fbpx
Bizi Takip Edin

Fizik

ZENON’UN HAREKET PARADOKSLARI

Yayınlandı

üzerinde

Harekette süreksizlik fikri, günlük hayatta gözlemlediğimiz hareketin, sanki bir film karesi gibi, durağan konumların bir sıçrayışı olduğu görüşüdür. Madde, birim zamanda sadece bir konumda olmak zorundadır savı, Zenon’a süreksiz hareket analizi dolayında, meşhur üç paradoksunu yazdırmıştır.
Paradoksların kısıtlayıcı ve ayırıcı bilgileri;
1.Madde, gözlemlenen hareketi icra ederken, herhangi bir zamanda, herhangi bir mekanda durağan pozisyonda olma zorunluluğuna sahiptir.
2. Doğada madde, aynı zamanda iki farklı yerde bulunamaz. Madde, seçili zamanda sadece bir yeri kaplayabilir ve, hızına rölatif olarak belirlenecek zaman farkından düşük sürede, başka bir mekanda bulunamaz.
3. Tekdüze davranan nesneler ya sürekli hareket, ya da sürekli durağan halde davranmak zorundadır. Olarak belirlenebilir. Zira Zenon, bu bilgiler ile hareketin imkansız olacağının farkına varmıştır. Madde, aynı zamanda iki farklı noktada olamıyorsa, sürekli hareket nasıl gerçekleşebilecekti? Aristo’nun çözümlerine geçmeden önce, Zenon’un üç paradoksuna da bir göz atalım.1. Yarışçı Paradoksu
Bir yarışçı, başlangıç çizgisindeki konumundan, bitiş çizgisine olan konumu arasında asla hareket edemeyecektir! Zira, yarışçı ilk olarak başlangıç ve bitiş çizgisi arasındaki orta konuma ulaşmak zorundadır. Tabii, bu orta konuma ulaşabilmek için, bahsedilen orta konum ile, başlangıç konumu arasındaki orta konuma ulaşmalıdır, bittabi o orta konum içinse, belirlenen konum ile, başlangıç çizgisi arasındaki orta konuma ulaşmalıdır…şeklinde ilerleyen bir bölümler dizisi bekliyordur yarışçıyı. Bu sayede de, yarışçı asla ilk “sıçrama” hareketini yapamayacaktır.
2. Akhilleus ve Kaplumbağa  Akhilleus ve kaplumbağa bir yarışa girseler ve, Akhilleus kaplumbağaya avans vererek koşuya başlasa. Akhilleus asla kaplumbağayı geçemeyecektir! Zira Akhilleus, kaplumbağayı geçebilmek için, ikisi arasındaki mesafenin ilk olarak yarısını katetmek zorundadır. Bu yarıya ulaşmak için, bahsedilen yarının da yarısını katetmelidir. Yarının, yarısı içinse, bir yarım daha katetmelidir…şeklinde giderek, Akhilleus’un önüne sonsuz miktarda “yarımlar” serilecek ve Akhilleus asla kaplumbağayı geçemeyecektir.
3. Ok paradoksu  Yazının başındaki, üçüncü maddeye dayanarak ok, tekdüze bir durumdadır. Yaydan çıkarak hedefe, hiçbir başka hareket yapmadan ulaşır. Pekala, ok madem tekdüze bir haldedir o zaman ok, seçili bir zamanda sadece bir noktada durağan halde bulunmak zorundadır. Zira, tekdüze nesneler böyle hareket eder. Ok, art arda eklenmiş birim zamanlarda yol katettiği üzere, her seçili zamanda “tekdüze durma” zorunluluğuna sahiptir. Bu sayede, ok asla hedefini bulamayacaktır.
