Τοπίο στη Φυσική

Πολλές φορές μας ρωτούν: “Ξέρω ένα μέρος” ή “Είδα στην τηλεόραση ένα μέρος όπου τα αντικείμενα κυλούν προς την ανηφόρα. Πώς γίνεται αυτό; Λένε ότι εκεί υπάρχουν ισχυρά μαγνητικά πεδία. Μπορεί να συμβαίνει κάτι τέτοιο;”

Λοιπόν αυτή είναι μια εξαιρετικά κοινή ψευδαίσθηση που τη συναντά κανείς σε πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο. Πρόκειται συνήθως για ένα τμήμα δρόμου σε μια λοφώδη περιοχή, όπου το επίπεδο του ορίζοντα είναι δυσδιάκριτο. Αντικείμενα, όπως τα δέντρα και οι τοίχοι, που παρέχουν συνήθως οπτικές ενδείξεις για την πραγματική κάθετη, μπορεί να κλίνουν ελαφρώς. Αυτό δημιουργεί οπτική ψευδαίσθηση κάνοντας μια μικρή κατάβαση να φαίνεται σαν ανηφόρα. Έτσι τα αντικείμενα εμφανίζονται ότι κυλούν προς την ανηφόρα. Μερικές φορές ακόμη και τα ποτάμια φαίνονται να ρέουν κόντρα στη βαρύτητα.

Σημεία, όπου η ψευδαίσθηση είναι ιδιαίτερα ισχυρή, συχνά γίνονται τουριστικά αξιοθέατα. Στους ξεναγούς αρέσει να ισχυρίζονται ότι το φαινόμενο είναι ένα μυστήριο ή ότι οφείλεται σε μαγνητικές ή βαρυτικές ανωμαλίες ή ακόμα ότι είναι ένα παραφυσικό φαινόμενο που η επιστήμη δεν μπορεί να εξηγήσει. Αυτό βεβαίως δεν είναι αλήθεια. Φυσικές ανωμαλίες μπορούν να ανιχνευθούν μόνο με ευαίσθητους εξοπλισμούς, οι οποίοι στην προκειμένη περίπτωση δεν μπορούν να δώσουν εξήγηση. Η επιστήμη όμως, μπορεί να εξηγήσει εύκολα τις οπτικές ψευδαισθήσεις.
(περισσότερα…)

• Του Lewis Epstein
• Απο το βιβλίο “Εικόνες της Σχετικότητας”  εκδόσεις Κάτοπτρο.

Μια μικρή και εκλαϊκευμένη εισαγωγή στον κόσμο της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας και στην έννοια του χωρόχρονου.

Ερώτηση:Γιατί δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε ταχύτερα από το φως;

Απάντηση::Επειδή δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε με μικρότερη ταχύτητα από αυτό.

Υπάρχει για όλα τα πράγματα μία μόνο ταχύτητα. Οτιδήποτε υπάρχει γύρω μας, κινείται πάντοτε με την ταχύτητα του φωτός. Θα αναριωτιέστε. Πώς γίνεται να κινείστε αφού κάθεστε αναπαυτικά στην πολυθρόνα σας; Η απάντηση είναι ότι κινείστε μέσα στο χρόνο.
Γι αυτό αντιλαμβανόμαστε τα χρονόμετρα που ταξιδεύουν μέσα στο χώρο να “δουλεύουν” πιο αργά. Επειδή κανονικά τα χρονόμετρα “τρέχουν” μέσα στο χρόνο και όχι μέσα στο χώρο. Αν τα αναγκάσουμε να κινηθούν μέσα στο χώρο, θα το κάνουν δαπανώντας ένα μέρος της ταχύτητας που χρησιμοποιούν να ταξιδέουν μέσα στο χρόνο. Όσο μάλιστα ταχύτερα ταξιδεύουν μέσα στο χώρο τόσο πιο αργά ταξιδεύουν μέσα στο χρόνο. Είναι επίσης δυνατόν να τα αναγκάσουμε να δαπανήσουν ολόκληρη την ταχύτητα που χρησιμοποιούν, για να ταξιδεύουν μόνο μέσα στο χώρο. Τότε όμως θα ταξιδεύουν μόνο μέσα στο χώρο και καθόλου μέσα στο χρόνο (αφού δε θα τους έχει απομείνει άλλη ταχύτητα).Θα ‘χουν σταματήσει να χρονομετρούν, επομένως θα ‘χουν σταματήσει να “γερνούν”.
Όλα αυτά μπορεί να παρασταθούν με ένα διάγραμμα, το οποίο στην ουσία είναι το “κοσμικό ταχύμετρο”. Τίποτα δεν μπορεί να μεταβάλλει την “ολική” ταχύτητα ενός σώματος. Μόνο η διεύθυνση της κίνησής του, μέσα στο χωρόχρονο, μπορεί να μεταβληθεί.

