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 accepté résolutions, d'autres défient résolution et peuvent indiquer des failles dans théorie. Dans la physique comme dans toutes les sciences, contradictions et paradoxes sont généralement supposés être des artefacts de l'erreur et de l'incomplétude parce réalité est supposé être complètement cohérente, bien que ce est lui-même une hypothèse philosophique. Lorsque, comme dans des domaines tels que la physique quantique et la théorie de la relativité , ont été montré hypothèses existantes sur la réalité à se décomposer, ce qui a généralement été traitée par changer notre compréhension de la réalité d'une nouvelle qui reste auto-cohérent, en présence de la de nouvelles preuves.
Paradoxes relatives à de fausses hypothèses
Certains paradoxes physiques défient bon sens des prédictions sur des situations physiques. Dans certains cas, ce est le résultat de la physique moderne décrivant correctement le monde naturel dans des circonstances qui sont loin en dehors de l'expérience quotidienne. Par exemple, la relativité restreinte a traditionnellement donné deux paradoxes communs: la paradoxe des jumeaux et de la ladder paradoxe. Ces deux paradoxes impliquent expériences de pensée qui défient traditionnelle hypothèses de bon sens sur le temps et espace. En particulier, les effets de dilatation du temps et la contraction des longueurs sont utilisés dans ces deux paradoxes de créer des situations qui contredisent apparemment l'autre. Il se avère que le fondamental postulat de la relativité restreinte que la vitesse de la lumière est invariant dans tous les cadres de référence exige que des concepts tels que simultanéité et temps absolu ne sont pas applicables lorsque l'on compare radicalement différents cadres de référence.
Un autre paradoxe associé avec la relativité est Le paradoxe de Supplee qui semble décrire deux cadres de référence qui sont inconciliables. Dans ce cas, le problème est supposé être bien posé dans la relativité spéciale, mais parce que l'effet est dépendant des objets et des fluides avec la messe, les effets de la relativité générale doivent être pris en compte. Prenant les hypothèses correctes, la résolution est en fait une façon de réaffirmer la principe d'équivalence.
Le paradoxe de Babinet est que, contrairement aux attentes naïves, la quantité de rayonnement retiré 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 éliminent rayonnement du faisceau en quantités égales: absorption et diffraction.
De même, il existe un ensemble de paradoxes physiques qui se appuient directement sur une ou plusieurs hypothèses qui sont incorrectes. Le Gibbs paradoxe de la mécanique statistique donne une contradiction apparente dans le calcul de l' entropie de mélange. Si l'hypothèse que les particules dans un gaz parfaits sont indiscernables ne est pas correctement pris en compte, l'entropie calculée ne est pas une vaste variable comme il devrait être.
Le paradoxe d'Olbers montre que un univers infini avec une distribution uniforme des étoiles conduit nécessairement à un ciel qui est brillant comme une étoile. Le ciel de la nuit noire observée peut être alternativement résoluble en déclarant que l'une des deux hypothèses est incorrecte. Ce paradoxe a été parfois utilisé pour faire valoir qu'une homogène et isotrope univers tel que requis par le principe cosmologique était nécessairement fini en étendue, mais il se avère qu'il ya des façons de se détendre les hypothèses d'autres moyens qui admettent des solutions alternatives.
Mpemba paradoxe est que sous certaines conditions, l'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide, même si elle doit passer par la même température que l'eau froide pendant le processus de congélation. Ce est une violation apparente de La loi de refroidissement de Newton mais en réalité elle est due à des effets non linéaires qui influencent le processus de congélation. L'hypothèse que seule la température de l'eau aura une incidence sur le gel ne est pas correct.
Paradoxes relatives à idéalisations mathématiques non physiques
Un paradoxe commune se produit avec idéalisations mathématiques tels que sources ponctuelles qui décrivent des phénomènes physiques bien au lointain ou mondiale échelles, mais briser au se pointer. Ces paradoxes sont parfois considérés comme se rapportant à Les paradoxes de Zénon, qui traitent tous les manifestations physiques de propriétés mathématiques de continuité, infinitésimales, et infinis souvent associée à l'espace et le temps . Par exemple, le champ électrique associé à un charge ponctuelle est infinie à l'emplacement de la charge ponctuelle. Une conséquence de ce paradoxe apparent est que le champ électrique d'un point de charge ne peut être décrit dans un sens limitatif par un soigneusement construit Fonction de Dirac. Ce concept mathématique inélégante mais physiquement utile permet pour le calcul efficace des conditions physiques associés tout commodément contourner la question philosophique de ce qui se passe réellement au point infiniment défini: une question que la physique est pour l'instant incapable de répondre. Heureusement, une théorie cohérente de électrodynamique quantique développés en partie par Richard Feynman supprime la nécessité d'infinitésimales charges ponctuelles au total.
