Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Περιεχόμενα

Της Δήμητρας Σπανού ,  Καθηγήτριας Χημικού, Β/θμιας Εκπ/σης

 Η αναζήτηση νέων γνώσεων στην Φυσική αφορά όλους. Ας μην ξεχνάμε πως οι επαναστάσεις στην Φυσική ακολουθούνταν πάντα από κοινωνικές επαναστάσεις, ωθούμενες είτε από την κατάρριψη μύθων, είτε από τον επαναπροσδιορισμό του ρόλου του ανθρώπου στον κόσμο.

 CERN: Εξερεύνηση των άγνωστων φυσικών νόμων του του Δημήτριου Ηλιάδη. Άρθρο από το περιοδικό Σύχρονη Άποψη

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος πρώτο. Παρατηρήσεις και  πειράματα, που δειχνουν την διττή υπόσταση (ενεργειακή και σωματιδιακή) του κόσμου. Η Κβαντική θεωρία και η Κβαντική Μηχανική

κεφάλαιο πρώτο

Α. Ο δυισμός της ύλης και του φωτός

Β. Η έννοια της μετατροπής ενός μέρους της μάζας σε ενέργεια

Γ. Η εντυπωσιακή μετατροπή σωματιδίου σε φωτόνιο και    φωτονίου σε σωματίδια

Δ. Ύλη ή Ενέργεια, Σωματίδιο ή κύμα

Κεφάλαιο δεύτερο

Η κβαντική θεωρία και οι ερμηνείες της

Η κβαντική μηχανική

συνεχίζεται

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα.   Μέρος Δεύτερο: Σύζευξη και Υπέρθεση και διαχωρισμός της κυματοσυνάρτησης. Θεώρημα Fourier. Συμβολόμετρα σωματιδίων. Αποσυνοχή.

Κβάντωση φυσικών μεγεθών σε φερμιόνια

Α. Στο πείραμα των δυο σχισμών

Β. Κύματα μηχανικά, ηλεκτρομαγνητικά και κβαντικά σωματίδια

Γ. Πως αλληλοεπιρρεάζονται τα σωματίδια, τα κύματα και τα κβαντικά σωματίδια (σύγκρουση σωμάτων, συνάντηση κυμάτων, Κβαντική σύζευξη κυμάτων. Υπέρθεση κβαντικού σωματιδίου

Δ. Υπέρθεση σε μικροσκοπικά και μακροσκοπικά αντικείμενα

Ε. Πειράματα με ένα μοναδικό φωτόνιο ή σωματίδιο (το πείραμα του    Geoffrey Taylor . Η ενέργεια κατά την υπέρθεση των κυμάτων. Αντίστοιχο πείραμα με ένα φωτόνιο και δυο σχισμές

ΠΙΘΑΝΟΝ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΟΛΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΤΟΥ ΚΒΑΝΤΙΚΟΥ ΚΟΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ

ΣΤ. Πειραματική απόδειξη αυτών των φαινομένων πετυχαίνουν τα συμβαλόμετρα

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος Τρίτο. Αδυναμία ακριβούς μέτρησης στον κόσμο των κβάντων. Μετατροπή της κυματοσυνάρτησης  σε εντοπισμένο σωματίδιο με μέτρηση, ανίχνευση ή παρατήρηση.

Α. Προσπάθεια ανίχνευσης και εντοπισμού της ακτινοβολίας

Β. Τι μπορεί να συμβαίνει όταν ανιχνεύονται φωτόνια με ανιχνευτή συρμάτινου καλώδιου

Γ. Παρατήρηση από παρατηρητή

Δ. Ας προσπαθήσουμε να διερευνήσουμε κάποιους από τους λόγους επίδρασης του παρατηρητή

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος Τέταρτο. Αλληλοεπιδράσεις σωματιδίων σε Ηλεκτρικά, Ηλεκτρομαγνητικά κβαντικά φαινόμενα . Η Θεωρία του Yukawa. Κβαντική θεωρία στο ισχυρό και ασθενές πυρηνικό πεδίο και στο βαρυτικό 

Α. Ας ξεκαθαρίσουμε ορισμένες γενικές απορίες

Β. Ορισμένες περιπτώσεις αλληλεπίδρασης σωματιδίων στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (αλληλεπίδραση φωτονίων υψηλών  ενεργειών, με φωτόνια (δίδυμη γένεση), αντίστροφος σκεδασμός Compton, Αλληλοεπιδράσεις ηλεκτρονίων με ποζιτρόνια. Εξαύλωση ποζιτρονίων. Αλληλοεπίδραση φωτονίων υψηλών ενεργειών με μαγνητικά πεδία

Γ. Κλασσικές θεωρητικές γνώσεις ηλεκτρισμού και μαγνητισμού στις οποίες διαπιστώνουμε την αλληλοεπίδραση σωματιδίων (πειραμα του Oersted, Επιταχυνόμενο φορτίο, επαγωγικά ρεύματα και ηλεκτρομαγνητικά κύματα, Επαγωγικά φαινόμενα, Σκεδασμός Compton με εισερχόμενο φωτόνιο σκληρών ακτίνων Χ που συγκρούεται με στατικό ηλεκτρόνιο.

