En physique, il y a une sorte particulière de l'expérience: ils ne nécessitent pas l'achat d'équipement coûteux, ne pas besoin de beaucoup de main-d'uvre et des ressources matérielles, nécessaires que le cerveau logique, et cette expérience était de remettre en question les conclusions précédentes, la mise en place d'une nouvelle théorie et même amener les gens à repenser la connaissance du monde. Cette expérience est une expérience de pensée légendaire. De nombreux grands physiciens de l'histoire, ont conçu une expérience de pensée provocatrice, Galilée, Newton, Einstein est l'un des représentants de ces idées sur le développement d'expériences de physique a non seulement un effet indélébile, il est subvertir la compréhension du peuple du monde de l'univers. Cet article de facile à difficile d'introduire plusieurs célèbre expérience de pensée dans l'histoire de la physique.
1. Le principe d'inertie
Depuis l'époque d'Aristote, les gens ont toujours pensé que la force est la cause du mouvement, aucune force continuera d'exercer le rôle de l'objet. Jusqu'à ce que Galilée a un nom de ménage suivant expérience de pensée, les gens connaissent le principe d'inertie - un libre de toute force extérieure (ou la force résultante est égale à zéro) l'objet restera au repos ou de mouvement uniforme.
Expérience # # envisagé qu'une forme de V disposée verticalement d'un rail de guidage lisse, une bille roulant peut sans frottement dans ce qui précède. Laissez la balle de rouler sur la gauche, la balle va rouler à la même hauteur sur la droite. Si le rail de côté inférieur droit de la pente, la bille roule toujours à la même hauteur, lorsque la balle roule plus loin dans la direction horizontale. Plus la pente, le ballon et met à la même hauteur, il est nécessaire de rouler plus loin. Jusqu'à alors imaginer que continuer à réduire la pente du droit niveau réduit rail latéral, basé sur l'expérience antérieure, s'il n'y a pas d'obstruction de friction, la balle devra défiler vers le bas pour maintenir un mouvement uniforme.
Dans toute expérience réelle, car le frottement ne peut pas toujours être ignoré, de sorte que toute expérience réelle ne peut pas prouver rigoureusement que le principe d'inertie, ce qui est la raison du principe d'inertie des anciens ne sont pas venus. Mais l'expérience de la pensée peut se faire simplement en étendant l'expérience quotidienne toute personne peut faire une raison de croire que la justesse du principe d'inertie, cette simple pensée assez d'expérience pour tenir compte de l'avant-garde expérience de pensée!
2. Deux petite balle a atterri en même temps
Toujours influencé par Aristote, Galilée avant que les gens pensent que les objets les plus lourds tombent plus vite et les objets plus légers tombent plus lentement. célèbre expérience de Galilée à la Tour de Pise est bien connu, mais beaucoup de gens ne savent pas, en fait, avant que Galilée a montré deux petites boules à travers une expérience de pensée doit être débarquée en même temps:
Experiment # # Si la thèse d'Aristote est correcte, alors imaginez la balle et une bille lourde liée à une légère baisse. Chutes plus lent en raison de la lourde et légère viennent lentement, boule de poids léger le ballon reste à faire glisser une réduction de la résistance, la vitesse de chute afin que les deux doit se situer entre la balle et de poids léger vitesse de chute de balle. Cependant, si les deux balles dans son ensemble, est supérieur au poids du poids total de la balle, qui doit être obtenue lorsque la proportion tombe goutte rapidement séparée de balle. Donc, entre ces deux raisonnements contradictoires, l'erreur d'assertion d'Aristote, deux balles ont débarqué en même temps.
Avec l'expérience ci-dessus de la pensée, en fait, deux petites balle a atterri en même temps a non seulement établi une loi de la physique, mais cela doit être logique. Dans cet exemple, l'expérience de pensée a joué un rôle réel dans l'expérience ne peut pas atteindre: même dans le cas de la théorie de la gravitation de Newton, nous avons appris à l'école secondaire ne sont pas applicables, deux petites balle a atterri en même temps est toujours vrai! Je reviendrai dans le principe d'équivalence de la relativité générale, cette expérience de pensée nécessairement fondée sur la logique est le facteur clé dans Einstein a résumé le principe de l'équivalence.