Une situation similaire se produit dans la relativité générale avec le singularité gravitationnelle associée à la Solution de Schwarzschild qui décrit la géométrie d'un trou noir . Le courbure de l'espace-temps à la singularité est infini qui est une autre façon de dire que la théorie ne décrit pas les conditions physiques à ce point. Il est à espérer que la solution à ce paradoxe sera trouvé avec une théorie cohérente de la gravité quantique, quelque chose qui a jusqu'à présent resté inaccessible. Une conséquence de ce paradoxe est que la singularité associée qui se est produite au point de départ supposé de l'univers (voir Big Bang ) ne est pas décrite de façon adéquate par la physique. Avant une extrapolation théorique d'une singularité peut se produire, les effets de la mécanique quantique deviennent importants à une époque connue sous le nom Temps de Planck. Sans une théorie cohérente, il peut y avoir aucune déclaration significative sur les conditions physiques associés à l'univers avant ce point.
Un autre paradoxe due à l'idéalisation mathématique est Paradoxe de D'Alembert de la mécanique des fluides . Lorsque les forces associées à deux dimensions, incompressible, irrotationnel, non visqueux flux constant à travers un corps sont calculées, il n'y a pas glisser. Ceci est en contradiction avec les observations de ces flux, mais comme il se avère un fluide qui répond rigoureusement toutes les conditions est une impossibilité physique. Le modèle mathématique se décompose à la surface du corps, et de nouvelles solutions impliquant couches limites doivent être considérées pour modéliser correctement les effets de traînée.
Paradoxes de la mécanique quantique
Un ensemble important de paradoxes physiques sont associées à la position privilégiée de la observateur à la mécanique quantique . Deux des plus célèbres d'entre eux sont la Paradoxe EPR et Le chat de Schrödinger, à la fois proposé que des expériences de pensée pertinents pour les discussions de ce que la bonne l'interprétation de la mécanique quantique est. Ces pensée expériences les deux essaient d'utiliser les principes issus de la Interprétation de Copenhague de la mécanique quantique pour en tirer des conclusions qui sont apparemment contradictoires. Dans le cas de Le chat de Schrödinger, cela prend la forme d'une apparente absurdité. Un chat est placé dans une boîte étanche par observation avec un interrupteur mécanique quantique destiné à tuer le chat lorsqu'il est déployé de manière appropriée. Alors que dans la surface, le chat est décrite comme étant dans un superposition quantique des "morts" et les Etats "vivant", bien que l'ouverture de la boîte se effondre effectivement le chat de fonction d'onde à l'une des deux conditions. Dans le cas de la Paradoxe EPR, intrication quantique apparaît pour permettre l'impossibilité physique d' informations transmises plus rapidement que la vitesse de la lumière , en violation de la relativité restreinte .
Les «résolutions» à ces paradoxes sont considérés par beaucoup comme philosophiquement insatisfaisante parce qu'ils dépendent de ce qui est spécifiquement signifié par la mesure d'un observation ou ce qui sert en tant qu'observateur dans les expériences de pensée. Dans un vrai sens physique, peu importe de quelle façon l'un de ces termes sont définis, les résultats sont les mêmes. Une observation donnée d'un chat donnera soit celui qui est mort ou vivant; la superposition est une condition nécessaire pour le calcul de ce qui est à prévoir, mais ne sera jamais lui-même être observé. De même, la Paradoxe EPR pensait rendements d'expérimentation aucun moyen de transmettre des informations plus vite que la vitesse de la lumière, mais il ya une conservation apparemment instantanée du quantiquement intriqués observables à mesurer, il se avère que ce est physiquement impossible d'utiliser cet effet de transmettre des informations. Pourquoi il ya une conservation instantanée est l'objet de ce qui est la bonne l'interprétation de la mécanique quantique.
