Φυσική & Φιλοσοφία (120 άρθρα)

Η φυσική πίσω από την «υπεριώδη καταστροφή» του κορωνοϊού

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) βρίσκεται ανάμεσα στις ακτίνες Χ και το ορατό φως, καλύπτοντας μια περιοχή μηκών κύματος από 100 έως 400 νανόμετρα (1nm=10–9 m). Θεωρούμε[1] τρία είδη υπεριώδους ακτινοβολίας:

  • την UVC (100-280 nm), η οποία είναι εξαιρετικά επικίνδυνη, αλλά φτάνει πολύ δύσκολα στην επιφάνεια της γης διότι απορροφάται από το στρώμα του όζοντος στην ατμόσφαιρα
  • την UVB (280-320 nm), η οποία ευθύνεται για τις σοβαρότερες επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου, όπως είναι το ερύθημα, ο καταρράκτης και οι καρκίνοι του δέρματος
  • την UVA (320 – 400nm) η οποία φέρει 3 – 4 τάξεις μεγέθους μικρότερη ενέργεια από τη UVB και ευθύνεται για την πρόωρη γήρανση ενώ θεωρείται ότι προκαλεί και καρκινογένεση.

Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για τις σοβαρότερες επιδράσεις της ηλιακής ακτινοβολίας στην υγεία του ανθρώπου και έχει χαρακτηριστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας ως καρκινογενής για τον άνθρωπο.

Βέβαια έχει και τα καλά της. Για παράδειγμα, είναι η αιτία του μαυρίσματος στις παραλίες ή για γίνουμε πιο σοβαροί, χρησιμοποιείται για την αποστείρωση ιατρικών εργαλείων αφού σκοτώνει τους ιούς και τα βακτήρια. Όμως, επειδή είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο, δεν θέλουμε να εκτιθέμεθα αρκετά σ’ αυτή.

Ποια είναι λοιπόν τα όρια στην δόση της υπεριώδους ακτινοβολίας (εκφράζεται σε Watts/m2) που μπορεί να δεχθεί ένας άνθρωπος; Σύμφωνα με την βιβλιογραφία, η ασφαλής δόση πρέπει να είναι μικρότερη από 10 mW/m2=0,01 Watts/m2.

Με την πανδημία του κορωνοϊού η υπεριώδης ακτινοβολία ήδη χρησιμοποιείται κατά του ιού. Πολλοί επιστήμονες ψάχνουν τρόπους ώστε η υπεριώδης καταστροφή [2] των κορωνοϊών που μεταφέρονται από τα αιωρούμενα σταγονίδια στους κλειστούς χώρους να είναι ολοκληρωτική, αλλά ταυτόχρονα να είναι ασφαλής για τους ανθρώπους. Αυτή η μέση οδός δεν είναι ξεκάθαρη σήμερα και θα απαιτηθεί χρόνος για να βρεθεί.

Μια σχετική πειραματική έρευνα δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature [3], με τίτλο «Far-UVC light (222nm) efciently and safely inactivates airborne human coronaviruses», από τους Manuela Buonanno, DavidWelch, Igor Shuryak και David J. Brenner.

Η έρευνα διαπιστώνει ότι η υπεριώδης ακτινοβολία UVC μήκους κύματος 222 nm μπορεί να εξολοθρεύει τους κορωνοϊούς που μεταφέρουν αιωρούμενα σταγονίδια, και σε κατάλληλη δόση να μην αποτελεί κίνδυνο για το δέρμα και τα μάτια των ανθρώπων.

Μικρές δόσεις (1,7 και 1,2 mJ/cm2) υπεριώδους ακτινοβολίας μήκους κύματος 222 nm, «σκοτώνουν» το 99,9% των ιών που περιέχονται στα αιωρούμενα σταγονίδια. Συνεχής έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία (~3 mJ/cm2/hour) θα είχε ως αποτέλεσμα την εξουδετέρωση του ~ 90% των ιών μέσα σε ~ 8 λεπτά, το 95% σε ~ 11 λεπτά, το 99% σε ~ 16 λεπτά και το 99,9% μέσα σε ~ 25 λεπτά.

Σύμφωνα με τους ερευνητές υπάρχει ένα ρυθμιστικό όριο ως προς την ποσότητα του υπεριώδους φωτός 222 nm στο οποίο μπορεί να εκτεθεί o άνθρωπος. Αυτό είναι 23 mJ/cm2 ανά έκθεση 8 ωρών≈8 mW/m2<10 mW/m2 , που σημαίνει ότι οι άνθρωποι μπορούν να εκτεθούν με ασφάλεια σε αυτό το εύρος UVC για περιορισμένο χρονικό διάστημα.

Στην εν λόγω εργασία λοιπόν, υποστηρίζεται ότι σε κλειστούς χώρους (νοσοκομεία, αεροδρόμια, εστιατόρια, σχολεία κλπ), μπορεί να χρησιμοποιείται χαμηλή δόση υπεριώδους φωτός UVC, η οποία εξοντώνει τους κορωνοϊούς που μεταφέρουν τα αιωρούμενα σταγονίδια, χωρίς να είναι επικίνδυνο για τους ανθρώπους.  Ιδού λοιπόν ένα ασφαλές και φθηνό εργαλείο για τη μείωση της εξάπλωσης αερομεταφερόμενων ιών.

Σημειώσεις:
[1] eeae.gr
[2] Άσχετο, αλλά αξίζει να αναφερθεί: Προς το τέλος του 19ου αιώνα, οι Rayleigh και Jeans προσπάθησαν να εξηγήσουν την ακτινοβολία του μέλανος σώματος χρησιμοποιώντας τους νόμους της κλασικής φυσικής – την κλασσική μηχανική και την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. Θεωρώντας στάσιμα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην κοιλότητα του πρότυπου μέλανος σώματος και ότι το υλικό των τοιχωμάτων, που συνίσταται από φορτισμένους αρμονικούς ταλαντωτές, ανταλλάσσει οποιοδήποτε ποσό ενέργειας με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, υπολόγισαν το μέγεθος της φασματικής κατανομής ενεργειακής πυκνότητας u(f,T) που έχει μονάδες 1J∙s/m3. Oι Rayleigh-Jeans κατέληξαν στην εξίσωση: u(f,T)=\frac{8\pi}{c^{3}}f^{2}kT. Η εξίσωση αυτή ικανοποιούσε μεν τα πειραματικά δεδομένα για μεγάλα μήκη κύματος (ή μικρές συχνότητες ακτινοβολίας), όμως αποτύγχανε παταγωδώς στα μικρότερα μήκη κύματος (ή τις μεγαλύτερες συχνότητες) ακτινοβολίας, οδηγώντας στο παράλογο συμπέρασμα ότι η ένταση της ακτινοβολίας τείνει προς το άπειρο καθώς αυξάνεται η συχνότητα. Η συμπεριφορά αυτή του νόμου των Rayleigh-Jeans στις μεγάλες συχνότητες ονομάστηκε «υπεριώδης καταστροφή».