3. canon de Newton
Figure Experiment # #, un porte-canon dans les montagnes de horizontalement vers l'extérieur des obus d'artillerie emit à grande vitesse plus rapide, plus tombera. Une fois que la vitesse est assez rapide, alors les obus ne tomberont jamais, mais feront un mouvement périodique autour de la Terre.
cette simple expérience de pensée pour la première fois de faire connaître la lune originale de Newton ne tombera pas sur la terre (il ne sera pas s'envoler) raisons, il a conduit à une attraction pomme qui tombe! théorie de la gravitation de Newton a conduit à un bond dans la conscience: le ciel est quelque chose de « sacré », les objets communs et les lois qu'ils suivent exactement le même terrain.
4. expérience du godet
Expérience # # grue avec un seau de longue corde, la corde est tournée pour le serrer, puis injecter de l'eau, et l'eau dans la baignoire dans un repos sont temporaires, le niveau de liquide apparent. Et puis tout à coup le canon dans le sens de rotation inverse, le début de l'eau n'a pas suivi le sport, cette fois-ci l'eau est encore niveau. Mais, en déplaçant la cuve transférée à l'eau, l'eau peut également tourner, vous pouvez voir l'eau progressivement de son centre le long de la paroi du réservoir une élévation concave. Plus vite le mouvement, plus litres d'eau. Si oui, alors tout à coup stationnaire baignoire, l'eau continuera par rotation d'inertie au niveau des restes de surface concave. Newton estime que la surface concave de l'eau, et non sur le mouvement relatif causé par l'eau environnante, mais est causée par le mouvement absolu, réelle circulaire de l'eau, de sorte que la surface concave de l'eau peut déterminer l'existence de mouvement absolu.
Cette expérience de pensée est de démontrer l'existence de l'espace absolu de Newton et conçu. Cependant, il est bien connu que l'espace-temps absolu de Newton est en fait mal, qu'en fait cette expérience de pensée est un exemple d'échec. Cette erreur, au bout de 100 ans avant il a été noté philosophe et physicien Mach. Maher croit que l'eau de la dépression, non pas à cause du rapport de l'eau au mouvement de « l'espace absolu », mais à cause du mouvement de tous les autres objets entre l'univers relatif, tous ces objets sur l'eau appliquée par l'action de la gravité. Dans lequel l'objet est décisive des objets éloignés, « cadre de référence en faisant glisser » l'effet est telle que des objets distants par rapport à leur rotation l'évidement de surface du liquide. Maher croit qu'il n'y a pas d'espace absolu, tous les systèmes de référence sont équivalents. Si nous pouvons rendre la surface reste stationnaire, et laisser tous les objets distants tournent ensemble, selon le point de vue de Mach, encore de l'eau produira un ménisque concave. Nous ne pouvons évidemment pas faire une telle expérience, mais si vous faites le seau d'expériences ci-dessus avec un seau à quelques kilomètres d'épaisseur, alors les gens ne sera pas sûr de l'arrêt Newton au niveau d'un plano-concave. . Plus tard, les idées de Mach sur la théorie générale d'Einstein de la relativité invention a eu une influence décisive, le principe de Mach lui-même avec la progressive a confirmé que la relativité générale a été largement reconnue.
Le paradoxe d'Olbers
Avant la théorie du Big Bang du 20e siècle a suggéré que la conscience de l'univers est simple: l'univers est infini, il est temps infini, dans un univers de l'état d'équilibre, l'univers des étoiles uniformément répartie sur une grande échelle. Cependant, quand les gens ne savent pas que de quatre hypothèses de base, il peut logiquement lancer et le fait que, contrairement à la conclusion évidente - d'Olbers Paradox:
Expérience # # Si l'univers est stable, infiniment grand, l'espace-temps plat, dans lequel la même distribution uniforme de la lumière, en raison de l'inverse du carré de la distance d'éclairement émetteur de lumière, et le nombre d'émetteurs de lumière dans la cuvette sphérique et d'une distance est proportionnelle au carré de la distance, de sorte que l'intégration de l'éclairage ensemble émetteur de lumière ne convergeait pas, le ciel nocturne devrait être infiniment brillant.
