Zece experimente mintale care au zdruncinat stiinta
Aparut in editia din 22 Februarie 2008
Ce s-ar intimpla daca pisica lui Schrödinger ar fi fugarita de demonul lui Maxwell? Probabil ca s-ar refugia in liftul lui Einstein sau s-ar catara pe catargul vasului imaginat de Galilei. 646h722g
|
|
|
Cind nu sint in laborator, oamenii de stiinta inchipuie experimente care de care mai fanteziste |
Menite sa respinga legile stiintifice mai vechi sau sa puna la incercare pertinenta unor concepte, experimentele mintale din istoria stiintei au dinamizat cercetarea sau au oferit ilustratii intuitive pentru constructe teoretice greoaie. Suplimentul din aceasta luna al revistei "Science et avenir" cuprinde un dosar dedicat celor "10 experimente mintale care au bulversat stiinta".
Unul dintre cele mai vechi experimente mintale vine din cosmologia Greciei antice. Aristotel sustinea ca universul este finit, sub forma de sfera, idee contrazisa de alti filozofi antici. "Daca m-as afla chiar la limita universului, ar fi absurd sa nu pot intinde mina, ceea ce inseamna ca exista ceva exterior lumii, fie corp, fie lucru", spune Simplicius, reluind un argument al lui Archytas din Tarent. Concluzia: universul trebuie sa fie infinit. Copernic inchipuie un experiment care sa explice de unde vine iluzia geocentrismului. Comparind ce vede un observator in ambele sisteme, Copernic "arata ca, daca ne inchipuim un observator care se roteste in jurul Soarelui pe o traiectorie concentrica, aceasta miscare va aparea ca miscare a Soarelui in ochii observatorului ce se crede, in mod fals, imobil", explica Jean-Jaques Szczeciniarz, profesor de istoria stiintelor la Universitatea Paris 12.
Tot relativitatea miscarii o pune in discutie si Galilei, raspunzind celor ce negau miscarea Pamintului in jurul axei sale. Argumentul lor era ca, daca Pamintul s-ar misca, atunci cind am arunca o ghiulea din virful unui turn ea ar trebui sa cada mai departe de baza turnului. Ceea ce in realitate nu se intimpla. Dar acest lucru nici nu trebuie sa se intimple, spune Galilei, acest fenomen e normal, fapt verificabil prin aruncarea unei bile din virful unui catarg. Chiar daca vasul e in miscare, bila cade tot la baza stilpului. La finele secolului al XVI-lea, inginerul flamand Simon Stevin se intreaba ce s-ar intimpla daca am aseza un lant pe doua muchii ale unui triunchi. El spune ca daca nu exista frecare, e obligatoriu ca lantul sa stea intr-un echilibru static. Altfel, daca s-ar urni, ar urma o miscare perpetua, idee refuzata de me-canica moderna. Experimentul este irealizabil, dar ne convinge pentru ca mizeaza pe "cunoasterea noastra instinctuala", va observa in secolul al XIX-lea fizicianul Ernst Mach.
Inainte de fanteziile SF, Pascal introduce in calculele sale cea de-a patra dimensiune a spatiului. Desi admite ca "inima simte in mod natural ca spatiul are trei dimensiuni", mintea trece intr-o a patra, singura solutie pentru a rezolva anumite probleme de mecanica. Pe de alta parte, Newton nu doar ca a imaginat experimente, dar le-a si pus in practica. Astfel, el a luat un vas cu apa si i-a imprimat o miscare circulara, observind ca la un moment dat apa se roteste cu aceeasi viteza ca vasul (deci e nemiscata in raport cu vasul) si ca ea tinde sa se ridice pe marginea recipientului. Acest fenomen da seama de "miscarea circulara si absoluta a apei", scria fizicianul in secolul al XVIII-lea cu referire la forta centrifuga.
Imaginati-va un corp impartit in doua compartimente. Un demon imaginat acum un secol si mai bine de fizicianul J.C. Maxwell, o fiinta atotcunoscatoare, ar fi in stare sa separe in cele doua compartimente moleculele rapide de cele lente, creind astfel o diferenta de temperatura. Ceea ce inseamna o incalcare automata a celei de-a doua legi a termodinamicii, care afirma ca nu se poate trece de la un corp rece la unul cald fara un consum de energie. Un alt experiment mintal celebru apartine lui Einstein. El imagineaza un lift tras cu o forta constanta intr-un spatiu imponderal. Efectul resimtit de o persoana aflata in lift ar fi o forta egala, dar opusa ca sens, care "trage" lucrurile spre planseu. Persoana din lift poate crede ca e vorba despre forta gravitationala, pe cind un observator din afara liftului stie ca efectul se datoreaza fortei inertiale care trage liftul. Prin urmare, "nu exista nici un mijloc pentru a afla daca ne aflam intr-o miscare accelerata sau intr-un cimp gravitational", spune Einstein.
Caracterul statistic al mecanicii cuantice este ilustrat de Erwin Schrödinger in anii '30 ai secolului trecut printr-un experiment mintal pe care filozofii stiintei l-au discutat aprins.
O pisica este inchisa intr-o cutie de otel, in care mai exista un contor Geiger cu o cantitate minima de substanta radioactiva, asa incit la cite o ora un nucleu se poate dezintegra cu o probabilitate de 50%. Dezintegrarea nucleara actioneaza, mai departe, un mecanism care otraveste pisica.
Problema este ca, dupa o ora de la momentul in care pisica a fost pusa in cutia prin care nu se putea vedea cum decurge experimentul, fizica va putea prezice doar probabilistic soarta felinei. "Pisica este simultan vie si moarta cit timp cutia ramine sigilata", spune Roland Omnès, profesor de fizica la Universitatea Paris 11.
Filozofii analizeaza ideile pe care le acceptam de obicei, fara a le pune la indoiala. Cei antici meditau asupra stiintei, cunoasterii si interogarii. Filozofii moderni studiaza mai degraba natura limbajului, de exemplu, sensul cuvintelor, ajungind pina la domenii precum politica si psihologia. Pentru ca nu au cu ce sa-si dovedeasca teoriile, ei jongleaza cu ipoteze si exemple. Unul cunoscut este cel al britanicei Phillipa Foot: o femeie vede un tren care nu se poate opri, apropiindu-se de o bifurcatie a sinelor. Trenul se indreapta spre o ramura pe care lucreaza cinci oameni, insa trecatorul o poate feri, si astfel va muri o persoana. Care este actiunea corecta de urmat?
Actualele experimente legate de "teleportarea cuantica" au fost precedate de un experiment mintal realizat de Einstein impreuna cu Boris Podolski si Nathan Rosen. "Fie un atom care emite doi fotoni descrisi probabilistic de aceeasi functie de unda. Daca masuram marimea (polarizarea) unuia dintre ei, putem prevedea fara masuratoare si marimea celuilalt foton tinind cont de determinarea lor originara prin aceeasi functie de unda", descrie experimentul cercetatoarea Anouk Barberousse. Or, fizica cuantica sustine ca, daca stim pozitia particulelor, nu putem sti exact (ci doar statistic) care este polarizarea lor. Acest principiu de indeterminare e contrazis insa de acest experiment mintal, care sugereaza ca e posibila o cunoastere completa a fenomenelor fizice.
|