Hareketin sürekliliği fikri, yıkılması inanılmaz zor bir fikirdir. Matematikte, diferansiyel ve integral hesapta, değişimin, devinimin sürekliliği oldukça açık bir şekilde önümüze seriliyor. Özellikle türev ve integral, en basit değişim dinamiklerinde dahi, oldukça doğru sonuç çıkarıyor. Zenon da, hareketin sürekliliğini ve gerçek hayatta yarışçıların yarışları tamamlayabildiğini biliyordu. Süreksiz ve “sıçramalı” hareket fikrinin ne kadar sağlıksız olduğunu göstermek için bu paradokslara başvurdu.
Zenon’dan çok çok sonra, Aristo “Physica” kitabında, Zenon’un üç atlısına cevap vermiştir. Aristo’ya göre, asıl mevzu Zenon’un paradokslarını farklı yorumlamaktı. Aristo, Zenon’un paradokslarını çözerken, “sonsuz uzay ve mekan” temelinden yararlandı, aslına bakarsak bu tanım bize hiç yabancı değil…her gün iç içe olduğumuz bir durum bu. Sonlu sonsuzluk! En yakınınızda duran cetveli hemen alın ve inceleyin. Sayılar arasında, ufak çizgiler bulunur. Bu cetveli bir sayı doğrusu olarak düşünün. Bir ve iki arasındaki ufak çizgiler ise, kesirli sayılar olacaktır. 1, hemen ardından, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5…2, 2.1, 2.2,2.3…şeklinde gidecektir. Pekala, 1 ile 1.1 arasındaki ilk “sıçrayış” ne zaman gerçekleşiyor? Aslına bakarsak, hiçbir zaman. Zira, 1 ile 1.1 arasında sonsuz sayı vardır. 1.1 ile, 1.2 arasında da! Bu tarz durumlara, “sonlu sonsuz” denir. İki sonlu veri arasındaki, sonsuz verilerdir.
Aristo da, Zenon’un paradokslarını bu şekilde çözmüştür. Sonsuz mekan ve zamanda koşmaya başlarsak, sonsuza kadar ilerlemeye çalışıp, “hareketimizin” sorgulanmasına sebep oluruz. Fakat, yarışın hem zamanen, hem de mekanen bir sonu vardır. Bu sayede, ne kadar “yarımlara” bölünüyor olsa da, bahsedilen yarışı sonlandırabiliriz. Zira, hem zaman hem de mekan kısıtlaması vardır. Aynı açıklamayı, Akhilleus ve Kaplumbağa Paradoksu için de yaptı. Akhilleus ile kaplumbağa arasındaki mesafe de sonludur. Biz, her ne kadar iki sayı arasında sonsuz sayı bulunsa da, hiçbir sorun yaşamadan sayabiliyorsak, Zenon’un koşucusu da aynı şekilde yarışı bitirebilirdi. Aristo, Ok Paradoksu’na da aynı çözümü uygulamıştır. Uçan okun, yeteri kadar birim zamana bölünüp, akışı ile gözlemlendiğinde, bu “karelerin” akıcı bir hareket sergileyeceğini düşünüyordu. Fakat, bu iki beyefendiden de çok sonra, Werner Heisenberg, Zenon’un “Bir cisim, birim zamanda hem harekete, hem de konuma sahip olamaz.” görüşünü biraz daha ileri götürerek, Nobel kazanmayı başardı. Zira, parçacığın birim zamanda, hem hızını, hem de konumunu eşit kusursuzlukta bilebilmek, imkansızdı.
Heisenberg belirsizlik ilkesi, kendi makalesini hakedecek düzeyde ağır bir konu. Bu yüzden, bu yazımız burada bitiyor. Sürekli ve süreksiz hareket kavramları, her gün karşılaştığımız hareketin ve sayıların doğasının aslında ne kadar büyüleyici olduğunu tekrar önümüze serdi.