Cependant, l'horaire quotidien est toujours tombée de la nuit, le ciel est pas toujours allumé illimité Cela montre qu'il ya un problème de notre compréhension de l'univers avant. Olbers Je donne une explication, il croit que la présence de poussière dans l'univers, une partie d'émission non-lumière de l'absorption de la lumière des étoiles. Cependant, cette explication est fausse, puisque d'après la première loi de la thermodynamique, l'énergie doit être conservée, devient donc le milieu du début de la barrière à la décharge rayonnement de chaleur, entraînant un rayonnement ciel uniforme, la température doit être égale à la température de la surface émettrice de lumière, à savoir aussi brillant que le ciel et les étoiles, mais en fait pas observé ce phénomène. Jusqu'à ce que proposé la théorie du Big Bang de l'univers, Olbers paradoxe a été résolu. Selon la théorie du Big Bang, l'univers est né dans un Big Bang il y a 15 milliards d'années, et maintenant encore dans le processus d'expansion de l'univers, et par conséquent, l'existence de l'univers est temps limité, et non pas dans un état stable. Deux quatre hypothèses de base ne sont plus de retenue, et donc Olbers Paradox naturellement désintégré.
6. démon de Laplace
Après l'époque de Newton, la mécanique classique ont eu un énorme succès pour décrire le monde, les gens viennent à croire que le monde peut être utilisé pour décrire les lois de la mécanique de la physique. Extrême, Laplace croyait déterminisme mécanique, que les lois des choses de la physique dans le monde (y compris humain, social) ne peut pas échapper au contrôle déterminé.
Expérience # # « Nous pouvons maintenant état de l'univers considéré comme le fruit de son passé et de l'avenir parce que si une force intelligente un certain point de connaître l'emplacement de tous les mouvements naturels et tous les composants naturels de l'objet, s'il est capable d'analyser ces données que les plus petites particules dans l'univers du plus grand objet de la motion sera inclus dans une formule simple, ne sera pas chose vague pour cet homme sage, comme comme dans le passé et l'avenir n'apparaîtra devant lui. « - Rapp las
Laplace référence à « intelligent », est appelé plus tard « Demon de Laplace. » Si démon de Laplace est là, que ce monde est terrible: vous toutes mes actions peuvent être obtenues par le calcul, notre destin est toutes les lois de la physique + conditions initiales de correction stricte, et la volonté de rien il est au-delà de calcul, qui y vivent une drôle du tout! Heureusement, le développement de la mécanique théorie du chaos quantique et, si démon de Laplace n'existera jamais. La mécanique quantique nous dit qu'il ya des incertitudes physiques, il est impossible de mesurer avec précision sans erreur. La théorie du chaos indique que, pour autant que trois et plus d'objets, de petites différences dans les conditions initiales conduira à très différent résultat final. D'un autre point de vue, démon de Laplace est basée sur la mécanique classique processus réversible, mais le système réel répond au deuxième loi de la thermodynamique (principe d'entropie augmentation) est un processus irréversible. Ainsi, le monde est encore plein d'incertitude est pleine de surprises, les gens peuvent compter sur leurs efforts subjectifs pour changer leur propre destin.
démon de Maxwell 7.
Nous avons appris à l'école secondaire la deuxième loi de la thermodynamique (principe d'entropie augmentation): un système isolé dans un processus irréversible de l'entropie augmente toujours. « Aile des feuilles, retour en arrière, pour les cendres de résurgence, la tempête par son pouvoir, est prêt à briser le miroir que les extrémités, Ji également aucune raison, la vieille vie est facile, rajeunir une illusion, ce qui est fait ne peut être défait, irréversible ... » Ces sont mis en réaction avec l'entropie dans la vie réelle, il est devenu l'un des plus principe incassables de la physique. Mais dans ces jours, mais Maxwell a proposé une critique du principe d'augmentation entropie et très confus.
