Paradoja física
Acerca de este escuelas selección Wikipedia
Esta selección se hace para las escuelas por caridad para niños leer más . Ver http://www.soschildren.org/sponsor-a-child para averiguar sobre el apadrinamiento de niños.
Un físico paradoja es una aparente contradicción en descripciones físicas del universo . Mientras que muchas paradojas físicas han aceptado resoluciones, otros desafían resolución y pueden indicar fallas en teoría. En la física como en toda ciencia, contradicciones y paradojas se supone generalmente que los artefactos de error y lo incompleto porque realidad se supone que es completamente consistente, aunque esto es en sí mismo un supuesto filosófico. Cuando, como en campos como la física cuántica y la teoría de la relatividad , se ha demostrado que las hipótesis existentes acerca de la realidad de romper, esto por lo general se ha tratado cambiando nuestra comprensión de la realidad a uno nuevo que sigue siendo auto-consistente en la presencia de la nuevas pruebas.
Paradojas relativas a supuestos falsos
Algunas paradojas físicas desafían predicciones de sentido común acerca de situaciones físicas. En algunos casos, esto es el resultado de la física moderna que describe correctamente el mundo natural en circunstancias que están muy lejos de la experiencia cotidiana. Por ejemplo, la relatividad especial ha dado tradicionalmente dos paradojas comunes: la gemelos paradoja y la paradoja escalera. Estas dos paradojas implican experimentos mentales que desafían tradicional supuestos de sentido común sobre el tiempo y espacio. En particular, los efectos de la dilatación del tiempo y contracción de la longitud se utilizan en estos dos paradojas para crear situaciones que aparentemente se contradicen entre sí. Resulta que la fundamental postulado de la relatividad especial que la velocidad de la luz es invariante en todo marcos de referencia requiere que conceptos como simultaneidad y tiempo absoluto no son aplicables al comparar radicalmente diferentes marcos de referencia.
Otra paradoja asociada con la relatividad es La paradoja de Supplee que parece describir dos marcos de referencia que son irreconciliables. En este caso, el problema se supone que está bien planteada en la relatividad especial, pero debido a que el efecto depende de objetos y líquidos con masa, los efectos de la relatividad general necesidad de tener en cuenta. Tomando los supuestos correctos, la resolución es en realidad una forma de reafirmar la principio de equivalencia.
La paradoja de Babinet es que, contrariamente a las expectativas ingenuas, la cantidad de radiación eliminado de una viga en el límite de difracción es proporcional a dos veces el área de sección transversal. Esto es porque hay dos procesos separados que eliminan la radiación del haz en cantidades iguales: absorción y difracción.
Del mismo modo, existe un conjunto de paradojas físicas que dependen directamente de uno o más supuestos que son incorrectos. La Gibbs paradoja de la mecánica estadística da una aparente contradicción en el cálculo de la entropía de la mezcla. Si la suposición de que las partículas en una gas ideal son indistinguibles no se tiene debidamente en cuenta, la entropía calculada no es un variable extensiva como debe ser.
Paradoja de Olbers muestra que un universo infinito con una distribución uniforme de las estrellas conduce necesariamente a un cielo que es tan brillante como una estrella. El cielo oscuro observado la noche puede ser, alternativamente, puede resolver al afirmar que una de las dos hipótesis es incorrecta. Esta paradoja se utiliza a veces para argumentar que un homogénea y isotrópico universo como lo requiere el principio cosmológico es necesariamente finito en extensión, pero resulta que hay maneras de relajar los supuestos en otras formas que admiten resoluciones alternativas.
Mpemba paradoja es que, en determinadas condiciones, el agua caliente se congela más rápidamente que el agua fría a pesar de que tiene que pasar por la misma temperatura que el agua fría durante el proceso de congelación. Esta es una violación aparente de Ley de enfriamiento de Newton, pero en realidad se debe a efectos no lineales que influyen en el proceso de congelación. La suposición de que sólo la temperatura del agua afecta la congelación no es correcto.
Paradojas relacionados con idealizaciones matemáticas no físicos
Una paradoja común ocurre con idealizaciones matemáticas como fuentes puntuales que describen fenómenos físicos bien en lejano o global escalas pero descomponer en el propio punto. Estas paradojas veces son vistos como relativos a Paradojas de Zenón que todo trato con las manifestaciones físicas de las propiedades matemáticas de continuidad, infinitesimales, y los infinitos menudo asociada con el espacio y el tiempo . Por ejemplo, el campo eléctrico asociado con una carga puntual es infinito en la ubicación de la carga puntual. Una consecuencia de esta aparente paradoja es que el campo eléctrico de un punto de carga sólo puede ser descrito en un sentido limitativo por un cuidadosamente construida Función delta de Dirac. Este concepto matemáticamente poco elegante pero físicamente útil permite el cálculo eficiente de las condiciones físicas asociadas, mientras que convenientemente soslayando la cuestión filosófica de lo que realmente ocurre en el punto definido infinitesimalmente-: una pregunta que la física es hasta el momento no puede contestar. Afortunadamente, una teoría coherente de electrodinámica cuántica desarrolladas en parte por Richard Feynman elimina la necesidad de cargas puntuales infinitesimales en total.
Una situación similar ocurre en la relatividad general con la singularidad gravitacional asociado con el Solución de Schwarzschild que describe la geometría de un agujero negro . La curvatura de espacio-tiempo en la singularidad es infinito, que es otra forma de decir que la teoría no describe las condiciones físicas en este punto. Se espera que la solución a esta paradoja se encontrará con una teoría consistente de la gravedad cuántica, algo que hasta ahora ha sido difícil de alcanzar. Una consecuencia de esta paradoja es que la singularidad asociada que se produjo en el punto de partida supuesta del universo (ver Big Bang ) no esté debidamente descrita por la física. Antes de que pueda producirse una extrapolación teórica de una singularidad, efectos mecánicos cuánticos se vuelven importantes en una era conocida como la Tiempo de Planck. Sin una teoría coherente, no puede haber ninguna declaración significativa sobre las condiciones físicas asociadas con el universo antes de este punto.
Otra paradoja debido a la idealización matemática es La paradoja de D'Alembert de la mecánica de fluidos . Cuando las fuerzas asociado con bidimensional, incompresible, irrotacional, no viscoso flujo constante a través de un cuerpo se calculan, no hay es arrastre. Esto está en contradicción con las observaciones de este tipo de flujos, pero como resulta que un fluido que satisfaga rigurosamente todas las condiciones es una imposibilidad física. El modelo matemático se descompone en la superficie del cuerpo, y las nuevas soluciones que implica capas límites tienen que ser considerados para modelar correctamente los efectos de arrastre.
Paradojas de la mecánica cuántica
Un conjunto importante de paradojas físicas están asociados a la posición privilegiada de la observador en la mecánica cuántica . Dos de los más famosos de éstos son la EPR paradoja y El gato de Schrödinger, tanto propone como experimentos mentales relevantes a las discusiones de lo que la correcta interpretación de la mecánica cuántica es. Estos pensamiento experimentos ambos tratan de utilizar los principios derivados de la Copenhague interpretación de la mecánica cuántica para derivar conclusiones que son aparentemente contradictorias. En el caso de El gato de Schrödinger esto toma la forma de un absurdo aparente. Un gato se coloca en una caja sellada de la observación con un interruptor mecánico cuántico diseñado para matar el gato cuando se despliega adecuadamente. Mientras que en la caja, el gato se describe como estando en una superposición cuántica de estados "muertos" y "vivos", a pesar de la apertura de la caja se derrumba de manera efectiva el gato de función de onda a una de las dos condiciones. En el caso de la Paradoja EPR, entrelazamiento cuántico parece tener en cuenta la imposibilidad física de la información transmitida más rápido que la velocidad de la luz , que viola la relatividad especial .
Las "resoluciones" a estas paradojas son considerados por muchos como filosóficamente insatisfactoria, ya que dependen de lo que se entiende específicamente por la medición de un observación o lo que sirve como observador en los experimentos mentales. En un sentido físico real, no importa qué forma cualquiera de esos términos están definidos, los resultados son los mismos. Cualquier observación dada de un gato producirá ya sea uno que está vivo o muerto; la superposición es una condición necesaria para el cálculo de lo que es de esperar, pero nunca en sí se observó. Asimismo, el EPR paradoja pensó rendimientos experimentales hay forma de transmitir la información más rápido que la velocidad de la luz, aunque hay una conservación aparentemente instantánea del cuánticamente enreda observable que se mide, resulta que es físicamente imposible utilizar este efecto para transmitir información. ¿Por qué hay una conservación instantánea es el tema de que es la correcta interpretación de la mecánica cuántica.
Teorías especulativas de la gravedad cuántica, que combinan la relatividad general con la mecánica cuántica tiene sus propias paradojas asociadas generalmente aceptadas para ser artefactos de la falta de un modelo físico constante que une a las dos formulaciones. Uno de estos es la paradoja información paradoja agujero negro que señala que la información asociada a una partícula que cae en un agujero negro no se conserva cuando el teórico radiación Hawking hace que el agujero negro se evapore. En 2004 , Stephen Hawking afirmó tener una resolución de trabajo a este problema, pero los detalles aún no se han publicado y la naturaleza especulativa de la radiación de Hawking significa que no está claro si esta paradoja es pertinente a la realidad física.
Paradojas de causalidad
Un conjunto de paradojas similares se produce en el área de la física que involucra flecha del tiempo y causalidad. Uno de estos, el paradoja del abuelo, se ocupa de la naturaleza peculiar de causalidad en cerrado bucles de tiempo similar. En su concepción más cruda, la paradoja consiste en una persona que viaja en el tiempo y el asesinato de un antepasado que todavía no había tenido la oportunidad de procrear. El carácter especulativo de viaje en el tiempo al pasado significa que no existe un acuerdo sobre la resolución de la paradoja, ni siquiera es claro que no son físicamente posibles soluciones al Ecuaciones de Einstein que permitan las condiciones requeridas para la paradoja que debe cumplir. Sin embargo, hay dos explicaciones comunes para posibles soluciones para esta paradoja que asumir sabor similar a las explicaciones de las paradojas de la mecánica cuántica. En la llamada solución de auto-consistente, realidad se construye de tal manera que se determinista prevenir tales paradojas que se produzcan. Esta idea hace muchos libre albedrío aboga incómodo, aunque es muy satisfactorio para muchos naturalistas filosóficos. Alternativamente, el muchos mundos idealización o el concepto de universos paralelos a veces se conjeturaron para permitir una fractura continua de posible líneas de universo en muchas diferentes realidades alternativas. Esto significaría que cualquier persona que viajó atrás en el tiempo necesariamente entrar en un universo paralelo diferente que tendría una historia diferente desde el punto del tiempo de viaje hacia adelante.
Otra paradoja asociada con la causalidad y la de un solo sentido naturaleza del tiempo es La paradoja de Loschmidt lo que plantea la cuestión de cómo pueden los microprocesos que son tiempo reversible producir un aumento en tiempo irreversible en entropía . Una solución parcial a esta paradoja se proporciona rigurosamente por el teorema de fluctuación que se basa en mantener cuidadosamente la noción del tiempo promedio de cantidades para demostrar que a partir de una mecánica estadística punto de vista, la entropía es mucho más probable que aumente sino que disminuya. Sin embargo, si no se hacen suposiciones acerca de condiciones de contorno iniciales, el teorema de fluctuación debe aplicarse igualmente bien a la inversa, la predicción de que un sistema actualmente en un estado de baja entropía es más probable que haya sido en un estado de mayor entropía en el pasado, en contradicción con lo que normalmente se ve en una película inversa de un estado de no equilibrio ir al equilibrio. De este modo, la asimetría global de la termodinámica que está en el corazón de la paradoja de Loschmidt aún no se resuelve por el teorema de fluctuación. La mayoría de los físicos creen que la termodinámica flecha del tiempo sólo puede explicarse apelando a bajas condiciones de entropía poco después de la gran explosión , aunque la explicación de la baja entropía del propio Big Bang todavía se discute.
Paradojas de observación
Otra serie de paradojas físicas se basan en series de observaciones que no logran explicarse adecuadamente por modelos físicos actuales. Estos pueden ser simplemente indicaciones del carácter incompleto de las teorías actuales. Se reconoce que unificación no se ha logrado todavía que puede hacer alusión a los problemas fundamentales con el actual paradigmas científicos. Si este es el presagio de una revolución científica que ha de venir o si estas observaciones cederán a futuras mejoras o ser resultado ser errónea aún no se ha determinado. Una breve lista de estas observaciones todavía insuficientemente explicados incluye observaciones que implican la existencia de la materia oscura , las observaciones que implican la existencia de la energía oscura, la asimetría materia-antimateria observada, la Paradoja GZK, la Pioneer anomalía, y la paradoja de Fermi .