Reklam Alanı

Fizik

İnsan Gözü ‘Hayalet Görüntüleri’ Görebilir

Yayınlandı

üzerinde

Bilim adamları, insan gözünün ürkütücü bir yeteneği olduğunu keşfettiler. İnsan gözü “Hayalet görüntüleri” algılayabilir. Bunlar daha önce sadece bilgisayar tarafından algılanabilen, rastgele desenlerle kodlanmış görüntülerdir. Edinburgh’dakiHeriot-Watt Üniversitesi’ndeki İskoç bilim insanları ve Glasgow Üniversitesi’den bir grup araştırmacı, insan gözünün gerekli hesaplamaları yapabildiğini buldu. Heriot-Watt Üniversitesinde fizik profesörü olan çalışmanın ortak yazarı DanieleFaccio, “Beyin ayrı ayrı onları göremese de, göz bir şekilde tüm kalıpları tespit ediyor, sonra da bilgiyi orada tutuyor ve her şeyi bir araya getiriyor” dedi.

Normal bir kamerada, birden fazla piksel, bir görüntü oluşturmak için güneş gibi bir kaynaktan ışığı alır. Hayalet görüntüler ise temelde tam tersidir: Öngörülebilir bir dizide birden fazla ışık kaynağıyla başlarlar. Bu, genellikle bir “kova” adı verilen tek noktalı dedektör tarafından toplanan ışıkla anlatılır. Bunun nasıl çalıştığını düşünmenin kolay bir yolu, bir sahneyi taramak için tek noktalı bir lazer kullanan lidar hakkında düşünmektir. Dedektör, lazer ışığının sahnedeki her noktadan nasıl geri döndüğünü yakalar, bu da bir görüntüye yeniden yapılandırılabilir. Faccio, hayalet görüntüler elde etmenin daha hızlı bir yolu olduğunu söyledi. Sahneyi tek bir ışık kaynağıyla taramak yerine, araştırmacılar desenleri bir sahneye yansıtabileceklerini buldu. Nesneden fırlayan ışık artı desen daha sonra ölçülebilir.

Yansıtılan orjinal desen ile yansıtılan orijinal model arasındaki fark, bir bilgisayarın daha sonra matematiksel olarak verileri dışına çıkarabildiği “hayalet görüntüyü” içerir. Bu görüntüler, orijinal görüntünün soluk gri bir temsiline benziyor. Faccio, Kompozisyonal olarak hayalet görüntüler yapma yönteminin iki matematiksel adımı içerdiğini söyledi. Birincisi, orijinal kalıpları nesneye yansıtıldıktan sonra göründüğü gibi birleştirmektir. Bu, orijinal kalıbı nesnenin ve her noktadaki desenin yaptığı ışık sinyaline çarptırarak matematiksel olarak yapılır. İkincisi bütün sahne boyunca bu sayıları toplamaktır. Araştırmacılar, hesaplamanın ikinci yarısına, tüm kalıpların birlikte toplanmasına odaklanmaya karar verdiler. Bunu yapmak için, Albert Einstein’ın ünlü fotoğrafına karşı Hadamard kalıpları denilen dama tahtası şeklindeki desenleri çıkarıp, dilini yapıştırarak başladılar. Daha sonra bir LED projektörüylebesledikleri ortaya çıkan ışık düzenlerini toplamak için tek bir piksel detektörü kullandılar.

Bu LED projektör, Einstein-plus-Hadamard desenlerini orijinal Hadamard desenlerini gösteren bir ekran üzerine bastı, esasen ikisini bir araya getirdi. Birinci adım böylece tamamlanmış oldu. Bir sonraki adım, insanların bu görüntüye bakarken neleri görebileceğini görmekti. Araştırmacılar, Einstein-plus-Hadamard kalıplarını yavaşça projelendirdiğinde, 1 saniye veya daha uzun süren darbelerde, siyah-beyaz dama tahtası olduğunu gördüler – hayalet görüntüleri yoktu. Ancak araştırmacılar projeksiyonları hızlandırdıkça, Einstein’ın görüntüleri ortaya çıktı. Araştırmacılar ayrıca rakamları ve harfleri kullanarak deneyler yaptılar ve “hayalet” versiyonlarında okunaklı olduklarını buldular.