# Expérience # un récipient d'isolation thermique est divisé en deux cellules égales, au milieu par le « démon de Maxwell, » contrôler une petite « porte », les molécules d'air dans le récipient va frapper à la porte lorsque le mouvement thermique aléatoire, des « portes » peut les molécules plus rapidement sélectives dans une cellule, plus la molécule dans un autre format, de sorte que l'un d'entre eux seront plus élevés que les autres cellules une température cellulaire réduit l'entropie du système. Cette différence de température peut être utilisée, le travail entraîné par le moteur thermique, qui est en contradiction avec la seconde loi de la thermodynamique.
Pour cela réfuter les arguments, ne peuvent pas une chose facile. On pourrait penser que le démon de Maxwell en plein air, fermez la porte quand le besoin de consommer l'énergie, l'entropie produite ici sera compensé par la réduction de l'entropie du système. Cependant, la porte est pas l'essence de l'énergie consommée, et il peut être arbitrairement réduit à suffisamment faible. Pour une véritable interprétation du démon de Maxwell, il n'a été ouvert jusqu'au 20ème siècle. La question de l'entropie a toujours été plus difficile à comprendre, donc je me réfère directement à M. Zhao Kaihua dans « nouveau concept mécanique-thermique » dans les mots: « le démon de Maxwell a la capacité d'obtenir et de stocker des informations de mouvement moléculaire, il repose sur le système d'intervention de l'information, ce qui en fait contre la la direction de la nature. selon le point de vue moderne, l'information est l'entropie négative, démon de Maxwell l'entrée d'entropie négative au système, ce qui réduit son entropie. ainsi, le démon de Maxwell comment puis-je obtenir les informations? il doit avoir une température et environnement sources lumineuses miniatures pour éclairer différentes molécules, qui prend une certaine quantité d'énergie pour générer l'entropie supplémentaire. démon de Maxwell ce n'est obtenu au détriment de l'information requise (à savoir, l'entropie négative), ce qui génère une compensation supplémentaire entropie réduire l'entropie du système. collectivement, le démon de Maxwell existe même pas vraiment, cela fonctionne, ne viole pas la deuxième loi de la thermodynamique ».
8. Le paradoxe des jumeaux
la théorie de la relativité d'Einstein a établi un nouveau temps et l'espace, il est difficile pour les gens d'accepter que le temps. Par conséquent, depuis l'introduction de la relativité restreinte sur le sujet de toutes sortes de critiques, ce qui était sans doute le plus célèbre paradoxe double. Mais dans toute critique de cas, la relativité restreinte peut être parfaite explication est donnée, tous ont été surmontés ce paradoxe, le paradoxe de ces études peut être plus profonde compréhension de la relativité du temps et de l'espace.
# # Expérience dans la relativité restreinte, le système de référence de temps est ralenti, le soi-disant effet d'horloge de mouvement lent. Maintenant, imaginez un tel scénario: une paire de jumeaux A et B, A gauche sur la Terre, B tour près de la vitesse du vaisseau spatial de lumière a volé dans les profondeurs de l'univers. Vol de retour à leur tour de l'engin spatial après avoir parcouru une distance, puis finalement atterri sur Terre, la rencontre de deux frères. Maintenant, la question est: A penser B quand slows temps le mouvement vers le bas, B devraient être plus jeunes que A, et il semble même en B, A est toujours le mouvement, le temps ralentit vers le bas A, A doit être plus jeune que B il est. Alors exactement qui est plus jeune frères font? Sont en contradiction avec la théorie de la relativité restreinte?
En fait, la clé pour comprendre le paradoxe double, est la position claire de A et B non égale: seulement deux B connu lors de l'accélération, lorsque la sonde B demi-tour est inévitable de faire l'expérience d'une vitesse vers le haut. Par conséquent, seul un est mis en place dans la théorie du système d'inertie de la relativité, seulement une vue est correcte: lorsque les frères se rencontrent, B moins de A. Des effets similaires ont été confirmées par les expériences de précision. En fait, aussi longtemps que la théorie de la relativité restreinte pour faire des calculs détaillés peuvent être compris dans la perspective de la raison pour laquelle B B plus jeune que A, mais il a dû faire des calculs fastidieux, ici n'est pas donné. À ce stade, nous pouvons dire que cette question est sur la théorie de la relativité restreinte ne contient pas de contradictions. Mais pour Voyage autour des frères jumeaux viennent en fait de nouveau relativement jeune, mais il subvertit l'opinion majoritaire du monde ... mais il est vrai, je ne crois pas qu'ils doivent croire!
