Teoria Chaosu
22 maja 2011
Teoria chaosu mówi, że niewielkie zmiany warunków początkowych mogą mieć istotne konsekwencje w przyszłości. Jeśli wyjdziesz z domu z 30sekundowym opóźnieniem, to efektem może być nie tylko, jak wówczas myślisz, spóźnienie się na autobus być może dzięki temu spotkasz kogoś, kto zainteresuje cię nowym zawodem, zmieniając drogę twojego życia. Najczęściej o teorii chaosu mówimy w kontekście meteorologii, gdzie maleńkie zawirowanie wiatru może wywołać huragan po drugiej stronie planety. Jest to tak zwany efekt motyla. Jednakże chaos nie jest chaotyczny w dosłownym znaczeniu.
Zgodnie z teorią chaosu trzepotanie skrzydeł motyla w Brazylii może wy wołać tornado w Teksasie. Teoria chaosu zakłada, że pewne układy mogą przynosić zróżnicowane efekty nawet, gdy mają bardzo podobne warunki początkowe. Jednym z takich układów jest pogoda. Niewielka zmiana temperatury lub ciśnienia w jednym miejscu może wywołać szereg zdarzeń, w wyniku, czego pojawi się gdzie indziej ulewa. Chaos w języku potocznym ma inne znaczenie niż w matematyce.Zgodnie z matematyczną teorią nie jest chaosem to, co gwałtowne, nieprzewidywalne lub nieuporządkowane. Układy chaotyczne są deterministyczne, oznacza to, że jeśli dokładnie znasz stan układu w chwili początkowej, układ jest przewidywalny, a jego stan jest powtarzalny. Znajomość pod stawowych praw fizyki (znajomość ogólnych praw ruchu i działających sił) oraz warunków początkowych pozwala przewidzieć stan końcowy układu. Natomiast sytuacja odwrotna - poznanie stanu początkowego układu na podstawie znajomości warunków końcowych jest niemożliwa. Istnieje bowiem wiele dróg, które mogą doprowadzić do danego stanu końcowego. Główna idea chaosu, że małe zmiany mogą mieć wielkie konsekwencje w przyszłości jest często przedstawiana jako efekt motyla zgodnie z Lorenzowską wizją owada machającego skrzydełkami i powodującego tornado. Teoria ta, w szczególności dotycząca podróży w czasie, była często wykorzystywana w produktach kultury masowej, na przykład w filmach Efekt motyla czy Park jurajski.
"Na 1000 cząstek antymaterii przypada 1000 i jedna cząstka materii, w wyniku anihilacji ostaje ta właśnie jedna cząstka - i to jest właśnie nasz obecny Wszechświat.."
W 1928 roku Paul Adrian Maurice Dirac opublikował pracę, w której pokazał, że równania mechaniki kwantowej opisujące elektron mają dwa razy więcej rozwiązań niż wynikałoby to z dotychczasowej wiedzy. Naukowiec stwierdził, iż te dziwne dodatkowe rozwiązania opisują cząsteczkę o własnościach identycznych jak elektron lecz o ładunku dodatnim (e+). Cząsteczkę tą nazwał pozytonem. Przez kilka kolejnych lat pozyton był jedynie czą stką teoretyczną , nikt jej nie zaobserwował, a jeśli już obserwowano fakty świadczą ce o jej istnieniu nie potrafiono ich właściwie zinterpretować. Dopiero w 1932 roku Carl Anderson (1905-1991) zaobserwował ślady pozytonów przebiegają cych przez komorę mgłową i dobrze zinterpretował to zjawisko. W 1932 roku Carl Anderson przeprowadził wraz z Millikanem serię doświadczeń, w których badał promienie kosmiczne. Umieścili oni komorę mgłową w silnym polu magnetycznym. Cząstki promieni kosmicznych przebiegając przez nią odchylały się w tym polu dzięki czemu możliwe było określenie ich składu (tor po jakim cząstka porusza się w polu magnetycznym zależy od jej masy i ładunku - inaczej zachowuje się proton, a inaczej elektron). Cząstki o ładunku dodatnim odchylają się w polu magnetycznym w jedną stronę, a cząstki o ładunku ujemnym w drugą. Naukowcy robili zdjęcia torów cząsteczek. Anderson przeglądając te zdjęcia stwierdził, że na niektórych z nich widać tory po jakich porusza się elektron. Jednak tory te były zakrzywione w niewłaściwą stronę. Nie mogły to być, ani protony, ani cząstki alfa ponieważ mają one znacznie większą masę niż elektrony i pozostawiają inny ślad w komorze mgłowej. Z tego samego powodu nie mogły być to żadne inne znane cząsteczki. Musiały być to pozytony. Anderson podał taką właśnie interpretację tego zjawiska. W 1936 roku naukowiec dostał za to odkrycie nagrodę Nobla.
Naukowcy z CERN (Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych) dopięli swego - udało im się uzyskać przeciwieństwo tworzącej świat materii - antymaterii i zatrzymać ją na ułamek sekundy. Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój anty-odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni. Mówi się też, że cząstka i anty-cząstka są swoimi lustrzanymi odbiciami. Jednak cząstki i anty-cząstki nie żyją ze sobą w przyjaźni. Gdy cząstka antymaterii zetknie się ze swoją bliźniaczą cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Ta własność antymaterii została wykorzystana przez autora powieści "Anioły i demony", Dana Browna, który opisał ładunek wybuchowy, składający się z pojemnika z drobną antymaterią, której siła anihilacji mogła zniszczyć Watykan. Istnienie antymaterii i jej właściwości stanowią jedną z największych tajemnic wszechświata, której zgłębieniu oddali się pracownicy europejskiego centrum CERN. Pomimo licznych protestów i zwątpienia różnych środowisk w cel ich doświadczeń, nie poddali się i dokonali niemożliwego.
