09/11/2024
Goran Ivković, profesor fizike Nekategorisano, ZANIMLJIVOSTI iz fizike , , , , ,

Gde ne važe zakoni fizike?

Fizika je nauka koja objašnjava kako svet funkcioniše, ali šta se dešava kada zakoni fizike prestanu da važe?

Fizika nam je dala set zakona koji objašnjavaju kako se ponašaju objekti i sile u našem svakodnevnom svetu. Međutim, postoje specifična mesta u prirodi, pa čak i u teorijskim modelima, gde se naši uobičajeni zakoni ne ponašaju onako kako bismo očekivali. Gde su to mesta? Da li to znači da fizika kao nauka ne važi? Uopšte ne! To su zapravo oblasti koje nam pokazuju da naša trenutna razumevanja fizike još uvek nisu potpuna, ili da su zakoni koje znamo samo delimično primenljivi.

Gde ne važe zakoni fizike?

1. Unutar crnih rupa

Jedno od najfascinantnijih i najzagonetnijih mesta u univerzumu su crne rupe. Ove „nevidljive“ tačke u prostoru imaju toliku gravitaciju da ni svetlost ne može da pobegne iz njihovog gravitacionog uticaja. Kada se približimo granici crne rupe, poznatoj kao horizont događaja, zakoni fizike, kako ih poznajemo, jednostavno prestaju da važe u tradicionalnom smislu.

U blizini horizonta događaja, teorija relativnosti, koja objašnjava gravitaciju kao zakrivljenje prostora i vremena, počinje da se sudara sa kvantnom mehanikom, koja opisuje ponašanje čestica na mikroskopskom nivou. Ove dve teorije još nisu usklađene, pa se na granici crne rupe stvaraju uslovi u kojima fizičari nemaju jasne predloge šta se dešava sa zakonom vremena, prostora i uzroka. U tom trenutku, prostor i vreme postaju „zamagljeni“, i svi naši dosadašnji zakoni počinju da gube smisao.

Čarobni svet Kvantne fizike

Gde ne važe zakoni fizike?

2. U kvantnom svetu

Na mikroskopskom nivou, u svetu subatomskih čestica, zakoni klasične fizike, koje poznajemo iz svakodnevnog života, prestaju da važe. Kvantna fizika nam pokazuje da čestice, poput elektrona, mogu biti na više mesta istovremeno, da ne mogu biti precizno pozicionirane i da mogu delovati na način koji je potpuno kontraintuitivan za našu svakodnevnu stvarnost.

Kvantna mehanika je najuspešniji model za opisivanje ponašanja čestica na ovom nivou, ali ona nije u potpunosti kompatibilna sa zakonom gravitacije iz opšte teorije relativnosti, koja se bavi velikim objektima i svemirom. Na ovoj „fizičkoj granici“ nastaje problem — kako uskladiti kvantne fluktuacije sa gravitacijom koja vlada u velikim skalama? Dakle, u kvantnom svetu zakoni, kako ih poznajemo, više ne važe u klasičnom smislu.

Koliko zvezda ima u svemiru?

Gde ne važe zakoni fizike?

3. Na horizontima singularnosti

U teoretskim modelima kao što su singularnosti (kao u slučaju crnih rupa) i Veliki prasak, zakoni fizike prestaju da važe u onom smislu koji mi razumemo. Singularnost je tačka u prostoru gde je gustoća materije beskonačna, a prostor i vreme se raspadaju. U ovim ekstremnim uslovima ne postoji fizički okvir u kojem možemo primeniti klasične zakone fizike jer sve postaje singularno i neodređeno.

Ove tačke su teorijske, jer ih ne možemo direktno posmatrati, ali u njima nastaju situacije koje kvantna mehanika i gravitacija ne mogu objasniti zajedno. Ako bi se materija srušila u singularnost (kao što se dešava u centru crne rupe), postavlja se pitanje – da li zakoni fizike mogu opstati?

sirenje-svemira Šta ima u svemiru

Gde ne važe zakoni fizike?

4. U vakuumu kvantnog polja

Zanimljivo je da čak i u potpuno praznom prostoru, u tzv. vakuumu kvantnog polja, zakoni fizike ne važe onako kako bismo to očekivali. Kvantni vakuum nije „prazan“, već pun fluktuacija koje mogu stvarati parove čestica koje se pojavljuju i nestaju u vrlo kratkom vremenskom periodu. Ove fluktuacije pokreću fiziku na način koji se ne može opisati klasičnim zakonima.

Kvantna polja nam govore da stvaranje i nestajanje čestica nije striktno predvidljivo, već stohastično, što znači da se fizički procesi ne mogu uvek potpuno kontrolisati ili predvideti. U ovom „praznom“ prostoru zakoni fizike postaju mnogo fleksibilniji i zavise od kvantnih fluktuacija.

Max Planck kao mladić, 1878.

5. Na planckovoj skali

Planckova skala je veličina u kojoj kvantna mehanika i gravitacija postaju jednako važni. Na ovoj skali, razmere prostora i vremena postaju toliko male (oko 10^-35 metara) da tradicionalni zakoni fizike više ne važe, a prostor i vreme postaju kvantizovani. U ovoj oblasti se kvantna gravitacija – teorija koja bi trebala da poveže opštu relativnost i kvantnu mehaniku – još uvek nije razvila do nivoa na kojem bi mogla da objašnjava ponašanje univerzuma.

Zato na ovoj ekstremnoj skali zakoni fizike jednostavno nisu primenjivi, jer ni prostor ni vreme ne mogu biti opisani klasičnim modelima. Umesto toga, možemo govoriti samo o „približnim“ zakonskim pravilnostima koje se temelje na još nedovoljno istraženim teorijama.

Za kraj

Dok su zakoni fizike izuzetno uspešni u objašnjavanju ponašanja sveta u kojem živimo, postoji mnogo ekstremnih situacija u prirodi u kojima ti zakoni ne funkcionišu onako kako bismo očekivali. Mesta kao što su crne rupe, kvantne fluktuacije, planckova skala i kvantni svet pružaju uvid u to koliko su naši zakoni ograničeni i koliko još moramo da naučimo o univerzumu. Iako u ovim „prekidima“ zakona fizike ne postoji potpuna anarhija, već je to poziv za razvoj novih teorija koje će ujediniti sve postojeće zakonitosti, omogućujući nam da bolje razumemo svet oko nas.

Na kraju, jedno je sigurno: fizika ne prestaje da nas iznenađuje. Svaki put kada pomislimo da razumemo osnovne zakone, priroda nam pruži novo, neistraženo područje koje nas tera da preispitamo sve što smo do sada znali.

Ako vas interesuju zanimljivosti iz sveta fizike možete pogledati linkove:

 

Putovanje kroz vreme

Putovanje kroz vreme je jedna od najzanimljivijih i najfascinantnijih ideja u fizici. To bi bilo kao da se krećemo kroz prošlost ili budućnost, a da se ne moramo slijediti linearno…

Kako izgleda život na Marsu?

Ukoliko bi se dogodilo nešto tako katastrofalno na Zemlji da bi ljudi morali da se sele na drugu planetu, trenutno nema idealne planete koja bi bila dostupna za naseljavanje.

Kako bi izgledao svet bez fizike

Svet bez fizike bi bio jedan izuzetno mračan i neorganizovan svet. Bez zakona termodinamike, energija ne bi mogla biti prenesena ili obrađena na način na koji je to moguće danas.…

Lovci na tornado

Reč “tornado“ potiče od španskog ili portugalskog glagola tornar, što znači “obrtati se”. Tornada su najjače oluje u prirodi. Sjure se iz oblaka, pa okrećući se i uvijajući se, naprave…

Bermudski trougao – Đavolji trougao

“Bermudski trougao” je priča koja je počela 1964 godine. To je priča o oblasti u obliku trougla u Atlantskom okeanu, pored floride. Ovo područje se naziva i Đavolji trougao. Tokom…

Šta bi se dogodilo kada bi Zemlja prestala da se okreće?

Šta bi se dogodilo kada bi Zemlja prestala da se okreće? – je pitanje koje budi maštu mnogih. Da li to znači kraj sveta ili ne? Zemlja se okreće oko…

Kolika je temperatura na Suncu?

Naše Sunce je srednje veličine i bela je zvezda. Srednje je težine i srednje je vruće. Temperatura na Suncu je oko 15 miliona stepenic  Celzijusa. (15 000 000 stepeni  Celzijusa).…

Koja je najhladnija planeta?

Planete u Sunčevom sistemu dobijaju toplotu od Sunca. Zemlja je od Sunca udaljena oko 150 miliona kilometara. Ta udaljenost obezbeđuje savršenu tempereturu za život. Neptun Po ovoj logici najhladnija planeta…

Kako merimo temperaturu na drugim planetama?

Za neke bliže planete možemo poslati sonde i direktno proučavati atmosferu. Međutim nismo u mogićnosti da to uradimo za neke udaljene planete. Za udaljene planete merenje temperature moramo uraditi sa…

Šta je najbrže?

Svetlost putuje brzinom 300 000 kilometara u sekundi i to  je najbrža stvar koja postoji. Od Meseca do Sunca svetlost putuje nešto vise od jedne sekunde. Parkerova solarna sonda najbrži…

Zanimljivosti o Nikoli Tesli

1. ROĐEN JE U OLUJNOJ NOĆI Rođen je u noći između 9. i 10. jula 1856. godine. Noć u kojoj je rođena bila je nezapamćena oluja i grmljavina. Grmljavine su…