Paradoxe physique
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Un physique paradoxe est une contradiction apparente dans les descriptions physiques de l' univers . Alors que de nombreux paradoxes physiques ont accept?? r??solutions, d'autres d??fient r??solution et peuvent indiquer des failles dans th??orie. Dans la physique comme dans toutes les sciences, contradictions et paradoxes sont g??n??ralement suppos??s ??tre des artefacts de l'erreur et de l'incompl??tude parce r??alit?? est suppos?? ??tre compl??tement coh??rente, bien que ce est lui-m??me une hypoth??se philosophique. Lorsque, comme dans des domaines tels que la physique quantique et la th??orie de la relativit?? , ont ??t?? montr?? hypoth??ses existantes sur la r??alit?? ?? se d??composer, ce qui a g??n??ralement ??t?? trait??e par changer notre compr??hension de la r??alit?? d'une nouvelle qui reste auto-coh??rent, en pr??sence de la de nouvelles preuves.
Paradoxes relatives ?? de fausses hypoth??ses
Certains paradoxes physiques d??fient bon sens des pr??dictions sur des situations physiques. Dans certains cas, ce est le r??sultat de la physique moderne d??crivant correctement le monde naturel dans des circonstances qui sont loin en dehors de l'exp??rience quotidienne. Par exemple, la relativit?? restreinte a traditionnellement donn?? deux paradoxes communs: la paradoxe des jumeaux et de la ladder paradoxe. Ces deux paradoxes impliquent exp??riences de pens??e qui d??fient traditionnelle hypoth??ses de bon sens sur le temps et espace. En particulier, les effets de dilatation du temps et la contraction des longueurs sont utilis??s dans ces deux paradoxes de cr??er des situations qui contredisent apparemment l'autre. Il se av??re que le fondamental postulat de la relativit?? restreinte que la vitesse de la lumi??re est invariant dans tous les cadres de r??f??rence exige que des concepts tels que simultan??it?? et temps absolu ne sont pas applicables lorsque l'on compare radicalement diff??rents cadres de r??f??rence.
Un autre paradoxe associ?? avec la relativit?? est Le paradoxe de Supplee qui semble d??crire deux cadres de r??f??rence qui sont inconciliables. Dans ce cas, le probl??me est suppos?? ??tre bien pos?? dans la relativit?? sp??ciale, mais parce que l'effet est d??pendant des objets et des fluides avec la messe, les effets de la relativit?? g??n??rale doivent ??tre pris en compte. Prenant les hypoth??ses correctes, la r??solution est en fait une fa??on de r??affirmer la principe d'??quivalence.
Le paradoxe de Babinet est que, contrairement aux attentes na??ves, la quantit?? de rayonnement retir?? d'un faisceau dans le limite de diffraction est proportionnel au double de la aire de section transversale. Ce est parce qu'il ya deux processus distincts qui ??liminent rayonnement du faisceau en quantit??s ??gales: absorption et diffraction.
De m??me, il existe un ensemble de paradoxes physiques qui se appuient directement sur une ou plusieurs hypoth??ses qui sont incorrectes. Le Gibbs paradoxe de la m??canique statistique donne une contradiction apparente dans le calcul de l' entropie de m??lange. Si l'hypoth??se que les particules dans un gaz parfaits sont indiscernables ne est pas correctement pris en compte, l'entropie calcul??e ne est pas une vaste variable comme il devrait ??tre.
Le paradoxe d'Olbers montre que un univers infini avec une distribution uniforme des ??toiles conduit n??cessairement ?? un ciel qui est brillant comme une ??toile. Le ciel de la nuit noire observ??e peut ??tre alternativement r??soluble en d??clarant que l'une des deux hypoth??ses est incorrecte. Ce paradoxe a ??t?? parfois utilis?? pour faire valoir qu'une homog??ne et isotrope univers tel que requis par le principe cosmologique ??tait n??cessairement fini en ??tendue, mais il se av??re qu'il ya des fa??ons de se d??tendre les hypoth??ses d'autres moyens qui admettent des solutions alternatives.
Mpemba paradoxe est que sous certaines conditions, l'eau chaude g??le plus vite que l'eau froide, m??me si elle doit passer par la m??me temp??rature que l'eau froide pendant le processus de cong??lation. Ce est une violation apparente de La loi de refroidissement de Newton mais en r??alit?? elle est due ?? des effets non lin??aires qui influencent le processus de cong??lation. L'hypoth??se que seule la temp??rature de l'eau aura une incidence sur le gel ne est pas correct.
Paradoxes relatives ?? id??alisations math??matiques non physiques
Un paradoxe commune se produit avec id??alisations math??matiques tels que sources ponctuelles qui d??crivent des ph??nom??nes physiques bien au lointain ou mondiale ??chelles, mais briser au se pointer. Ces paradoxes sont parfois consid??r??s comme se rapportant ?? Les paradoxes de Z??non, qui traitent tous les manifestations physiques de propri??t??s math??matiques de continuit??, infinit??simales, et infinis souvent associ??e ?? l'espace et le temps . Par exemple, le champ ??lectrique associ?? ?? un charge ponctuelle est infinie ?? l'emplacement de la charge ponctuelle. Une cons??quence de ce paradoxe apparent est que le champ ??lectrique d'un point de charge ne peut ??tre d??crit dans un sens limitatif par un soigneusement construit Fonction de Dirac. Ce concept math??matique in??l??gante mais physiquement utile permet pour le calcul efficace des conditions physiques associ??s tout commod??ment contourner la question philosophique de ce qui se passe r??ellement au point infiniment d??fini: une question que la physique est pour l'instant incapable de r??pondre. Heureusement, une th??orie coh??rente de ??lectrodynamique quantique d??velopp??s en partie par Richard Feynman supprime la n??cessit?? d'infinit??simales charges ponctuelles au total.
Une situation similaire se produit dans la relativit?? g??n??rale avec le singularit?? gravitationnelle associ??e ?? la Solution de Schwarzschild qui d??crit la g??om??trie d'un trou noir . Le courbure de l'espace-temps ?? la singularit?? est infini qui est une autre fa??on de dire que la th??orie ne d??crit pas les conditions physiques ?? ce point. Il est ?? esp??rer que la solution ?? ce paradoxe sera trouv?? avec une th??orie coh??rente de la gravit?? quantique, quelque chose qui a jusqu'?? pr??sent rest?? inaccessible. Une cons??quence de ce paradoxe est que la singularit?? associ??e qui se est produite au point de d??part suppos?? de l'univers (voir Big Bang ) ne est pas d??crite de fa??on ad??quate par la physique. Avant une extrapolation th??orique d'une singularit?? peut se produire, les effets de la m??canique quantique deviennent importants ?? une ??poque connue sous le nom Temps de Planck. Sans une th??orie coh??rente, il peut y avoir aucune d??claration significative sur les conditions physiques associ??s ?? l'univers avant ce point.
Un autre paradoxe due ?? l'id??alisation math??matique est Paradoxe de D'Alembert de la m??canique des fluides . Lorsque les forces associ??es ?? deux dimensions, incompressible, irrotationnel, non visqueux flux constant ?? travers un corps sont calcul??es, il n'y a pas glisser. Ceci est en contradiction avec les observations de ces flux, mais comme il se av??re un fluide qui r??pond rigoureusement toutes les conditions est une impossibilit?? physique. Le mod??le math??matique se d??compose ?? la surface du corps, et de nouvelles solutions impliquant couches limites doivent ??tre consid??r??es pour mod??liser correctement les effets de tra??n??e.
Paradoxes de la m??canique quantique
Un ensemble important de paradoxes physiques sont associ??es ?? la position privil??gi??e de la observateur ?? la m??canique quantique . Deux des plus c??l??bres d'entre eux sont la Paradoxe EPR et Le chat de Schr??dinger, ?? la fois propos?? que des exp??riences de pens??e pertinents pour les discussions de ce que la bonne l'interpr??tation de la m??canique quantique est. Ces pens??e exp??riences les deux essaient d'utiliser les principes issus de la Interpr??tation de Copenhague de la m??canique quantique pour en tirer des conclusions qui sont apparemment contradictoires. Dans le cas de Le chat de Schr??dinger, cela prend la forme d'une apparente absurdit??. Un chat est plac?? dans une bo??te ??tanche par observation avec un interrupteur m??canique quantique destin?? ?? tuer le chat lorsqu'il est d??ploy?? de mani??re appropri??e. Alors que dans la surface, le chat est d??crite comme ??tant dans un superposition quantique des "morts" et les Etats "vivant", bien que l'ouverture de la bo??te se effondre effectivement le chat de fonction d'onde ?? l'une des deux conditions. Dans le cas de la Paradoxe EPR, intrication quantique appara??t pour permettre l'impossibilit?? physique d' informations transmises plus rapidement que la vitesse de la lumi??re , en violation de la relativit?? restreinte .
Les ??r??solutions?? ?? ces paradoxes sont consid??r??s par beaucoup comme philosophiquement insatisfaisante parce qu'ils d??pendent de ce qui est sp??cifiquement signifi?? par la mesure d'un observation ou ce qui sert en tant qu'observateur dans les exp??riences de pens??e. Dans un vrai sens physique, peu importe de quelle fa??on l'un de ces termes sont d??finis, les r??sultats sont les m??mes. Une observation donn??e d'un chat donnera soit celui qui est mort ou vivant; la superposition est une condition n??cessaire pour le calcul de ce qui est ?? pr??voir, mais ne sera jamais lui-m??me ??tre observ??. De m??me, la Paradoxe EPR pensait rendements d'exp??rimentation aucun moyen de transmettre des informations plus vite que la vitesse de la lumi??re, mais il ya une conservation apparemment instantan??e du quantiquement intriqu??s observables ?? mesurer, il se av??re que ce est physiquement impossible d'utiliser cet effet de transmettre des informations. Pourquoi il ya une conservation instantan??e est l'objet de ce qui est la bonne l'interpr??tation de la m??canique quantique.