Δ. Ας θυμηθούμε. (ορισμένα στοιχεία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, 

Ε. Η Ιδέα του Yukawa. Πως συγκρατώνται τα νουκλεόνια μέσα στον πυρήνα και πότε ένα σωματίδιο μπορεί να διαφύγει από τον πυρήνα

ΣΤ. Κβαντική ηλεκτροδυναμική. Αλληλοεπιδράσεις σωματιδίων

Ζ. Κβαντική Χρωμοδυναμική. 

Η. Ασθενής πυρηνική αλληλεπίδραση

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος πέμπτο. Μετάδοση πληροφορίας σε μη τοπική σύνδεση. Η εμπλοκή δυο κβαντικών αντικειμένων.

Α. Μη τοπική σύνδεση κβαντικών αντικειμένων

Να Θυμηθούμε την μή τοπικότητα σε απλά κβαντικά σωματίδια

Κβαντική μη τοπικότητα: ΣΤα επαναστατικά πειράματα του Ερβιν Λάσζλο διαβάζουμε 

Β. Ακαριαία μετάδοση της πληροφορίας σε συσχετισμένα κβαντικά σωματίδια

Γ. Πείραμα μη τοπικής σύνδεσης EPR

Συμμετρικές συναρτήσεις Ορισμός

Β. Υπέρθεση σε μικροσκοπικά καισε μακροσκοπικά αντικείμενα

Αποσυνοχή κβαντικών σωματιδίων

Κλείνοντας

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος έκτο . Μετάδοση πληροφορίας σε μη τοπική σύνδεση (συνέχειας του πέμπτου μέρους). Σύνθετα συστήματα και κβαντικός εναγκαλισμός.

Κβαντικός Εναγκαλισμός ή κβαντική διεμπλοκή

Στον κβαντικό εναγκαλισμό έχουμε εφαρμογή της αρχής της υπέρθεσης σε ένα σύνθετο σύστημα 

Παραγωγή καταστάσεων κβαντικού εναγκαλισμού

Κβαντική τηλεμεταφορά πηροφορίας με την βοήθεια του εναγκαλισμού σωματιδίων

Κινέζοι επιστήμονες πέτυχαν να μεταφέρουν πληροφορίες μεταξύ φωτονίων σε απόσταση μεγαλύτερη από ποτέ συγκεκριμένα άνω των 16 χιλιομέτρων

Κβαντική τηλεμεταφορά πληροφορίας με την βοήθεια του εναγκαλισμού σωματιδίων

Τριπλός εναγκαλισμός

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος έβδομο A. Η αναζήτηση για μια ανάλογη θεωρία κβαντικής βαρύτητας. 

1. Τι είναι η ύλη Πότε η ύλη μπορεί να εμφανίσει κυματική συμπεριφορά

2. Τι είναι η θερμοδυναμική ισορροπία ενός μακροσκοπικού συστήματος

3. Τι είναι η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος

4. Τι είναι η  Εντροπία 

5. Τι είναι ενθαλπία

6. Πως μπορεί να μεταβληθεί η Εσωτερική Ενέργεια ενός Συστήματος; Αδιαβατική μεταβολή Ισόχωρη μεταβολή  Ισoβαρής μεταβολή

7.Στο αχανές Σύμπαν, η μεσοαστρική σκόνη, και τα μεσοαστρικά αέρια καθώς και τα φωτόνια, ακολουθούν την θερμοδυναμική συμπεριφορά ιδανικού αερίου

 8. Η μεσοαστρική σκόνη και αέρια αποκτούν κυματοειδή συμπεριφορά

συνεχίζεται...

9. Αλλαγη φάσεων με μεταβολή της Πίεσης και της Θερμοκρασίας 

10. Και η πτώση της θερμοκρασίας στερεοποιεί τα υγρά ουράνια σώματα

11. Μια λογική εξήγηση για το φαινόμενο αυτό

12. Η περίπτωση του δικού μας ήλιου

13.Ας επανέλθουμε στα μηχανικά κύματα πίεσης (σε κάποιες πυκνότητες αυτά γίνονται ακουστικά) σαν μέσω διάδοσης ενέργειας στο βαρυτικό πεδίο

14. Πόσο μπορεί να συμπεριφερθεί η ύλη σε ακραίες τιμές πίεσης

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος έβδομο Β. Η αναζήτηση για μια  ανάλογη θεωρία κβαντικής βαρύτητας. Τι έχει να μας πει ο Stephen Hawking. Η λιγότερο γνωστή θεωρία του Χουιλερ δινει μια πιο κβαντική -κυματική ερμηνεία.(υπό κατασκευή)

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος όγδοο. Οι κβαντικές δυνάμεις αλληλοεπίδρασης και η συσχέτισή τους. Η σημασία της ασθενούς πυρηνικής αλληλεπίδρασης από τα κουαρκς έως τα άστρα

Αλληλοεπιδράσεις σωματιδίων

Η δημιουργία του Σύμπαντος

Α Πρώιμη φάση του Υλικού κόσμου

Δημιουργία των υποπυρηνικών σωματιδίων

Κβαντική Χρωμοδυναμική QCD

H επεξεργασία των υποπυρηνικών σωματιδίων για την εξέλιξη της ύλης

Καταστροφή βαρέων νουκλεοτιδίων και εκπομπή ραδιενέργειας με την ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση

Η αρχή της δημιουργίας του υλικού κόσμου

Αλληλοεπιδράσεις μεταξύ νουκλεονίων για την δημιουργία των πυρήνων

Η Ισχυρή πυρηνική αλληλοεπίδραση κατά Youkava

H επεξεργασία της ύλης του υλικού κ'οσμου μας

Αλληλοεπιδράσεςι που προκαλούν καταστροφή ορισμένων νουκλεονίων των πυρήνων με την διάσπασή τους , για την βελτιστοποίηση των πυρήνων

Δημιουργία χημικών στοιχείων με την Ασθενή Πυρηνική Αλληλεπίδραση

Η αρχή της δημιουργίας ου υλικού κόσμου

Σχηματισμός των ατόμων της ύλης

Κβαντική ηλεκτροδυναμική QED Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο

Η βαρυτική αλληλεπίδραση. 

Σχηματισμός από συμπίεση, των υλικών σωμάτων, των Άστρων, των πλανητών στις τροχαιές, των γαλαξιών και του Σύμπαντος λόγω της βαρυτικής έλξης

Με την ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση φωτόνια από τον πυρήνα δημιουργούν αντίθετες δυνάμεις διόγκωσης και διάλυσης του άστρων

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος  Ένατο. Σωματίδια που θεωρήθηκαν σαν στοιχειώδη σωματίδια της ύλης στην εξέλιξη των Φυσικών Επιστημών και ποια θεωρούνται σήμερα. Υποατομικά και υποπυρηνικά σωματίδια. Υλη και  Αντιύλη 

Τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης

Η απαγορευτική αρχή του Πάολι για υποπυρηνικά σωματίδια

Τι είναι και πως προκύπτουν τα ατομικά τροχιακά. Υπάρχουν αντίστοιχα τροχιακά για υποπυρηνικά σωματίδια εφ όσον υππόκεινται στις ίδιες αρχές

Η εξίσωση του Paul Dirac και η πρόβλεψη των αντισωματιδίων σαν συνέπεια αυτής

Εδώ πρέπει να αναφέρουμε για τα αντικουάρκς

Τα αντισωματίδια. Ο Βαρυονικός και ο λεπτονικός αριθμός

Πότε τα σωματίδια ή αντισωματίδια, μπορούν να εκπέμπουν ή να απορροφούν σωματίδια αλληλεπίδρασης

Μπορούν όμως τα μποζόνια να εκπέμψουν άλλα σωματίδια ;

Τι έχουμε συναντήσει στον πολύ νέο (για μας) κόσμο της σωματιδιακής φυσικής, που θα θέλαμε να καταλάβουμε

Οι Φυσικές Επιστήμες στις αρχές του 21ου αιώνα. Μέρος δέκατο. Πεδία δυνάμεων. Στατικά, Μεταβαλλόμενα, Κβαντικά πεδία.  Η στρέβλωση του χωρόχρονου που είναι η ερμηνεία του Αινστάιν  αναιρεί την θεωρία  δυνάμεων πεδίων

Μεταφορά δυναμης από απόσταση με την εκπομπή και απορρόφηση σωματιδίων

Πεδία δυνάμεων

Τα σωματίδια ανταλλαγής και τα πεδία δυνάμεων είναι αλληλένδετα

Τα πεδία της κλασσικής φυσικής

Το ηλεκτρικό πεδίο ή ηλεκτροστατικό πεδίο

Το μαγνητικό πεδίο ή μαγνητοστατικό πεδίο

Το βαρυτικό πεδίο (στατικό)

Πεδία που μεταβάλλονται

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο

Το μεαβαλλόμενο βαρυτικό πεδίο

Εκπομπή βαρυτικών κυμάτων σε βαρυτικό πεδίο

Η επιτάχυνση των σωμάτων ερμηνεύεται με την στρέβλωση του χωρόχρονου σε βαρυτικό πεδίο (σύμφωνα με την γενική θεωρία της σχετικότητας του Αινστάιν)