Théories spéculatives de la gravité quantique qui combinent la relativité générale avec la mécanique quantique ont leurs propres paradoxes associés qui sont généralement acceptées pour être artefacts de l'absence d'un modèle physique cohérente qui unit les deux formulations. Un tel paradoxe est le Paradoxe de l'information qui souligne que l'information associée à une particule qui tombe dans un trou noir ne est pas conservée lorsque le théorique rayonnement de Hawking provoque le trou noir se évapore. En 2004 , Stephen Hawking a prétendu avoir une résolution de travailler à ce problème, mais les détails ne ont pas encore publié et la nature spéculative de rayonnement de Hawking signifie que ce ne est pas clair si ce paradoxe est pertinente à la réalité physique.
paradoxes de causalité
Un ensemble de paradoxes similaires se produit dans le domaine de la physique impliquant flèche du temps et causalité. L'un d'eux, le grand-père paradoxe, traite de la nature particulière de causalité fermée les boucles temps similaires. Dans sa conception la plus brut, le paradoxe implique une personne voyageant dans le temps et meurtre d'un ancêtre qui ne avait pas encore eu la chance de procréer. La nature spéculative de Voyage dans le temps vers le passé signifie qu'il n'y a pas de consensus sur la résolution du paradoxe, ni même clair qu'il ya des solutions possibles à la physique Équations d'Einstein qui permettraient les conditions requises pour le paradoxe d'être remplies. Néanmoins, il ya deux explications communes de résolutions possibles pour ce paradoxe qui prennent sur la saveur similaire pour les explications de paradoxes de la mécanique quantique. Dans ce qu'on appelle solution d'auto-cohérent, réalité est construit de manière à déterministe éviter ces paradoxes de se produire. Cette idée fait beaucoup le libre arbitre préconise inconfortable, mais il est très satisfaisant pour beaucoup naturalistes philosophiques. Alternativement, le de nombreux mondes idéalisation ou le concept de univers parallèles est parfois conjecturé pour permettre une fracturation continue de possible d'univers différents dans de nombreuses réalités alternatives. Cela signifie que toute personne qui a voyagé dans le temps serait nécessairement entrer dans un univers parallèle différent qui aurait une histoire différente du point du temps Voyage vers l'avant.
Un autre paradoxe associé à la causalité et de la nature unidirectionnelle de temps est Le paradoxe de Loschmidt qui pose la question comment pouvez microprocessus qui sont temps réversible produire un augmentation du temps irréversible de l'entropie . Une résolution partielle à ce paradoxe est rigoureusement prévu par la fluctuation théorème qui se appuie sur soigneusement garder la trace de temps en moyenne les quantités de montrer que d'une mécanique statistique point de vue, l'entropie est beaucoup plus susceptibles d'augmenter que de diminuer. Toutefois, si aucune hypothèse sur les conditions aux limites initiales sont faites, le théorème de fluctuation devrait se appliquer aussi bien dans le sens inverse, prédit qu'un système actuellement dans un état de faible entropie est plus susceptible d'avoir été dans un état de plus grande entropie dans le passé, dans contradiction avec ce que devrait normalement être vu dans un film inversée d'un état de non-équilibre va à l'équilibre. Ainsi, l'asymétrie globale en thermodynamique qui est au cœur du paradoxe de Loschmidt est toujours pas résolu par le théorème de fluctuation. La plupart des physiciens croient que la thermodynamique flèche du temps ne peut être expliqué en faisant appel à des conditions de faible entropie peu après la big bang , bien que l'explication de la faible entropie du big bang lui-même est encore débattue.
Paradoxes d'observation
Une autre série de paradoxes physiques sont basées sur des ensembles d'observations qui ne se explique de manière adéquate par modèles physiques actuels. Ceux-ci peuvent être simplement des indications sur le caractère incomplet des théories actuelles. Il est reconnu que l'unification n'a pas été accompli mais qui peut faire allusion à des problèmes fondamentaux avec le courant paradigmes scientifiques. Si ce est le signe avant-coureur d'un révolution scientifique encore à venir ou si ces observations céderont à raffinements futurs ou être jugée erronée doit encore être déterminée. Une brève liste de ces observations encore expliqué insuffisamment comprend des observations impliquant l'existence de la matière noire , observations impliquant l'existence de l'énergie sombre, l'asymétrie matière-antimatière observée, le Paradoxe GZK, le Anomalie Pioneer et le paradoxe de Fermi .