Zgodnie z teorią chaosu trzepotanie skrzydeł motyla w Brazylii może wy wołać tornado w Teksasie. Teoria chaosu zakłada, że pewne układy mogą przynosić zróżnicowane efekty nawet, gdy mają bardzo podobne warunki początkowe. Jednym z takich układów jest pogoda. Niewielka zmiana temperatury lub ciśnienia w jednym miejscu może wywołać szereg zdarzeń, w wyniku, czego pojawi się gdzie indziej ulewa. Chaos w języku potocznym ma inne znaczenie niż w matematyce.Zgodnie z matematyczną teorią nie jest chaosem to, co gwałtowne, nieprzewidywalne lub nieuporządkowane. Układy chaotyczne są deterministyczne, oznacza to, że jeśli dokładnie znasz stan układu w chwili początkowej, układ jest przewidywalny, a jego stan jest powtarzalny. Znajomość pod stawowych praw fizyki (znajomość ogólnych praw ruchu i działających sił) oraz warunków początkowych pozwala przewidzieć stan końcowy układu. Natomiast sytuacja odwrotna - poznanie stanu początkowego układu na podstawie znajomości warunków końcowych jest niemożliwa. Istnieje bowiem wiele dróg, które mogą doprowadzić do danego stanu końcowego. Główna idea chaosu, że małe zmiany mogą mieć wielkie konsekwencje w przyszłości jest często przedstawiana jako efekt motyla zgodnie z Lorenzowską wizją owada machającego skrzydełkami i powodującego tornado. Teoria ta, w szczególności dotycząca podróży w czasie, była często wykorzystywana w produktach kultury masowej, na przykład w filmach Efekt motyla czy Park jurajski.
W 1928 roku Paul Adrian Maurice Dirac opublikował pracę, w której pokazał, że równania mechaniki kwantowej opisujące elektron mają dwa razy więcej rozwiązań niż wynikałoby to z dotychczasowej wiedzy. Naukowiec stwierdził, iż te dziwne dodatkowe rozwiązania opisują cząsteczkę o własnościach identycznych jak elektron lecz o ładunku dodatnim (e+). Cząsteczkę tą nazwał pozytonem. Przez kilka kolejnych lat pozyton był jedynie czą stką teoretyczną , nikt jej nie zaobserwował, a jeśli już obserwowano fakty świadczą ce o jej istnieniu nie potrafiono ich właściwie zinterpretować. Dopiero w 1932 roku Carl Anderson (1905-1991) zaobserwował ślady pozytonów przebiegają cych przez komorę mgłową i dobrze zinterpretował to zjawisko. W 1932 roku Carl Anderson przeprowadził wraz z Millikanem serię doświadczeń, w których badał promienie kosmiczne. Umieścili oni komorę mgłową w silnym polu magnetycznym. Cząstki promieni kosmicznych przebiegając przez nią odchylały się w tym polu dzięki czemu możliwe było określenie ich składu (tor po jakim cząstka porusza się w polu magnetycznym zależy od jej masy i ładunku - inaczej zachowuje się proton, a inaczej elektron). Cząstki o ładunku dodatnim odchylają się w polu magnetycznym w jedną stronę, a cząstki o ładunku ujemnym w drugą. Naukowcy robili zdjęcia torów cząsteczek. Anderson przeglądając te zdjęcia stwierdził, że na niektórych z nich widać tory po jakich porusza się elektron. Jednak tory te były zakrzywione w niewłaściwą stronę. Nie mogły to być, ani protony, ani cząstki alfa ponieważ mają one znacznie większą masę niż elektrony i pozostawiają inny ślad w komorze mgłowej. Z tego samego powodu nie mogły być to żadne inne znane cząsteczki. Musiały być to pozytony. Anderson podał taką właśnie interpretację tego zjawiska. W 1936 roku naukowiec dostał za to odkrycie nagrodę Nobla.
Naukowcy z CERN (Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych) dopięli swego - udało im się uzyskać przeciwieństwo tworzącej świat materii - antymaterii i zatrzymać ją na ułamek sekundy. Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój anty-odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni. Mówi się też, że cząstka i anty-cząstka są swoimi lustrzanymi odbiciami. Jednak cząstki i anty-cząstki nie żyją ze sobą w przyjaźni. Gdy cząstka antymaterii zetknie się ze swoją bliźniaczą cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Ta własność antymaterii została wykorzystana przez autora powieści "Anioły i demony", Dana Browna, który opisał ładunek wybuchowy, składający się z pojemnika z drobną antymaterią, której siła anihilacji mogła zniszczyć Watykan. Istnienie antymaterii i jej właściwości stanowią jedną z największych tajemnic wszechświata, której zgłębieniu oddali się pracownicy europejskiego centrum CERN. Pomimo licznych protestów i zwątpienia różnych środowisk w cel ich doświadczeń, nie poddali się i dokonali niemożliwego.