9. Le principe d'équivalence
Au lycée, nous avons appris tout le concept de qualité, mais en fait il y a deux autre qualité: la masse d'inertie et masse gravitationnelle. F = ma est la masse d'inertie m, qui est une mesure de la taille d'inertie, la masse gravitationnelle est F = GMm / r ^ de 2 m, ce qui est une mesure de la taille de la gravité. La raison pour laquelle cette école ne fait pas de distinction entre les deux, parce que les deux exactement la même chose. Ce fait n'est pas pris pour acquis, et il est par ce fait Einstein magique, résume une hypothèse de base de la relativité générale: principe d'équivalence.
Expérience # # est envisagé qu'un espace libre (pas de gravité) de l'engin spatial, il a = 9,8 m / s ^ 2 est accélérée et l'accélération de mouvement linéaire. Si le peuple jette dans une balle, la balle due à l'inertie, sera 9.8m / s ^ 2 accélération de chute, et qui, comme dans un champ de gravitation, comme l'a démontré par le système d'inertie. la force d'inertie Noninertial est proportionnelle à la masse d'inertie, l'attraction gravitationnelle est proportionnelle à la masse. masse inertielle et masse gravitationnelle est égale au fait, conduit à des effets d'inertie et de gravité ne peut pas distinguer entre les deux, ce qui est le principe d'équivalence faible. Einstein promouvoir davantage, pour tous les processus physiques (pas seulement les processus mécaniques), le cadre de référence d'accélération espace libre, la gravité et le cadre d'inertie, à la fois totalement impossibles à distinguer en principe, ce qui est équivalent forte principe.
« Champ gravitationnel tous les corps ont la même accélération, cette loi peut aussi être exprimée en masse d'inertie de la masse gravitationnelle égale à celle de l'époque m'a fait réaliser l'importance de tout cela. J'ai été très surpris car il est là, et devinez Il doit y avoir une meilleure compréhension de l'inertie et la gravitation touche « -. Albert Einstein.
Le chat de Schrodinger 10.
Le chat de Schrodinger est probablement le plus célèbre physique d'un animal de fiction petits, il est l'un des fondateurs de la mécanique quantique - Schrödinger pour expliquer la mécanique quantique est incomplète et élevée.
Expérience # # pour un chat dans une boîte fermée, la boîte est reliée à un dispositif de test contenant un noyau radioactif et un récipient contenant des gaz toxiques. Imaginez les noyaux radioactifs a une probabilité de 50% de décroissance dans une heure. Si la carie se produit, il émet une particule, la particule émet dans cette expérience pour déclencher les moyens d'ouvrir le récipient avec le gaz, tuant ainsi le chat. Selon la mécanique quantique, le temps n'est pas observée, le noyau est en déclin et non l'état de superposition carie, le chat est mort et vivant à l'état de superposition, qui est, « est mort et vivant » (plutôt que beaucoup de gens mal compris, « à moitié mort » « mort ou vivant »). Cependant, si la boîte est ouverte une heure plus tard, l'expérimentateur ne peut voir la « désintégration des noyaux et chat mort » ou « non-désintégration des noyaux atomiques et le chat en direct » dans les deux cas. La question est maintenant: Quand avez-vous commencé ce système ne sont plus dans un état de superposition dans deux états différents et devenir l'un d'entre eux? Dans la zone Ouvrir avant observé, le chat est mort ou vivant ou est mort et vivant? Le but est d'illustrer l'expérience, sinon donner une explication raisonnable à l'effondrement de la fonction d'onde et l'état dans lequel le chat mots, la mécanique quantique elle-même est incomplète.
Le chat de Schrodinger est un physicien cauchemardesque, les effets quantiques qui amplifient le microscopique à la vie de tous les jours macroscopique, de sorte que tout devient très étrange. Pour le chat de Schrödinger expliqué, implique une variété de compréhension philosophique profonde de la mécanique quantique, ce document n'est pas détaillé.
Source: EETOP
