A fizika sláger
parádéja
/Hit parade of Phisics
Einstein levezetést végez.
/ Eredeti cikk-Original: BBC News,
Friday,8 October,
2004/ Translated by KI/
Jóformán egyenlőség ideák- nak
hívhatjuk
őket, a Physics World olvasói
szavaztak, melyek a kedvenc
egyenleteik,
minden
időket tekintve. De mit
jelentenek
ezek?
Dr.Martin
Durrani a Physics World
szerkesztőhelyettese az alábbi
vezérfonalat ajánlja a könnyen
felejtőknek
a minden idők leg-
népszerübb öt egyenletéhez.
1.Clerk Maxwell elektro-
mágneses egyenlete:
∇.D=p
∇.B=0
∇xE=-∂B/∂t
∇xH=
∂D/∂t+j
ahol
D az eltolási vektor, E az elektromos
tér, B
a mágneses fluxus sűrűsége, H a
mágneses mező sűrűsége, p a
szabad töltés
sűrűség, és j a szabad
áramsűrűség.
Ezeket a nagy skót fizikus James Clerk
Maxwell írta le 1873-ban. Ezek leírják,
hogy egy elektromágneses hullám- olyan
mint a fénysugár, a röntgensugár, vagy a
mikrohullám-hogyan változik az időben
és pozícióban a térben.
Ami érdekesség ezekről az egyenletekről,
hogy azok mutatták az elektromosságot és
mágnességet-a két erőt,
amelyekről a
tudósok előzetesen nem gondolták,
hogy
kapcsolatban vannak-úgy, hogy azok
valójában kötődnek egymáshoz. Azóta a
fizikusok szintén továbbhaladtak, hogy
összekapcsolják az elektromágnességet
a
természet két másik erejével, a “gyenge”
és “erős” erőkkel, amelyek az
atommagokon belül működnek.
A származó modell mint a részecskefizika
Standard Model-je ismert. A nagy kihívás
most az, hogy kitaláljuk, hogy a természe
t negyedik alapvető ereje –a gravitáció- ,
hogyan kapcsolódik ehhez a modellhez.
Így Maxwell volt alapvetően az
első
fizikus, aki elinditotta a természet
erőinek
az egységesítését egy egyszerű
elméleti
szerkezetbe.
Mire
jó ez nekem?
A Maxwell egyenletek vannak használva
a távkölési iparban mindenütt-pl.
megtervezni az antennát, vagy a mobil
telefonodat.
2.EULER
EGYENLŐSÉGE:
ei p + 1 = 0
Ez közösen volt az első helyezett
Maxwell egyenleteivel, és a nagy svájci
matematikus Leonhard Euler fedezte fel a
18. században. A fizikusok kedvelik ezt az
egyenlőséget, mert ez a matematika
kilenc
fogalmát tartalmazza -egyszer és csak
egyszer – egy egyszerű egyenletben.
Ezek pedig: a p , amelyik egy
kör kerület osztva annak az átmérőjével;
í, amelyik a minusz egy négyze
tgyöke;
és e, amelyik a 2.71828 szám.
A másik hat fogalom: szorzás,
összeadás, egyenlőség, egy, nulla, és a
hatványozás művelet. A hatványozás
művelet során egy számot szorzol meg
önmagával, egy bizonyos számszor;
pl.kettő a négyzeten megfelel 2x2, kettő a
köbön megefelel
2x2x2-nek.
Mire jó
ez nekem?
Semmire.
Euler egyenlete csupán egy
matematikai konstrukció, semmilyen
nyilvánvaló gyakorlati haszonnal, ámbár
sok fizikus úgy viszonyult hozzá, hogy
“gyönyörű”.
3.NEWTON MÁSODIK TÖRVÉNYE:
F=ma
Azt írja le, ha
F erőt hat egy m tömegü
testre, az gyorsulni fog a –val.
Ezt Isaac
Newton vezette le a kései 17. században
és ez képezi az alapját a mozgásról
alkotott második törvényének.
Mire jó
ez nekem?
Newton második törvényét felhasználva
lehet
kiszámítani, hogy milyen gyorsan
fog gyorsulni
az uj rikító Mini Cooper-ed
0-ról 60
mérföld/óra sebességre.
4.Pythagoras
tétele:
a˛+b˛=c˛
A
tantermi kedvenc, Pythagoras tétele
megmagyarázza, hogy hogyan függnek
össze
egy háromszög oldalainak hosszai
egy derékszögű háromszögben. Ha a
és b
a két rövidebb oldal hossza, és c a hosszú
oldal hossza,
akkor ezekből meg tudod
határozni c-t, úgy, hogy a másik két oldal
négyzetét add össze, és az eredményből
vonj négyzetgyököt. Ezt az elméletet a
nagy görög tudós Pythagoras agyalta ki
i.e. a 6.században.
Mire jó
ez nekem?
Pythagoras
tétele segíti a háromszögelés
folyamatát, amelyik hajszálpontosan meg
tudja jelölni a helyzetét egy mobil telefon
használónak, egyszerűen három
adótoronyról visszaverődött jelekből.
5.Schrödinger
egyenlete:
HΨ=EΨ
Ezt egy
osztrák fizikus Erwin Scrödinger
alkotta meg az 1920-as évek közepén. Ez
leírja, ahogy
piciny atomméret alatti
részecskék, mint az elektronok,
viselkednek, és az elméletének a részét
alkotja,
amelyet mint “ kvantum
mechanika” ismerünk.
Kis
részecskékkel, mint az elektronok,
nem lehetséges, hogy pontosan
megmondjuk, hogy hol vannak a térben,
vagy hogy
milyen gyorsan mozognak.
Minden , amit tehetünk, hogy megadjuk a
tartózkodásuk valószínűségét egy
bizonyos helyen
egy bizonyos időben.
Úgy mondjuk, hogy az egyenlet a
“ hullám
funkciót” szimbolizálja, leírja
a részecske tartózkodásának a
valószínűségét a tér különböző
pontjaiban.
Mire jó ez nekem?
A Schrödinger egyenlet alkalmazva van
az
elektronikában: ennek pl. egy
megvalósított
alkalmazása egy Cambridge
-i
cégnél Quantum Beam néven, egy
lézer
bázisú rendszert építenek ki vele ,
ami
lehetővé teszi, hogy az otthoni
komputered
az internethez csatlakozzon
vezeték
nélküli módon.
6.Einstein egyenlete:
E=mc˛
Ez Einstein híres egyenlete, amely azt
mutatja, hogy a tömeg és energia nem
válik külön, hanem azok valójában össze
vannak kapcsolódva. Azt mondja az
egyenlet, hogy ha van egy tárgy m
tömeggel, akkor annak van egy E=mc˛
energiája, ahol c a fény sebessége. Mivel
a c igen nagy, a fény mozog 300 millió
méterrel egy másodperc
alatt, még egy
piciny tömegnek is óriási
energiatartalma
van.
Egyformán,
az energiának tömege van.
Elvárhatod, hogy sokkal többet hallj az
egyenletről 2005-ben, ide esik Einstein
felfedezésének 100. évfordulója, mely
felfedezés az
speciális relativitás
elméletének a része. Az egész világon,
események lesznek tartva
amelyeket
az ENSZ szervezett, mint a
“ Fizika nemzetközi éve”.
Mire jó ez nekem?
Az
E=mc˛ határozza meg,
hogy mennyi
energia állítódik elő a ti helyi
atomerőművetekben, amikor az atomok
hasadnak.
