşor, pe cea cu masa mai mare o vom numi ''H'', iar pe cea cu masa mai mică ''L''. Ambele sunt lăsate să cadă simultan din vârful unui turn (nu neapărat Turnul înclinat din Pisa). După Aristotel, H va atinge pământul mai repede decât L. Este măsurat timpul de cădere al corpului H. Acum, corpurile H şi L sunt legate unul de altul printr-un cablu de masă neglijabilă şi sunt lăsate să cadă ca un singur obiect, H+L, din vârful aceluiaşi turn. Obiectul compus, H+L, are masa mai mare decât corpul H, aşa că, după Aristotel, timpul după care va atinge acesta pământul va fi mai mic decât timpul de cădere al corpului H. Dar, deocamdată, nu am ţinut cont deloc de corpul cu masa mai mică, L. Corpul L va încetini echivalentul său cu masa mai mare, de care este legat, acţionând ca un fel de frână, deoarece are tendinţa de a cădea mai încet. Astfel, corpul compus, H+L, va cădea atât mai încet, cât şi mai repede decât corpul cu masa mai mare, CEEA CE ESTE IMPOSIBIL. Astfel se dovedeşte că meditaţiile lui Aristotel privind căderea corpurilor trebuie să fie eronate, totodată obţinând un indiciu evident privind răspunsul corect: "Din moment ce corpul compus nu poate cădea atât mai repede, cât şi mai încet decât cel cu masa mai mare, înseamnă că ambele trebuie să cadă cu aceeaşi viteză" - adică exact ceea ce a afirmat Galileo în versiunea sa a "Legii căderii corpurilor".
Nicio discuţie despre experimentele mintale nu poate fi completă fără o relatare a minunatelor experimente mintale ale lui Einstein, care au hipnotizat oamenii din toate categoriile prin eleganţa şi simplitatea lor. Unele dintre acestea au fost totodată atât de revelatoare, cat şi de evidente, încât, adeseori, ascultătorii s-au mirat cum de nu s-au gândit deja la ele!
Mai jos este o relatare care descrie cum legile fizice şi manifestările acestora sunt legate de sistemul de referinţă utilizat pentru a le descrie. Să presupunem că ne aflăm într-o cameră din sticlă. Un bec situat exact în centrul camerei luminează intermitent. Camera se mişcă uniform, cu viteză mare, spre un observator exterior. Exact în clipa în care camera ajunge la observaterior, se aprinde becul. Evenimentul fizic care a avut loc - aprinderea becului şi emiterea undelor luminoase (sau fotonilor, întrucât lumina are un caracter dual, conform efectului fotoelectric descoperit de Einstein în 1905) care se deplasează cu aceeaşi viteză în toate direcţiile - este acelaşi, atât pentru noi, cât şi pentru observatorul din exterior. Poate fi vreo deosebire între ceea ce vedem noi şi ceea ce vede observatorul din exterior? Conform fizicii lui Newton, răspunsul este "nu", deoarece Newton a susţinut imuabilitatea legilor fizice, ceea ce este echivalent cu a spune că, întrucât legile fizice au o aplicare universală, şi manifestările acestora trebuie să fie uniforme. Pe de altă parte, Einstein l-a contrazis (şi slavă Domnului pentru aceasta). Einstein a arătat că, întrucât lumina de la bec se îndepărtează de acesta cu viteză constantă şi întrucât toţi pereţii camerei se află la distanţe egale de sursa de lumină, rezultă că vom vedea cum lumina ajunge în acelaşi timp la peretele din faţă şi la cel din spate. Dar, pentru observatorul din exterior, apare o deosebire importantă. Din punctul de vedeere al observatorului, care se află în exterior, peretele din faţă se mişcă spre el, depărtându-se de lumina care se apropie. În acelaşi timp, peretele din spate se mişcă înainte, ieşind în întâmpinarea luminii. Astfel, din punctul de vedere al observatorului exterior, lumina va ajunge la peretele din spate înainte de a ajunge la cel din faţă. Deci, pentru observatorul exterior vor avea loc două evenimente deosebite, care, pentru noi, reprezintă un singur eveniment fizic care s-a produs: aprinderea becului. Concluzia elegantă a experimentului mintal de mai sus contrazice principiile fundamentale ale fizicii clasice, cum că "acelaşi eveniment fizic va apărea diferit, în funcţie de sistemul de referinţă al observatorului".Write your translation here.
Publicat în:
iunie 05, 2007
Alte rezumate de SimonaMihaela
More