İnsan gözünün bu hayalet görüntüleri görebilmesinin nedeninin, gözün yavaş bir yenileme oranına sahip olmasından kaynaklandığı düşünülüyor. Bu, filmlerin çalışmasının nedenlerinden farklı değildir: Görüntüler ekranda bu yenileme hızından daha hızlı titreştiğinde, yumuşak hareket yanılsaması yaratır. Faccio, “Göz bilgiyi elde etmek için çok hızlıdır. Sadece ondan kurtulmak iç çok yavaş” diyor. Araştırmacılar, titreme kalıplarının gözün “hafızasında” yaklaşık 20 milisaniye kaldığını ve bu zaman zarfında yavaş yavaş yok olduğunu keşfettiler. 20 milisaniye kalıpları üst üste gelirse, göz onları hayalet görüntüsünün ortaya çıkmasına izin vererek bir film gibi toplar. Faccio, bu keşfin heyecan verici kısmı, hayalet görüntüleme sisteminin insan görsel sistemini incelemek için kullanılabilecek olması” diyor. Ekibin bir sonraki adımı, insan gözünün hayalet görüntülerin sağ ve sol gözlere farklı girdilerini bir araya getirerek olacak.
Kaynak: https://www.livescience.com/63590-human-eye-ghost-images.html

Devamını Oku

Fizik

Fizikçiler İlk Defa Bir Deneyde Anti-Madde Kullandı

Yayınlandı

üzerinde

Bilim adamları ilk kez, bir elektronun temel parçacıklarından biri olan antitüm karşıtı bir pozitron ile ikonik bir fizik deneyi gerçekleştirdiler. Deney sonucunda sadece ilginç sonuçlarla karşılaşmakla kalmadılar. Bu başarı devrimsel keşiflere giden ilk adım olabilir. Ünlü çift yarık kurulumunun bir antimaddeversiyonu olan deney, İsviçreli ve İtalyan araştırmacılar tarafından yapıldı. Bu deney, evrenin iki alanıyla ilgili bir gizemi çözmeye yardımcı olabilecek yeni bir süper duyarlı deneyler dizisi için zemin hazırlayabilir. Günlük yaşantımıza, sadece madde olarak adlandırdığımız bir form hakimdir.

Ancak, temel parçacıkların büyük kütüphanesinin her bir üyesinin, tersine çevrilmiş bir yük ve birkaç başka kuantum dönüşümü dışında, özelliklerinin çoğunu paylaşan bir antimadde ikizi vardır. İki tür maddeyi bir araya getirin ve bir miktar enerjiyle yok olurlar.Bu da bazı ilginç soruları gündeme getirir. Bir tür bir maddeyle çevriliysek, bu antimaddedençok daha fazla olabilir mi? Ve eğer öyleyse, her birini bu kadar özel yapan nedir? Şimdiye kadar, cevap bulmak için en iyi çabalarımız en ufak bir ipucunu bile elde edemedi. Maddenin iki alanı da hala tüm anlamlı amaçlar için aynıdır. Parçacık fiziğinin Standart Modeline göre, antimadde aynı zamanda normal madde ile aynı şekilde yer çekim kurallarına uymalıdır. Bu, fizikçilerin boşlukları ve uyarıları aramak için yeni yollar bulmasını engellemedi. Yer çekiminin antimaddeyi nasıl etkilediği konusunda ince bir fark bile ihtiyacımız olan büyük kırılma olabilir. Ancak yerçekimini araştırmak oldukça zordur. Bu bizi tüm fizikteki en klasik deneylerden birine getirmektedir: Çift yarık deneyi. Yüzlerce yıl boyunca ince pencerelerden gire ışığın nasıl ışıldadığını test ettik. İki yüz yıl önce, Thomas Young adındaki bir fizikçi, ilkine paralel ikinci bir pencere ekledi ve yarıkların arkasındaki duvarda ışık saçan dalgalı desenin, ışığın birbiriyle etkileşime giren dalgalardan oluştuğunun bir işareti olduğunu gösterdi. Fizikte bir başka büyük isim olan Richard Feynman, bir buçuk yüzyıl sonra Young’ın çift-yarık deneyini madde hakkında keşfedilenler ışığında düşündü. Elektronlar gibi parçacıklar, kesin bir pozisyon elde edene, özellikleri ölçülüp ortaya çıkarılana kadar olasılık dalgaları olarak var olurlar. Öyleyse hiç kimse elektronu ölçemezse, bir ışık gibi iki yarığın içinden geçebilir, birbirinden ayrılabilir ve tıpkı ışık gibi kendi kendine müdahale etmek için bir reform yapabilir miydi?

Feynman’ın denemesinin ardından onlarca yıl içinde elektron akımlarını kullanan çeşitli deneyler yapılırken, 1989 yılına kadar Hitachi’deki Japon araştırmacılar tek bir ekranda elektronları ateşlemeyi başarmıştı. O zamandan beri, bütün moleküller de dahil olmak üzere, her tür tıknaz parçacık için aynı kuantum tuhaflığı görülmüştür. Hepsi ne kadar büyük olursa olsun, dalga benzeri davranışlara sahip maddelerin ayrık parçaları görülür. Araştırmayı yürütmek için bilim insanları İtalya’da NanostructureEpitaxy ve Sintronics için Silikon veya L-NESS olarak adlandırılan bir tesis kullandılar. Pozitronlar – negatif olan yerine pozitif yüklü elektronlar – sönümleyici bir radyoaktif materyalden filtrelenmiş ve bir Talbot-Lau interferometresi olarak adlandırılan iki adımlı bir kurulumdan geçirilmiştir.

Bu bir çift yarık ızgara artı ekrandan oluşan biraz daha karmaşık bir şeklidir, ancak sonuçta çift yarık deneyindeki kuruluma benzemektedir.  200 saatlik pozitron-parlaklıktan sonra fizikçiler, tek bir pozitronun, kimsenin bakmadığı, normal madde gibi dalga şeklinde hareket ettiğini göstermek için dalgalı deseni analiz etti.
Bu deney şu anda madde ve antimaddeyi karşılaştırmak için kullanılabilecek kesin kanıtlardan ziyade bir kavram kanıtıdır. Henüz bilim çevreleri tarafından onaylanmamış olmakla birlikte antimadde araştırmaları için oldukça heyecan verici bir adım atılmıştır. Bir sonraki adım, hiçbir şeyin neden bir şey olmadığını açıklamaya yardımcı olabilecek daha fazla veri toplamaktır. Umarım bu çok uzak değildir – neden burada olduğumuzu öğrenmek için hepimiz ölüyoruz.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/first-time-double-slit-experiment-using-antimatter-positrons

Devamını Oku

Bilim

Bilim İnsanları, kuantum kapısının “ışınlanabildiğini” deneysel olarak ortaya koydu.

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Amerikalı bilim insanları, modüler kuantum bilgisayarlarının geliştirilmesinde kilit öneme sahip bir adımı hayata geçirdi, kuantum kapısının “ışınlanabildiğini” deneysel olarak ortaya koydu. Amerikalı bilim insanları, modüler kuantum bilgisayarlarının geliştirilmesinde kilit öneme sahip bir adımı hayata geçirdi.

Yale Üniversitesine bağlı Yale Kuantum Enstitüsünde görevli araştırmacılar, istendiği anda iki kubit (kuantum bit) arasında doğrudan etkileşime dayanılmaksızın kuantum kapısının “ışınlanabildiğini” deneysel olarak ortaya koydu. Üniversitenin modüler kuantum bilgisayarı çalışmasındaki modüllerin, daha büyük bir sistemde istenmeyen etkileşimleri azaltacak şekilde tabii biçimde izole edildiği, bunun bağımsız modüller arasında işleyişi sağladığı belirtildi.

Işınlanan kapıların, modüller arasındaki işleyişi sağlamanın bir yolu ve ayrı kuantum sistemlerinden oluşan ağlara dayalı kuantum bilgi sayımında zaruri olduğu ifade ediliyor. Çalışmayla ilgili ayrıntılar Nature dergisinde yayımlandı. Kuantum mekaniğinin eşsiz özelliklerinden biri olan kuantum ışınlama, fiziksel açıdan birini diğerine göndermeden iki taraf arasındaki kuantum durumlarını ya da izole edilmiş kuantum sistemlerini iletmek için kullanılmıştı.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/quantum-gate-operations-teleported-reliably-first-time

Devamını Oku

Öne Çıkanlar