Εικ. 1. Το θέμα είναι ένα: ότι πάντα κινείστε, και μάλιστα με σταθερή ταχύτητα. Ακόμη κι όταν μένετε ακίνητοι.Σ’ αυτή την περίπτωση ταξιδεύετε μέσα στο χρόνο, από το Ο στο Α. Όταν η ταχύτητά σας έχει τέτοια κατεύθυνση που σας μεταφέρει μέσα στο χώρο, π.χ. από το Ο στο Κ ή στο Λ, τότε μειώνεται η συνιστώσα που απομένει για να σας μεταφέρει μέσα στο χρόνο. Στην περίπτωση που η ταχύτητα δαπανιέται εξ ολοκλήρου για να σας μεταφέρει μέσα στο χώρο (με την ταχύτητα του φωτός), δεν απομένει καθόλου ταχύτητα για να σας μεταφέρει μέσα στο χρόνο, και κινείστε από το Ο στο Γ. Επειδή η ταχύτητά σας μέσα στο χωρόχρονο είναι σταθερή, τα τμήματα ΟΑ, ΟΚ, ΟΛ και ΟΓ έχουν ίσα μήκη και τα σημεία Α,Κ,Λ και Γ βρίσκονται πάνω σε ένα ημικύκλιο γύρω από το Ο. Αν μπορούσατε να ταξιδέψετε πίσω στο χρόνο, το ημικύκλιο θα γινόταν πλήρης κύκλος.

Σε κατάσταση ηρεμίας το σώμα θεωρείται ότι ταξιδεύει μέσα στο χρόνο και το διάνυσμα της ταχύτητάς του βρίσκεται πάνω στον άξονα του χρόνου και κατευθύνεται από το Ο προς το Α. Όταν όμως κινείται προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά, το διάνυσμα της ταχύτητάς του κλίνει προς τα δεξιά, π.χ. προς το Κ ή προς τα αριστερά, προς το Λ αντίστοιχα. Στην ακραία περίπτωση, όταν η κίνηση γίνεται εξ ολόκληρου στο χώρο και καθόλου στο χρόνο, τότε το διάνυσμα κατευθύνεται από το Ο προς το Γ.
(περισσότερα…)

Αυτό είναι ένα πείραμα που ο καθένας μπορεί να το κάνει, πολύ εύκολα στο σπίτι του. Εκπληκτικό; Amazing?. Τίποτα από όλα αυτά. Απλοί νόμοι της Φυσικής.

Το ποτήρι με το νερό μετατρέπεται σε συγκλίνοντα φακό και οι ακτίνες του φωτός που περνούν από μέσα και φτάνουν στο μάτι μας ακολουθούν την πορεία που φαίνεται στην εικόνα, υπακούοντας στους νόμους της διάθλασης. Κατά την είσοδο της ακτίνας στο νερό η γωνία διάθλασης δ είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης π, αφού το φως μπαίνει σε οπτικά πυκνότερο μέσο και κατά την έξοδο από το ποτήρι η γωνία διάθλασης δ΄ γίνεται μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης π΄, λόγω της αντίστροφης πορείας, δηλαδή από οπτικά πυκνότερο (νερό) πηγαίνει δε οπτικά αραιότερο (αέρας).

Το διάγραμμα εμφανίζει το ποτήρι με το νερό και τα βέλη, όπως τα βλέπουμε από ψηλά (κάτοψη)

Αυτό έχει ως συνέπεια οι δύο ακτίνες – αυτή που προέρχεται από το Α και αυτή από το Β – να διέρχονται από το σημείο Ε, που είναι η κύρια εστία του συγκλίνοντα φακού που δημιουργείται από το νερό στο ποτήρι. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, δεξιά του Ε υπάρχει αντιστροφή του βέλους, ενώ αριστερά το βέλος διατηρεί την αρχική του κατεύθυνση.

Εννοείται ότι η συνεισφορά του γυαλιού του ποτηριού στη διάθλαση των ακτίνων είναι αμελητέα.

Μπορείτε να παίξετε με τις αποστάσεις του ποτηριού από το αρχικό βέλος ή της δικής σας θέσης ως παρατηρητή.

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr