Επτά προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας

H θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν συγκαταλέγεται μεταξύ των πλέον καλαίσθητων επιτευγμάτων της θεωρητικής φυσικής. Ενσάρκωσε ένα σπουδαίο εννοιολογικό σημείο καμπής και έδωσε αρκετές αξιοσημείωτες προβλέψεις, προχωρώντας πολύ πέρα από τη θεωρία του Νεύτωνα. Οι σημαντικότερες από αυτές τις προβλέψεις έχουν επιβεβαιωθεί. Με έναν εντυπωσιακό κατάλογο προβλέψεων, οι οποίες σε μεγάλο βαθμό έχουν επιβεβαιωθεί από ποικίλα πειράματα, η γενική σχετικότητα ξεχωρίζει ως μία από τις πλουσιότερες θεωρίες που συνέλαβε ποτέ το ανθρώπινο πνεύμα.

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν περάσει το πιο δύσκολο τεστ μέχρι σήμερα

Η θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν έχει περάσει την πιο σκληρή μέχρι τώρα δοκιμασία, αναφέρει μια νέα μελέτη που εξέτασε την αρχή της ισοδυναμίας κάτω από ακραίες συνθήκες: σε ένα σύστημα που αποτελείται από δύο υπερβολικά αστρικά πτώματα γνωστά ως λευκοί νάνοι και ένα ακόμη πιο πυκνό αστέρι νετρονίων έδειξε ότι η αρχή της ισοδυναμίας κάνει διάνα στις προβλέψεις της.

Υπάρχει κάτι άλλο εκτός από το φως που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός;

Οτιδήποτε άμαζο σώμα θα ταξίδευε στο κενό στην σταθερή ταχύτητα, η οποία είναι γνωστή ως η ταχύτητα κενού του φωτός. Το ίδιο το φως αποτελείται από φωτόνια χωρίς μάζα, τα οποία κινούνται με αυτή την ταχύτητα στο κενό. Το μόνο άλλο πράγμα που ξέρουμε ότι είναι άμαζο και σταθερό όταν είναι ελεύθερο, θα είναι το βαρυτικό πεδίο (και τα κβάντα του, τα γκραβιτόνια.) Έτσι, όπως το φως (κύματα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που διαδίδονται), έτσι και η βαρυτική ακτινοβολία (διάδοση των κυμάτων του βαρυτικού πεδίου ) ταξιδεύει επίσης με την ταχύτητα κενού του φωτός.

Μια παραξενιά της κβαντομηχανικής: στοιχειωμένη δράση από απόσταση

Ο Έρβιν Σρέντιγκερ απεκάλεσε την διεμπλοκή σαν το “καθοριστικό γνώρισμα» της κβαντικής θεωρίας. Ο Αϊνστάιν από την άλλη δεν ήθελε να πιστέψει σε αυτήν καθόλου, νομίζοντας ότι η κβαντική θεωρία είχε σοβαρά λάθη.

Κβαντική διεμπλοκή «κατά παραγγελία» για πρώτη φορά

Η κβαντική τεχνολογία υπόσχεται μεγάλα πράγματα για την ψηφιακή ασφάλεια και την υπολογιστική ισχύ, αλλά το ίδιο πράγμα στην οποία βασίζεται – κβαντική διεμπλοκή – έχει μέχρι στιγμής αποδειχθεί άκαμπτη για να είναι αξιόπιστα ελέγξιμη. Όμως μια νέα μέθοδος για την διεμπλοκή των σωματιδίων έχει ρυθμιστεί για να το αλλάξει αυτό, παρέχοντας όλες τις σημαντικές κβαντικές καταστάσεις όταν τις θέλουμε, όσο τις χρειαζόμαστε, δηλαδή «κατά παραγγελία» (on demant).

Βαρυτικά κύματα μπορούν να δώσουν και οι σκουληκότρυπες που συγκρούονται

Τα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύονται από τη συγχώνευση μαύρων οπών στο LIGO, ίσως να προέρχονται από τη σύγκρουση όχι μαύρων οπών αλλά σκουληκότρυπων. Όταν δύο σκουληκότρυπες συγκρούονται, θα μπορούσαν να παράγουν κυματισμούς στον χωροχρόνο που μεταφέρονται πολύ μακριά τους. Και τα μελλοντικά μέσα ανίχνευσης, όπως το ανανεωμένο LIGO, θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν αυτή την «ηχώ» της βαρύτητας, παρέχοντας αποδείξεις ότι αυτές οι υποθετικές σήραγγες του χωροχρόνου (σκουληκότρυπες) υπάρχουν στην πραγματικότητα, αναφέρει μια νέα δημοσίευση.

Το ιστορικό πείραμα των Franck-Hertz του αντίστροφου φωτοηλεκτρικού φαινομένου

Το 1914, οι James Franck και Gustav Hertz εκτέλεσαν ένα πείραμα στο οποίο κατέδειξαν το αντίστροφο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. Δηλαδή αποδείχθηκε ότι κατά την σύγκρουση ενός επιταχυνόμενου ηλεκτρονίου με ένα άτομο, για να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο, πρέπει η ενέργεια του ηλεκτρονίου να είναι πάνω από μία ορισμένη τιμή. Η ενέργεια αυτή που λέγεται ενέργεια ιοντισμού ποικίλλει από άτομο σε άτομο. Επίσης έδειξαν ότι για την εκπομπή φωτονίων από άτομα του υδραργύρου, τα οποία συγκρούονται με ηλεκτρόνια, απαιτείται η κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων να υπερβαίνει μια ορισμένη ενέργεια, που αντιστοιχεί στη μικρότερη συχνότητα του φάσματος εκπομπής του υδραργύρου.

Γιατί η M-Θεωρία είναι ο κορυφαίος υποψήφιος για τη θεωρία των πάντων

Η θεωρία Μ ενοποιεί σε μία και μοναδική μαθηματική δομή και τις πέντε συνεπείς εκδοχές της θεωρίας των χορδών (καθώς και μια περιγραφή σωματιδίων που ονομάζεται υπερβαρύτητα).Μοιάζει με καθεμία από αυτές τις θεωρίες με διαφορετικά φυσικά καθεστώτα. Αυτή η Μητέρα όλων των θεωριών χορδών (γι αυτό και ονομάστηκε θεωρία Μ), περνάει μια δοκιμασία που μέχρι στιγμής καμία άλλη υποψήφια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας δεν μπόρεσε να ταιριάξει.

Ο Μάξγουελ και οι εξισώσεις του για τον ηλεκτρομαγνητισμό

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (James Clerk Maxwell) που γεννήθηκε στις 13 Ιουνίου 1831 ήταν θεωρητικός φυσικός,.που το πιο επιφανές επίτευγμά του ήταν η διατύπωση μιας σειράς εξισώσεων που ένωσαν προηγουμένως άσχετες παρατηρήσεις, πειράματα και εξισώσεις ηλεκτρισμού, μαγνητισμού και οπτικής σε μία συνεπή θεωρία. Η θεωρία του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού καταδεικνύει ότι ο ηλεκτρισμός, ο μαγνητισμός και το φως είναι όλα εκδηλώσεις του ίδιου φαινομένου, καλούμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Τα επιτεύγματα του Μαξγουελ που αφορούν τον ηλεκτρομαγνητισμό αποκαλούνται «η δεύτερη σημαντικότερη ενοποίηση στη φυσική», μετά την πρώτη που πέτυχε ο Ισαάκ Νεύτων.

Ο εγκέφαλος, το internet και οι δομές του σύμπαντος αναπτύσσεται παρόμοια;

Ο φυσικός Dmitri Krioukov του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, πραγματοποίησε προσομοιώσεις που δείχνουν ότι οι δομές του σύμπαντος είναι πολύ πιθανό να αναπτύσσεται με τρόπο ανάλογο με εκείνον του εγκεφάλου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του σύμπαντος έχει επίσης κοινά χαρακτηριστικά με την ανάπτυξη του Internet αλλά και των κοινωνικών δικτύων.Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας πραγματοποίησαν προσομοιώσεις που δείχνουν ότι το Σύμπαν είναι πολύ πιθανό να αναπτύσσεται με τρόπο ανάλογο με εκείνον του εγκεφάλου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του σύμπαντος έχει επίσης κοινά χαρακτηριστικά με την ανάπτυξη του Internet αλλά και των κοινωνικών δικτύων.

Τι θα έβλεπε κάποιος στον ουρανό σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα;

Η εικόνα του ουρανού με τα αστέρια και τους γαλαξίες θα ήταν αρκετά διαφορετική από τη σημερινή. Θα υπήρχαν βεβαίως εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια στον ουρανό, όλα προσβάσιμα σε οποιεσδήποτε έξυπνες μορφές ζωής ακόμα και με τηλεσκόπια του ίδιου διαμετρήματος που έχουμε σήμερα. Ωστόσο, κάποιες λεπτομέρειες θα ήταν διαφορετικές:

Τα διάφορα είδη του κενού και ο πληθωρισμός

Μπορεί να ακούγεται παράξενο, αλλά ακόμη και το κενό έχει μια πολύ σύνθετη δομή. Έχει, σιωπηρά θα λέγαμε, όλες τις ιδιότητες που μπορεί να έχει ένα σωματίδιο: σπιν, ή πόλωση στην περίπτωση του φωτός, ενέργεια, και λοιπά. Κατά μέσον όρο, όλες αυτές οι ιδιότητες εξουδετερώνονται: το κενό είναι τελικά, «άδειο» από αυτή την άποψη. Μια σημαντική εξαίρεση είναι η ενέργεια του κενού.

Η ενεργειακή πυκνότητα του κενού και οι διάφοροι υπολογισμοί της

Οι φυσικοί όταν μιλάνε για την ενέργεια του κενού ή για την ενέργεια μηδενικού σημείου εννοούν την ενεργειακή πυκνότητα του κενού διαστήματος. Στην κοσμολογία, την ονομάζουν και «κοσμολογική σταθερά», ή «σκοτεινή ενέργεια». Όμως υπάρχει η ενέργεια αυτή; Και αν ναι πόση είναι; Για την ενέργεια του μηδενικού σημείου έχουν ακουστεί πολλοί αριθμοί, από το σχεδόν μηδέν έως και αστρονομικά νούμερα. Και φυσικά υπάρχει η απορία τι ισχύει στην πραγματικότητα.

Γιατί διατηρούν τη σταθερότητα τους τα αστέρια και οι πλανήτες;

Γιατί υπάρχουν οι πλανήτες και τα αστέρια διατηρώντας τη μηχανική τους σταθερότητα σε τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα; Τόσο η Γη όσο και ο Ήλιος είναι 4,5 δισεκατομμυρίων ετών και η σύγχρονη επιστημονική έρευνα υποδηλώνει ότι οι μάζες και τα μεγέθη τους δεν έχουν αλλάξει πάρα πολύ από την εποχή εκείνη.. Γιατί είναι αυτά τα σώματα τόσο ισορροπημένα;

Φερμιόνια, Μποζόνια και BEC

Κάθε σωματίδιο στη Φύση, μπορεί να ταξινομηθεί είτε σαν φερμιόνιο είτε σαν μποζόνιο. Τα φερμιόνια είναι ο τύπος των σωματιδίων που φτιάχνουν ένα άτομο, πχ ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια, κι έχουν ημιακέραιο spin. Από την άλλη το πιο καλό παράδειγμα μποζονίου είναι το Higgs, το φωτόνιο, το σωματίδιο του φωτός, το φωνόνιο αλλά και τα σωματίδια φορείς των ασθενών και ισχυρών αλληλεπιδράσεων (W & Z), τα οποία έχουν ακέραιο spin.

Ξεκλειδώνοντας τα μυστικά της κβαντομηχανικής και της Μεγάλης Έκρηξης στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

Ένας πύραυλος Antares που εκτοξεύτηκε από τη Βιρτζίνια περιλαμβάνει το Εργαστήριο Ψυχρών Ατόμων (CAL) το οποίο θα ψύχει τα άτομα σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, που θα είναι έτσι ψυχρότερα από το κενό του ίδιου του χώρου, δημιουργώντας συμπυκνώματα Bose-Einstein στο ISS. Τα συμπυκνώματα Bose-Einstein είναι συλλογές ορισμένων ατόμων (όπως το ρουβίδιο, για παράδειγμα) ακινητοποιημένα από τα λέιζερ, τα οποία τα ψύχουν σε θερμοκρασίες λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν, μεγιστοποιώντας τις επιπτώσεις της κβαντομηχανικής σε σχεδόν μακροσκοπικές κλίμακες, καθιστώντας ευκολότερη την ανίχνευση τους.

Απροσδόκητη απόδειξη της ύπαρξης σκοτεινής ύλης στο σύμπαν

Νέες ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης. Έρευνα που δημοσιεύτηκε από τον αστροφυσικό Rennan Barkana στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ, παρέχει νέες πληροφορίες σχετικά με τα πιθανά χαρακτηριστικά ενός από τα θεμελιώδη αλλά δύσκολα κατανοητά δομικά στοιχεία του σύμπαντος.

Τι είναι ακριβώς οι σκουληκότρυπες; Έχουν αποδειχθεί ότι μπορούν να υπάρχουν ή είναι ακόμα θεωρητικές;

Οι σκουληκότρυπες είναι λύσεις στις εξισώσεις πεδίου του Einstein για τη βαρύτητα που ενεργούν ως «σήραγγες», συνδέοντας σημεία του χωροχρόνου κατά τέτοιο τρόπο ώστε το ταξίδι μεταξύ των σημείων μέσω της σκουληκότρυπας να μπορεί να διαρκέσει πολύ λιγότερο χρόνο από όσο το ταξίδι μέσω του συνηθισμένου χώρου. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι σκουληκότρυπων που ενδιαφέρουν τους φυσικούς: Οι Λορεντζιανές (Lorentzian) σκουληκότρυπες (από τη Γενική Σχετικότητα) και οι Ευκλείδιες σκουληκότρυπες (από την σωματιδιακή φυσική).

Είναι τα πεπλεγμένα σωματίδια συνδεδεμένα με σκουληκότρυπες;

Η κβαντική διεμπλοκή (γνωστή και ως «στοιχειωμένη δράση από απόσταση») είναι ένα από τα πιο περίεργα πράγματα που βλέπουμε να συμβαίνουν στις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων σε μια μικροκλίμακα. Αντί να ενεργούν ξεχωριστά, ως ένα μοναχικό σωματίδιο, ορισμένα ζεύγη ενεργούν ως ένα – γνωρίζοντας πάντα το ένα τι κάνει το άλλο (αλλάζοντας με βάση τα χαρακτηριστικά του συνεργάτη του) – παρά το γεγονός ότι βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις μεταξύ τους.

100.000 gamers δοκιμάζουν τη διεμπλοκή, ένα φαινόμενο της κβαντομηχανικής, παίζοντας ένα βιντεοπαιχνίδι

Μία νέα έρευνα (BIG Bell Test) στην οποία συμμετείχαν ως εθελοντές 100.000 gamers έδειξε πως το φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής ή κβαντικός συσχετισμός – το φαινόμενο που επιτρέπει σε δύο σωματίδια να συμπεριφέρονται παρόμοια και ακαριαία, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά βρίσκονται – λειτουργεί στην πράξη. Το συγκεκριμένο φαινόμενο επινοήθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, στην προσπάθειά του να καταρρίψει την κβαντομηχανική. Το πείραμα καθοδηγήθηκε από το Ινστιτούτο Φωτονικών Επιστημών ICFO, στη Βαρκελώνη.