Th??ories sp??culatives de la gravit?? quantique qui combinent la relativit?? g??n??rale avec la m??canique quantique ont leurs propres paradoxes associ??s qui sont g??n??ralement accept??es pour ??tre artefacts de l'absence d'un mod??le physique coh??rente qui unit les deux formulations. Un tel paradoxe est le Paradoxe de l'information qui souligne que l'information associ??e ?? une particule qui tombe dans un trou noir ne est pas conserv??e lorsque le th??orique rayonnement de Hawking provoque le trou noir se ??vapore. En 2004 , Stephen Hawking a pr??tendu avoir une r??solution de travailler ?? ce probl??me, mais les d??tails ne ont pas encore publi?? et la nature sp??culative de rayonnement de Hawking signifie que ce ne est pas clair si ce paradoxe est pertinente ?? la r??alit?? physique.
paradoxes de causalit??
Un ensemble de paradoxes similaires se produit dans le domaine de la physique impliquant fl??che du temps et causalit??. L'un d'eux, le grand-p??re paradoxe, traite de la nature particuli??re de causalit?? ferm??e les boucles temps similaires. Dans sa conception la plus brut, le paradoxe implique une personne voyageant dans le temps et meurtre d'un anc??tre qui ne avait pas encore eu la chance de procr??er. La nature sp??culative de Voyage dans le temps vers le pass?? signifie qu'il n'y a pas de consensus sur la r??solution du paradoxe, ni m??me clair qu'il ya des solutions possibles ?? la physique ??quations d'Einstein qui permettraient les conditions requises pour le paradoxe d'??tre remplies. N??anmoins, il ya deux explications communes de r??solutions possibles pour ce paradoxe qui prennent sur la saveur similaire pour les explications de paradoxes de la m??canique quantique. Dans ce qu'on appelle solution d'auto-coh??rent, r??alit?? est construit de mani??re ?? d??terministe ??viter ces paradoxes de se produire. Cette id??e fait beaucoup le libre arbitre pr??conise inconfortable, mais il est tr??s satisfaisant pour beaucoup naturalistes philosophiques. Alternativement, le de nombreux mondes id??alisation ou le concept de univers parall??les est parfois conjectur?? pour permettre une fracturation continue de possible d'univers diff??rents dans de nombreuses r??alit??s alternatives. Cela signifie que toute personne qui a voyag?? dans le temps serait n??cessairement entrer dans un univers parall??le diff??rent qui aurait une histoire diff??rente du point du temps Voyage vers l'avant.
Un autre paradoxe associ?? ?? la causalit?? et de la nature unidirectionnelle de temps est Le paradoxe de Loschmidt qui pose la question comment pouvez microprocessus qui sont temps r??versible produire un augmentation du temps irr??versible de l'entropie . Une r??solution partielle ?? ce paradoxe est rigoureusement pr??vu par la fluctuation th??or??me qui se appuie sur soigneusement garder la trace de temps en moyenne les quantit??s de montrer que d'une m??canique statistique point de vue, l'entropie est beaucoup plus susceptibles d'augmenter que de diminuer. Toutefois, si aucune hypoth??se sur les conditions aux limites initiales sont faites, le th??or??me de fluctuation devrait se appliquer aussi bien dans le sens inverse, pr??dit qu'un syst??me actuellement dans un ??tat de faible entropie est plus susceptible d'avoir ??t?? dans un ??tat de plus grande entropie dans le pass??, dans contradiction avec ce que devrait normalement ??tre vu dans un film invers??e d'un ??tat de non-??quilibre va ?? l'??quilibre. Ainsi, l'asym??trie globale en thermodynamique qui est au c??ur du paradoxe de Loschmidt est toujours pas r??solu par le th??or??me de fluctuation. La plupart des physiciens croient que la thermodynamique fl??che du temps ne peut ??tre expliqu?? en faisant appel ?? des conditions de faible entropie peu apr??s la big bang , bien que l'explication de la faible entropie du big bang lui-m??me est encore d??battue.
Paradoxes d'observation
Une autre s??rie de paradoxes physiques sont bas??es sur des ensembles d'observations qui ne se explique de mani??re ad??quate par mod??les physiques actuels. Ceux-ci peuvent ??tre simplement des indications sur le caract??re incomplet des th??ories actuelles. Il est reconnu que l'unification n'a pas ??t?? accompli mais qui peut faire allusion ?? des probl??mes fondamentaux avec le courant paradigmes scientifiques. Si ce est le signe avant-coureur d'un r??volution scientifique encore ?? venir ou si ces observations c??deront ?? raffinements futurs ou ??tre jug??e erron??e doit encore ??tre d??termin??e. Une br??ve liste de ces observations encore expliqu?? insuffisamment comprend des observations impliquant l'existence de la mati??re noire , observations impliquant l'existence de l'??nergie sombre, l'asym??trie mati??re-antimati??re observ??e, le Paradoxe GZK, le Anomalie Pioneer et le paradoxe de Fermi .