[3] Far-UVC light (222nm) efciently and safely inactivates airborne human coronaviruses

Πηγή: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Η Φυσική απαντά: μύθοι και αλήθειες για το τεχνητό μαύρισμα (σολάριουμ)

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Το μαύρισμα είναι μια σχετικά πρόσφατη συνήθεια της ανθρωπότητας. Μέχρι τις αρχές περίπου του 20ου αιώνα πίστευαν πως για να είναι κάποιος όμορφος έπρεπε απαραιτήτως να έχει λευκό δέρμα. Οι αλλαγές όμως στις κοινωνικές και οικονομικές δομές που συντελέστηκαν από τα τέλη του 19ου αιώνα μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα μετέβαλαν και τα πρότυπα ομορφιάς. Το μαυρισμένο δέρμα άρχισε να θεωρείται βασικό χαρακτηριστικό του όμορφου και υγιούς ανθρώπου, και να είναι επιθυμητό από τους περισσότερους. Η ηλιοθεραπεία έγινε εξαιρετικά δημοφιλής, και από τις πρώτες κιόλας δεκαετίες του 20ου αιώνα άρχισαν να κυκλοφορούν στην αγορά και λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας για τεχνητό μαύρισμα. Το τεχνητό μαύρισμα έγινε εξαιρετικά δημοφιλές κυρίως από τα τέλη της δεκαετίας του 1970 και μετά.

Μύθος: Το τεχνητό μαύρισμα είναι ένδειξη υγείας

Δεν υπάρχει υγιές μαύρισμα. Το δέρμα σκουραίνει για να αποτρέψει περαιτέρω βλάβες από την υπεριώδη ακτινοβολία. Το μαύρισμα μπορεί να φαίνεται αισθητικά ωραίο και ως εκ τούτο να είναι επιθυμητό, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι τίποτε άλλο παρά ένα ορατό σημάδι πως το δέρμα έχει υποστεί βλάβες και επιχειρεί να προστατευτεί από αυτές. Επιπροσθέτως, η υπεριώδης ακτινοβολία των μηχανημάτων τεχνητού μαυρίσματος χαρακτηρίστηκε το 2009 από τη Διεθνή Επιτροπή για την Έρευνα στον Καρκίνο του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας ως «καρκινογενής για τον άνθρωπο» και ταξινομήθηκε στην κατηγορία 1, κατηγορία στην οποία εντάσσονται ο καπνός του τσιγάρου, οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες και ο αμίαντος.

Μύθος: Το τεχνητό μαύρισμα πριν την ηλιοθεραπεία προστατεύει από την έκθεση στον ήλιο και το ηλιακό έγκαυμα.

Το μαύρισμα που αποκτάται με τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος ισοδυναμεί με το να φορά κανείς αντηλιακό με δείκτη προστασίας SPF 2 ή 3. Προστατεύει ελάχιστα από το ηλιακό έγκαυμα. Δεν παρέχει καμία προστασία έναντι στις μακροχρόνιες επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας.

Μύθος: Τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος είναι μια ασφαλής επιλογή για να αυξήσεις τα επίπεδα της βιταμίνης D στον οργανισμό.

Το τεχνητό μαύρισμα δεν είναι μια ασφαλής επιλογή για την αύξηση της βιταμίνης D. Για τους ενήλικες στην Ελλάδα ελάχιστα λεπτά καθημερινής έκθεσης των χεριών και του προσώπου τους στον ήλιο αρκούν για την κάλυψη των ημερήσιων αναγκών σε βιταμίνη D. Η υπερέκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία δεν αυξάνει τα επίπεδα βιταμίνης D στον οργανισμό και δεν είναι ωφέλιμη. Αντιθέτως θεωρείται επικίνδυνη καθώς οι καρκινογενετικές ιδιότητες της UVB ακτινοβολίας είναι αδιαμφισβήτητες.

Μύθος: Το τεχνητό μαύρισμα είναι ασφαλέστερο από την ηλιοθεραπεία, καθώς γίνεται σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον με ελεγχόμενο τρόπο.

Το τεχνητό μαύρισμα δεν είναι ασφαλέστερο από την ηλιοθεραπεία. Αντιθέτως τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος σε πολλές περιπτώσεις εκπέμπουν έως και 15 φορές περισσότερη UVA ακτινοβολία από ότι ο ήλιος τα μεσημέρια του καλοκαιριού στη Μεσόγειο.

Συστάσεις και οδηγίες για το κοινό

Η ασφάλεια των χρηστών εξαρτάται από την ακτινοβολία εκπομπής των μηχανημάτων τεχνητού μαυρίσματος, αλλά και από τον τρόπο που παρέχονται οι υπηρεσίες τεχνητού μαυρίσματος στις αντίστοιχες επιχειρήσεις.

5 U3BhXzEyODIuanBn

Συνιστάται να αποφεύγουν το τεχνητό μαύρισμα όσοι έχουν:

  • ηλικία μικρότερη των 18 ετών,
  • τύπο δέρματος Ι (τάση να εμφανίζουν φακίδες, φυσικό χρώμα μαλλιών κόκκινο, αδυναμία μαυρίσματος ή μαυρίζουν μόνο αφού καούν από τον ήλιο, ή καίγονται εύκολα στον ήλιο),
  • περισσότερους από 16 σπίλους (διαμέτρου μεγαλύτερης των 2mm) στο δέρμα τους ή ασυμμετρικούς και ακανόνιστου σχήματος σπίλους διαμέτρου μεγαλύτερης των 5mm με διάφορα χρώματα και ανώμαλα όρια,
  • ιστορικό συχνών σοβαρών ηλιακών εγκαυμάτων κατά την παιδική ηλικία,
  • ηλιακό έγκαυμα (ερύθημα),
  • δερματικό καρκίνο ή ιστορικό δερματικού καρκίνου ή πρώτου βαθμού συγγενή με ιστορικό μελανώματος,
  • φωτοευαισθησία ή λαμβάνουν φαρμακευτική αγωγή, η οποία προκαλεί φωτοευαισθησία.

Όσοι χρησιμοποιούν τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος οφείλουν να ακολουθούν τις υποδείξεις κατάλληλα εκπαιδευμένου επαγγελματία σύμφωνα με τις οποίες οφείλουν:

πριν το σολάριουμ:

  • να αφαιρέσουν τα καλλυντικά από το σώμα τους και αν λαμβάνουν φάρμακα πρέπει να ζητήσουν τη συμβουλή γιατρού. Τα καλλυντικά και ορισμένα φάρμακα σε συνδυασμό με την υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσουν φωτοευαισθησία
  • να μην χρησιμοποιούν αντηλιακά, ενισχυτικά μαυρίσματος ή άλλα παρόμοια προϊόντα
  • να καλύψουν ευαίσθητες περιοχές του σώματός τους, π.χ. τατουάζ, ουλές 
  • να φορούν τα προστατευτικά γυαλιά σε όλη τη διάρκεια της συνεδρίας
  • να τηρούν τους χρόνους έκθεσης που έχει υπολογίσει εκπαιδευμένος επαγγελματίας ανάλογα με το μηχάνημα που θα χρησιμοποιηθεί και τον τύπο δέρματος

μετά το σολάριουμ:

  • να παρατηρούν το δέρμα τους. Εάν μετά από 48 ώρες εμφανιστεί ερύθημα, κνησμός ή κάποιος άλλος ερεθισμός να το αναφέρουν στον εκπαιδευμένο επαγγελματία της επιχείρησης. Εάν τα φαινόμενα αυτά επιμείνουν, να συμβουλευτούν δερματολόγο. 
  • να αποφεύγουν την ηλιοθεραπεία ή το σολάριουμ για 48 ώρες.

Υπεριώδης ακτινοβολία: σολάριουμ

Πλέον τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος είναι δημοφιλή παγκοσμίως και χρησιμοποιούνται ευρύτατα για τεχνητό μαύρισμα για λόγους αισθητικής. Παραδόξως θεωρούνται ασφαλέστερη επιλογή για μαύρισμα σε σχέση με την ηλιοθεραπεία, μολονότι τα μηχανήματα τεχνητού μαυρίσματος εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία, τα επίπεδα της οποίας μπορεί να είναι αρκετές φορές υψηλότερα από ότι ο μεσημεριανός ήλιος το καλοκαίρι στις μεσογειακές χώρες.

Οι πολύ σοβαρές ανησυχίες που υπάρχουν για την υπεριώδη ακτινοβολία και τις επιπτώσεις αυτής στον ανθρώπινο οργανισμό οδήγησαν τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας στην έκδοση οδηγιών για την ασφαλή χρήση των μηχανημάτων τεχνητού μαυρίσματος το 2003.

Το 2009, η Διεθνής Επιτροπή για την Έρευνα στον Καρκίνο (IARC) του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας χαρακτήρισε την υπεριώδη ακτινοβολία των μηχανημάτων τεχνητού μαυρίσματος ως «καρκινογόνο για τον άνθρωπο» και την ταξινόμησε στην κατηγορία 1, στην οποία εντάσσονται επίσης ο αμίαντος, η ακτινοβολία γάμμα και ο καπνός του τσιγάρου.

Η Επιστημονική Επιτροπή για την υγεία, το περιβάλλον και τους ανακύπτοντες κινδύνους (Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks, SCHEER) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής δημοσίευσε τον Νοέμβριο του 2016 την τελική της γνώμη για τους βιολογικούς κινδύνους της υπεριώδους ακτινοβολίας των σολάριουμ. Η ακτινοβολία των σολάριουμ θεωρείται και από την SCHEER ως καρκινογενής. Λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα επιστημονικά στοιχεία, η επιτροπή καταλήγει πως η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία των σολάριουμ συνδέεται με το μελάνωμα, ειδικά όταν η πρώτη έκθεση στην ακτινοβολία γίνεται σε νεαρή ηλικία. Η επιτροπή συμπεραίνει πως δεν υπάρχει «όριο για την ασφαλή έκθεση» στην υπεριώδη ακτινοβολία των σολάριουμ.

Η ΕΕΑΕ αναγνωρίζοντας τη σοβαρότητα του θέματος, το υφιστάμενο «κενό», από άποψη ακτινοπροστασίας του γενικού πληθυσμού και των εργαζομένων και την ανάγκη καθορισμού νομοθετικού/ρυθμιστικού πλαισίου στη χώρα αναφορικά με τις συσκευές αυτές, προχώρησε στην καταγραφή της κατάστασης στη χώρα μας σε σχέση με την ασφάλεια, από πλευράς ακτινοπροστασίας, του γενικού πληθυσμού και των εργαζομένων από την υπεριώδη ακτινοβολία των μηχανημάτων τεχνητού μαυρίσματος. 

Με βάση τα αποτελέσματα από την καταγραφή θα εξαχθούν τα κατάλληλα στοιχεία για να καταρτιστεί κώδικας δεοντολογίας για την παροχή υπηρεσιών τεχνητού μαυρίσματος, θα αναδυθούν οι εκπαιδευτικές ελλείψεις ώστε να δομηθεί το εκπαιδευτικό πρόγραμμα για την κατάρτιση του προσωπικού λειτουργίας των μηχανημάτων, κυρίως όμως θα προκύψουν ουσιώδη στοιχεία για την ανάπτυξη νομοθετικού πλαισίου παροχής υπηρεσιών τεχνητού μαυρίσματος στη χώρα μας, δεδομένου ότι δεν υφίσταται σχετική εθνική νομοθεσία.

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Τι είναι και πώς λειτουργεί ο κβαντικός υπολογιστής;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Τι είναι και πώς λειτουργεί ο κβαντικός υπολογιστής; Πώς διαφέρει ένα κβαντικό τηλέφωνο από το συνηθισμένο; Και πόσο ασφαλής θα είναι ένας κβαντικός τραπεζικός κωδικός; Η εποχή της νέας τεχνολογικής επανάστασης έχει ήδη αρχίσει και αναμένεται εξίσου συναρπαστική με εκείνη του περάσματος από τη συμβατική, στην ψηφιακή. 

Καταρχήν, τα κβαντικά φαινόμενα στην επιστήμη είναι από καιρό γνωστά – οι ανακαλύψεις του Μαξ Πλανκ έγιναν στις αρχές του περασμένου αιώνα.

Οι πρώτες συσκευές που κατασκευάστηκαν εξ ολοκλήρου με βάση τις αρχές της κβαντικής μηχανικής είναι επίσης γνωστές εδώ και πολύ καιρό, με τον οδυνηρότερο τρόπο: Η ατομική ή θερμοπυρηνική βόμβα είναι καθαρά εφαρμοσμένη κβαντική τεχνολογία. Αλλά και τα πρότυπα συχνοτήτων που υπάρχουν εδώ και αρκετές δεκαετίες.

Αυτό που τώρα γίνεται κατανοητό από τις κβαντικές τεχνολογίες στον σύγχρονο κόσμο είναι κάτι διαφορετικό. Αν, νωρίτερα, είχαμε ολόκληρα σύνολα κβαντικών σωματιδίων, όπως μια ατομική βόμβα, τώρα οι άνθρωποι έχουν μάθει να χειρίζονται μεμονωμένα άτομα, φωτόνια και ιόντα. Σήμερα ζούμε σε μια εποχή γρήγορης ανάπτυξης τεχνολογιών που εισάγονται και λειτουργούν στα εργαστήρια φυσικής. Πλέον είναι διαθέσιμα τέτοια μέσα και εργαλεία, τα οποία δεν μπορούσαμε να ονειρευόμαστε πριν από δέκα χρόνια. Χάρη σε αυτό το τεχνολογικό άλμα, προσεγγίσαμε τη δεύτερη κβαντική επανάσταση.

Τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής;

Ο κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιεί τις ιδιότητες της κβαντομηχανικής, όπως την κβαντική διεμπλοκή*, για την επεξεργασία των δεδομένων.

Ο καθηγητής εξηγεί πως ο κβαντικός υπολογιστής  δεν θα έχει καμία σχέση με τους σημερινούς υπολογιστές, ανεξαρτήτως μορφής (λάπτοπ, σταθερούς, τάμπλετ κλπ), αλλά, ταυτόχρονα, μπορεί και να μοιάζει – σε ορισμένες μορφές του – με τους σημερινούς, αφού, ουσιαστικά, ένας κβαντικός υπολογιστής είναι ένας «συνεπεξεργαστής» στον υπολογιστικό πυρήνα ενός κλασικού υπολογιστή.

Θα πρόκειται, δηλαδή, για μια συνδυαστική επεξεργασία, αφού, όπως εξηγεί, τα περισσότερα από τα στοιχεία που συγκροτούν έναν κβαντικό υπολογιστή είναι επίσης hardware (σσ. τα φυσικά εξαρτήματα ενός υπολογιστή), όπως τα τροφοδοτικά. Αυτός ο εξοπλισμός θα ελέγχεται από τον κλασικό υπολογιστή στον οποίο θα υπάρχουν τα δεδομένα που θα φορτώνονται στον κβαντικό υπολογιστή και θα ανακτώνται από αυτόν. Στη συνέχεια θα επεξεργάζονται από έναν υπερυπολογιστή.

Δηλαδή ο κβαντικός υπολογιστής δεν θα είναι για οικιακή χρήση, αλλά μόνο για τη λύση συνθέτων προβλημάτων;

Είναι θέμα βελτιστοποίησης, λέει ο καθηγητής. Για παράδειγμα, υπάρχουν αλγόριθμοι που θα λυθούν πολύ πιο αποτελεσματικά με τη βοήθεια κβαντικών υπολογιστικών συσκευών, αν και ούτε οι επιστήμονες ακόμη δεν μπορούν να διατυπώσουν πολλά από αυτά τα προβλήματα σε μια μορφή που θα γίνει «κατανοητή» από τους κβαντικούς επεξεργαστές. Συνεπώς, θα απαιτηθούν αμοιβαίες προσπάθειες από την επιστημονική κοινότητα και τους πιθανούς πελάτες που χρειάζονται την υπολογιστική ισχύ των κβαντικών επεξεργαστών. Προφανώς, τέτοια ισχύ χρειάζεται σε τομείς όπως η ιατρική και η άμυνα.

Άρα, το θέμα δεν είναι αν ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οικιακή χρήση. Το θέμα είναι αν ο οικιακός χρήστης θα είναι σε θέση να υποβάλλει τις ανάγκες του στον κβαντικό υπολογιστή με τρόπο που να μπορεί να τις επεξεργαστεί και να δώσει λύσεις.

Μοιάζει περίπου με την επανάσταση της τυπογραφίας: Στην αρχή, αφορούσε τους ελάχιστους που μπορούσαν να διαβάσουν.

Πώς μοιάζει ένας κβαντικός υπολογιστής στην πραγματικότητα; Πώς δομείται;

Μέχρι στιγμής υπάρχουν περίπου δέκα εντελώς διαφορετικά, μεταξύ τους, φυσικά μοντέλα που ισχυρίζονται ότι αποτελούν τη θεμελιώδη βάση για κβαντικούς υπολογισμούς. Μπορούν να δουλέψουν με βάση τα φωτονικά τσιπ, τα οποία επικοινωνούν ανταλλάσσοντας παλμούς λέιζερ αντί ηλεκτρικών σημάτων ανεβάζοντας τις ταχύτητες επεξεργασίας εντυπωσιακά. Αυτά μπορεί να είναι ουδέτερα άτομα, ιόντα, υπεραγώγιμα qubits** (σσ. τα μικρότερα στοιχεία για την αποθήκευση πληροφοριών σε έναν κβαντικό υπολογιστή).

Όλα αυτά είναι θεμελιωδώς διαφορετικά μοντέλα που απαιτούν διαφορετικό hardware και έλεγχο. Για παράδειγμα, ένας υπολογιστής που βασίζεται σε υπεραγώγιμα qubits είναι, στην πραγματικότητα, ένα μεγάλο «ψυγείο». Χρησιμοποιεί κρυογονική τεχνολογία σε όλα τα εξαρτήματα και τις συσκευές που τον απαρτίζουν. Για να λειτουργήσει χρειάζεται εξοπλισμό συνθηκών κενού αέρος, καθώς και ένα τεράστιο «δοχείο» με ψυκτικό υλικό.

Ταυτόχρονα, τα φωτονικά τσιπ θα «τρέχουν» πάνω σε μία μητρική επί της οποίας θα σχεδιάζονται «οδηγοί» χρησιμοποιώντας διαφορετικές οπτικές τεχνολογίες, οι οποίες θα διασταυρώνονται και θα αποκλίνουν για να σχηματίσουν πολύπλοκες διεπαφές. Σαν ένα κενό ζωγραφικό τελάρο που θα φιλοξενεί συνεχείς αλλαγές σχημάτων.

Ουσιαστικά, σήμερα, δεν υπάρχει μία «οπτικοποιημένη» εκδοχή ενός κβαντικού υπολογιστή.

Ποια θα είναι τα πλεονεκτήματα μιας κβαντικής τηλεφωνικής επικοινωνίας σε σχέση με τη σημερινή συμβατική;

Καταρχήν η ασφάλεια: Ένα κβαντικό τηλέφωνο δεν μπορεί να παγιδευτεί. Οι κβαντικές επικοινωνίες μπορούν να εξασφαλίσουν απόλυτη εμπιστευτικότητα. Τα σημερινά συστήματα επικοινωνίας χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον ασύμμετρη κρυπτογράφηση. Ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να τα σπάσει. Για να αποφευχθεί αυτό πρέπει να χρησιμοποιηθεί συμμετρική κρυπτογράφησηκαι αυτό μας εισάγει στη σφαίρα της κβαντικής τεχνολογίας.

Πώς θα επηρεάσει την καθημερινή ζωή των ανθρώπων η εμφάνιση και η εξάπλωση κβαντικών επικοινωνιών και υπολογιστών;

Σε πρώτη φάση η διάδοσή τους δεν θα γίνει πολύ αισθητή στην καθημερινότητα. Ακόμη και το γεγονός ότι η κβαντική τεχνολογία θα καταστήσει τον κωδικό PIN μιας τραπεζικής κάρτας ουσιαστικά απρόσβλητο, δεν θα είναι κάτι το «απτό». Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές θα επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό τις υπηρεσίες ασφαλείας και το τραπεζικό σύστημα και, κατ΄ επέκταση, σημαντικό μέρος της ζωής μας, χωρίς να το αισθανόμαστε άμεσα.

Θα μπορεί ένα κβαντικό σύστημα να «σπάσει» από έναν κβαντικό υπολογιστή;

Όχι. Τα κβαντικά κρυπτογραφικά συστήματα δεν θα μπορούν να «σπάσουν» από κβαντική τεχνολογία. Η πληροφορία θα είναι απολύτως προστατευμένη.

Μπορεί η κβαντική τεχνολογία να βοηθήσει στην εξέλιξη της τεχνητής νοημοσύνης;

Παρά τα φαινόμενα, το ζήτημα είναι αμφιλεγόμενο. Υπάρχει η άποψη ότι η τεχνητή νοημοσύνη βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στους κβαντικούς αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται στον κβαντικό υπολογισμό. Υπάρχουν φυσικοί που δεν συνδέουν άμεσα αυτές τις δύο τεχνολογίες, αλλά υπάρχουν πολλές τάσεις ή ενδείξεις που δείχνουν ότι πιθανόν να είναι κοντινές. Αν και είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε πιο αντικειμενικά.

Το σίγουρο είναι, πως η κβαντική τεχνολογία είναι το επόμενο βήμα προς τον «θαυμαστό καινούργιο κόσμο». Αρκεί να μην πρόκειται για την ομώνυμη δυστοπία του Χάξλεϋ…

_

*Κβαντική διεμπλοκή είναι το φαινόμενο, κατά το οποίο δύο σωματίδια ή ομάδες σωματιδίων που δημιουργούνται μαζί ή αλληλεπιδρούν συνενώνοντας τις κυματοσυναρτήσεις τους και μένουν σε κατάσταση διεμπλοκής μεταξύ τους, ασχέτως του χώρου που μεσολαβεί πλέον από το ένα στο άλλο. Αν σταλεί το ένα από τα δύο στο άλλο άκρο του σύμπαντος και συμβεί κάτι σε οποιοδήποτε από τα δύο, το άλλο αντιδρά ακαριαία.

**Κβαντικό bit, ή συνηθέστερα qubit, είναι η στοιχειώδης μονάδα κβαντικής πληροφορίας. Η διαφορά από το «κλασικό» δυαδικό ψηφίο (bit) είναι ότι ενώ το bit μπορεί να πάρει μόνο μια από δύο δυνατές τιμές, (είτε μηδέν 0 είτε ένα 1) το qubit είναι μια υπέρθεση (άθροισμα) και των δύο καταστάσεων ταυτόχρονα.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

ESA: Εντυπωσιακές εικόνες από παγωμένο κρατήρα του Άρη

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Εντυπωσιακές εικόνες από παγωμένο κρατήρα του Άρη δίνονται στη δημοσιότητα για πρώτη φορά


Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έδωσε στη δημοσιότητα ένα απίστευτο οπτικό ντοκουμέντο από τον περίφημο κρατήρα Κορόλεφ στον Άρη – μια πιθανή μελλοντική πηγή νερού για τους ανθρώπους που ίσως αποικήσουν μια μέρα στον κόκκινο πλανήτη.
Το εκπληκτικό βίντεο αποτελεί ένα κινούμενο μωσαϊκό που συνδυάζει τις σαρώσεις στην επιφάνεια του πλανήτη με τοπογραφικά δεδομένα, που καταγράφονται από μια κάμερα υψηλής ανάλυσης στο μη επανδρωμένο διαστημόπλοιο Mars Express.
Το βίντεο δείχνει την πλήρη έκταση του κρατήρα, πλάτους 82 χιλιομέτρων στα βόρεια πεδινά του Άρη. Ο κρατήρας είναι γεμάτος με πάγο όλο το χρόνο καθώς ο πυθμένας του είναι 2 χιλιόμετρα κάτω από το χείλος του, καθιστώντας τον ένα φυσικό παγωμένο φαράγγι.
Η αποστολή του Mars Express ξεκίνησε στις 2 Ιουνίου του 2003, φτάνοντας στον πλανήτη έξι μήνες αργότερα και έκτοτε στέλνει στη Γη απίστευτες εικόνες από τον Άρη.
Πρόκειται για το δεύτερο μακροβιότερο διαρκώς ενεργό διαστημικό σκάφος σε τροχιά γύρω από έναν εξωγήινο κόσμο, μετά το Mars Odyssey της NASA που υπάρχει από το 2001.

Μια σύνθετη εικόνα του κρατήρα Korolev

Ο κρατήρας ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Σοβιετικού επικεφαλής μηχανικού πυραύλων και σχεδιαστή διαστημικών σκαφών, Σεργκέι Πάβλοβιτς Κορόλεφ (1907-1966), που έμεινε γνωστός ως ο «πατέρας» της ρωσικής διαστημικής τεχνολογίας, για τη συνεισφορά του στον ρωσικό διηπειρωτικό πύραυλο R7.
Τα σχέδια του Κορόλεφ έβαλαν τον Σπούτνικ σε τροχιά το 1957 και έστειλαν τον Γιούρι Γκαγκάριν στο διάστημα το 1961, και τώρα οι μελλοντικές γενιές διαστημικών περιηγητών και εξερευνητών εκπέμπουν εικόνες του κρατήρα του Άρη που φέρει το όνομά του, με εκπληκτική λεπτομέρεια που αξίζει το μεγάλο του επίτευγμα.

Πηγή: https://www.esa.int/

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Ηλιοβασιλέματα σε άλλους κόσμους του διαστήματος!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Η δυνατότητα να παρακολουθήσει κανείς ένα ηλιοβασίλεμα από έναν άλλον πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος μπορεί πρακτικά να μην υπάρχει ακριβώς- αλλά αυτό δεν σημαίνει πως αυτή η εμπειρία δεν μπορεί να προσομοιωθεί.

Ο Τζερόνιμο Βιλανουέβα, πλανητικός επιστήμονας του Goddard Space Flight Center της NASA δημιούργησε μια σειρά προσομοιώσεων ηλιοβασιλεμάτων ενώ δημιουργούσε ένα εργαλείο computer modeling για μια πιθανή μελλοντική αποστολή στον Ουρανό- έναν παγωμένο πλανήτη στο εξώτερο ηλιακό μας σύστημα. Κάποια στιγμή στο μέλλον ένα σκάφος μπορεί να πραγματοποιήσει κάθοδο στην ατμόσφαιρα του Ουρανού, με το εργαλείο του Βιλανουέβα να βοηθά τους επιστήμονες να ερμηνεύσουν τις μετρήσεις φωτός εκεί, που θα επιτρέψουν την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας.

Για να επιβεβαιώσει την ακρίβεια του εργαλείου του, ο Βιλανουέβα προσομοίωσε γνωστά χρώματα από τον Ουρανό και άλλους πλανήτες. Οι προσομοιώσεις δείχνουν τον ήλιο να εμφανίζεται να δύει από την οπτική γωνία κάποιου που βρίσκεται σε αυτούς τους κόσμους. Καθώς οι πλανήτες αυτοί περιστρέφονται και τμήματά του «κρύβονται» από το φως του ήλιου, φωτόνια διασκορπίζονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, ανάλογα με την ενέργειά τους και τα είδη μορίων στις ατμόσφαιρες. Το αποτέλεσμα είναι μια «παλέτα» χρωμάτων που είναι ορατά από αυτούς τους κόσμους.

Τα animations δείχνουν εικόνες του ουρανού όπως θα φαίνονταν εάν κάποιος κοιτούσε από έναν πολύ ευρύ φακό κάμερας από τη Γη, την Αφροδίτη, τον Άρη, τον Ουρανό και τον Τιτάνα. Οι προσομοιώσεις αυτές αποτελούν έναν νέο χαρακτηριστικό ενός ευρέως χρησιμοποιούμενου online εργαλείου, του Planetary Spectrum Generator, που αναπτύχθηκε από τον Βιλανουέβα και τους συναδέλφους στο Goddard και βοηθά τους επιστήμονες να αναπαράγουν τον τρόπο με τον οποίο το φως περνά μέσα από τις ατμόσφαιρες πλανητών, εξωπλανητών, φεγγαριών και κομητών, προκειμένου να κατανοηθεί η σύσταση των ατμοσφαιρών και των επιφανειών τους.

Πηγή: https://www.naftemporiki.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Λεονάρντο της Πίζας ή αλλιώς... Φιμπονάτσι!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Πρόκειται για τον μεγαλύτερο ευρωπαίο μαθηματικό του μεσαίωνα (γεννήθηκε γύρω στο 1175) , που μεγάλωσε και σπούδασε στην σημερινή αλγερινή πόλη Béjaïa κάτω από τους Μαυριτανούς. Αργότερα που ταξίδεψε εκτενώς γύρω από τις ακτές της Μεσογείου είχε συναντηθεί με πολλούς εμπόρους και έμαθε για τα αριθμητικά συστήματα τους. Σύντομα συνειδητοποίησε τα πολλά πλεονεκτήματα του “ινδουαραβικού” αριθμητικού συστήματος έναντι όλων των άλλων.

fibo

 

Έτσι ο Λεονάρντο της Πίζας έμεινε στην ιστορία για την περίφημη Ακολουθία Φιμπονάτσι αλλά και για την εισαγωγή στην Ευρώπη του αραβικού δεκαδικού συστήματος αρίθμησης καθώς και άλλων μαθηματικών καινοτομιών σε μια σκοτεινή εποχή για τις επιστήμες στην Ευρώπη.

Αυτά τα πρώτα του ταξίδια τελειώνουν γύρω στο 1200 και τότε επιστρέφει στην Πίζα όπου γράφει τα μαθηματικά κείμενα τα οποία είμαστε και τυχεροί να κατέχουμε καθώς την εποχή του δεν είχε εφευρεθεί η τυπογραφία. Το 1202 δημοσιεύει το liber abaci ή βιβλίο των υπολογισμών, γεμάτο με τις μαθηματικές γνώσεις που είχε περισυλλέξει στα ταξίδια του. Έδειχνε την πρακτικότητα του αραβικού αριθμητικού συστήματος στην τήρηση εμπορικών βιβλίων, στις χρηματικές συναλλαγές, τις μετατροπές των μέτρων και σταθμών, στον υπολογισμό των επιτοκίων και άλλες εφαρμογές. Το βιβλίο έτυχε θερμής υποδοχής ανάμεσα στους λογίους της Ευρώπης και τους επηρέασε σημαντικά αν και το σύστημα έγινε ευρέως γνωστό μετά την εφεύρεση της τυπογραφίας.

Ο Λεονάρντο, ένας από τους μεγαλύτερους μαθηματικούς του Μεσαίωνα, έχει θέση δίπλα στον Κοπέρνικο, τον Κέπλερ και τον συμπατριώτη του Γαλιλαίο.

Για τους πυθαγόρειους, οι μη ποσοτικές ιδιότητες των αριθμών σήμαιναν ότι μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως ηθικά αρχέτυπα, και έτσι η μελέτη των μαθηματικών μπορούσε να ρίξει φως στην ανθρώπινη συμπεριφορά. Έτσι, αναπόφευκτα, ο μαθηματικός ήταν ένας σπουδαστής της ηθικής. Ο νεότερος διαχωρισμός ανάμεσα στα μαθηματικά και την ηθική, που τόσο δεδομένο τον θεωρούμε, θα είχε κάνει τον Πυθαγόρα να διαφωνεί.

Η ακολουθία Φιμπονάτσι

Η ακολουθία Φιμπονάτσι εμφανίζεται στα Μαθηματικά των Ινδών και συγκεκριμένα σε Σανσκριτικές Προσωδίες. Στην Σανσκριτική προφορική παράδοση, δίνονταν μεγάλη έμφαση κατά πόσο οι μακρόσυρτες συλλαβές (Μ) συνέπιπταν με τις σύντομες (Σ), και μετρούσαν τα διαφορετικά πρότυπα των Μ και των Σ μέσα σε ένα προκαθορισμένο διάστημα, κάτι που οδήγησε στους αριθμούς Φιμπονάτσι. Ο αριθμός των προτύπων που γίνονται m σύντομες συλλαβές μακρόσυρτες είναι ο αριθμός Φιμπονάτσι Fm+1.

Η ανάπτυξη τη ακολουθίας Φιμπονάτσι αποδίδεται στον Pingala (200 π.Χ.), αλλά η πρώτη ξεκάθαρη αναφορά στην Ακολουθία γίνεται στα έργα του Virahanka (700 μ.Χ.), τα έργα του οποίου δε σώζονται, αλλά μεταφέρθηκαν αυτούσια στα έργα του Gopala (1153 μ.Χ.). Σε μία από τις σελίδες του βιβλίου Liber Abaci του Φιμπονάτσι περιέχεται η συγκεκριμένη ακολουθία.

Στη Δύση, όπως είπαμε πιο πάνω, οι αριθμοί Φιμπονάτσι εμφανίζονται για πρώτη φορά στο βιβλίο Liber Abaci (1202) του Λεονάρντο της Πίζας. Ο Φιμπονάτσι παίρνει ως δεδομένο ένα ιδανικό πληθυσμό κουνελιών και κάνει τις εξής υποθέσεις: έχουμε ένα νεογέννητο ζευγάρι κουνελιών (αρσενικό και θηλυκό) σε ένα χωράφι, τα κουνέλια είναι σε θέση να ζευγαρώσουν σε ηλικία ενός μήνα από τη γέννησή τους, έτσι ώστε στο τέλος του δεύτερου μήνα το θηλυκό να μπορεί να γεννήσει ένα ζευγάρι κουνελιών, τα κουνέλια δε πεθαίνουν ποτέ και κάθε ζευγάρι κουνελιών γεννάει ένα νέο ζευγάρι (ένα αρσενικό και ένα θηλυκό) κάθε μήνα από τον δεύτερο μήνα και μετά. Το ερώτημα που έθεσε ο Φιμπονάτσι ήταν: πόσα ζεύγη κουνελιών θα έχουν γεννηθεί μέσα σε ένα έτος;

Στο τέλος του πρώτου μήνα, ζευγαρώνουν, αλλά ακόμη υπάρχει μόνο ένα ζεύγος.
Στο τέλος του δεύτερου μήνα το θηλυκό γεννάει ένα νέο ζεύγος, οπότε στο χωράφι υπάρχουν δύο ζεύγη κουνελιών.
Στο τέλος του τρίτου μήνα, το πρώτο θηλυκό γεννάει και δεύτερο ζεύγος, οπότε έχουμε τρία ζεύγη κουνελιών.
Στο τέλος του τέταρτου μήνα, το πρώτο θηλυκό γεννάει ακόμη ένα ζεύγος, το θηλυκό που γεννήθηκε δύο μήνες πριν γεννάει το πρώτο της ζεύγος, οπότε έχουμε πέντε ζεύγη κουνελιών στο χωράφι.

Στο τέλος του νιοστού μήνα, το πλήθος των ζευγών των κουνελιών είναι ίσος με το πλήθος των νέων ζεύγων (n-2) προσθέτοντας το πλήθος ζευγών που υπήρχαν στο χωράφι τον προηγούμενο μήνα (n-1). Αυτός είναι ο νιοστός αριθμός Φιμπονάτσι.

ο αποτέλεσμα είναι η ακολουθία 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 10946 … (ο Φιμπονάτσι παρέλειψε τον πρώτο όρο στο Liber abaci). Εδώ λοιπόν κάθε νέος όρος είναι το άθροισμα των δύο προηγουμένων όρων. Η ακολουθία έχει αποδειχθεί εξαιρετικά χρήσιμη στην Επιστήμη. 

Ο λόγος δύο διαδοχικών αριθμών της ακολουθίας όσο οι αριθμοί μεγαλώνουν προσεγγίζει όλο και περισσότερο τον γνωστό “χρυσό λόγο” που είναι ίσος με τον άρρητο αριθμό φ=1,61803…(φ προς τιμήν του Έλληνα γλύπτη Φειδία). Όπως παρατηρείτε: 2/1=2 , 3/2=1.5 , 5/3=1,666… , 8/5=1.6 , 13/8=1.625 , 21/13=1.615… , … , 10946/6765=1,61803…

Μια πρόσφατη μαθηματικο-ιστορική ανάλυση της περιόδου και της περιοχής στην οποία έζησε ο Fibonacci προτείνει ότι στην πραγματικότητα οι μελισσοκόμοι της Bejaia και οι γνώσεις τους σχετικά με την αναπαραγωγή των μελισσών αποτέλεσαν την πηγή έμπνευσης της ακολουθίας Fibonacci και όχι το ευρύτερα ίσως γνωστό μοντέλο της αναπαραγωγής κουνελιών.

Ο Fibonacci πίστευε ότι αυτοί οι αριθμοί μπορούν να ξεκλειδώσουν τα μυστικά της Φύσης. Αυτό μπορούμε να το αντιληφθούμε αν λάβουμε υπόψη πως η ακολουθία του, καθώς και η λογαριθμική σπείρα που δημιουργείται σε σχέση με τον αριθμό Φ, απαντώνται σχεδόν παντού:

1. Βοτανολογία, Βιολογία:
Στην ανάπτυξη των φυτών, στο γενεαλογικό δένδρο της αρσενικής μέλισσας, σε κελύφη σαλιγκαριών, στα κέρατα του κριού, στην ανάπτυξη του ανθρώπου, στα σταυροδρόμια της βιολογίας και των μαθηματικών.

2. Φυσικές Επιστήμες:
Στην ατομική σχάση, στην ηλεκτρονική ανάλυση δικτύων, στον προγραμματισμό των Η/Υ, στις διακλαδώσεις των ποταμών, στα κύματα των ωκεανών, στους ανεμοστρόβιλους, στο ηλιακό σύστημα, στους γαλαξίες και άλλα.

3. Οικονομία, Εκπαίδευση, Ποίηση, Μουσική:
Στους κύκλους των χρηματαγορών, στην εκπαίδευση μαθητών με δυσκολίες στη μάθηση, στην ανάλυση της ποίησης, σε μουσικά αριστουργήματα.

4. Αρχαιολογία, Αρχιτεκτονική, Τέχνη:
Στη Μεγάλη Πυραμίδα του Χέοπα, στη Μινωική αρχιτεκτονική, στον Παρθενώνα της Ακρόπολης Αθηνών, σε μωσαϊκά των αρχαίων Ρωμαίων και άλλα.

Ας σημειωθεί πως ο όρος «Ακολουθία Φιμπονάτσι» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα από τον Γάλλο μαθηματικό Εδουάρδο Λούκας.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Ο Richard Feynman σάς δίνει την τεχνική του για να μελετήσετε τη Φυσική

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ο Richard Feynman ήταν ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες του κόσμου που κέρδισε βραβείο Νόμπελ για τη φυσική το 1965. Αλλά τον αναγνωρίσαμε περισσότερο ως έναν εξαιρετικό δάσκαλο, έναν ιστορικό και έναν καθημερινό τζόκερ, του οποίου η ζωή ήταν ένας συνδυασμός της νοημοσύνης του, της περιέργειας και της αβεβαιότητας.

feynmam1

Ο Feynman ρωτήθηκε κάποτε σε μια συνέντευξη αν ένας συνηθισμένος άνθρωπος μπορούσε να καταλάβει τη φυσική. Μετά από μια σύντομη παύση, “φυσικά!”, Απάντησε, “Ήμουν ένας συνηθισμένος άνθρωπος που σπούδασε σκληρά”.

Εδώ, θα μάθετε να μελετάτε τη φυσική χρησιμοποιώντας τη τεχνική Feynman, μια μέθοδο που περιλαμβάνει τέσσερα εύκολα βήματα, σχεδιασμένα για να σας βοηθήσουν να κατανοήσετε τις έννοιες που δεν έχετε πραγματικά καταλάβει και να θυμάστε πράγματα που έχετε ήδη μάθει.

1. Γράψτε

Αφού διαβάσετε, πάντα γράψτε όλα όσα γνωρίζετε σχετικά με το θέμα σε μια σελίδα γρήγορα. Προσθέστε παραδείγματα και εικονογραφήσεις στις σημειώσεις σας όποτε είναι δυνατόν.

Γιατί είναι σημαντικό να γράφετε; Επειδή η καταγραφή οτιδήποτε μας κάνει να το θυμόμαστε καλύτερα. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο πολλοί δάσκαλοι συμβουλεύουν να καταγράφουμε τους στόχους μας.

2. Εξηγήστε

Εξηγήστε τι έχετε μάθει και γράψτε το σε ένα πίνακα σε ένα άδειο δωμάτιο. Όταν νομίζετε ότι είστε έτοιμοι, φωνάξτε τον καλύτερο φίλο σας και εξηγήστε ξανά το θέμα σε αυτόν.

Γιατί αυτό το βήμα είναι σημαντικό; Διότι όταν διδάσκει κάποιος, δύο μαθαίνουν. Για να μπορέσετε να περιγράψετε αυτό που έχετε κατανοήσει με λόγια σε ένα άλλο άτομο, είναι μια πραγματική δοκιμασία. Αλλά, τελικά, θα ωφεληθείτε και οι δύο.

3. Αναλύστε

Υπάρχει ένα διάσημο ρητό και πολλοί το αποδίδουν στον Feynman, “Αν δεν μπορείτε να το εξηγήσετε απλά, τότε δεν το καταλαβαίνετε”, το οποίο είναι αρκετά προφανές.

Είναι ικανοποιημένος ο φίλος σας με τη διδασκαλία σας; Λοιπόν, αν δεν είναι πραγματικά, τότε είναι καιρός να επανεξετάσετε τις σημειώσεις σας για μια αναθεώρηση. Γιατί όμως αυτό;

Επειδή η αναθεώρηση ενίοτε συνεπάγεται σημαντικές αλλαγές όπως η διαγραφή ολόκληρων παραγράφων και η συγγραφή απλούστερων γραμμών. Ίσως είναι καλύτερο να τα ξαναγράψετε.

explain

4. Επαναλάβετε

Τώρα, λόγω της αναθεώρησης του κειμένου, έχετε καλύτερη κατανόηση του θέματος. Αυτή τη φορά καθιστά την εξήγηση σας περισσότερο οπτική και καλύτερη. Κάντε νέα σχόλια, συγκρίνετε και δείτε αν έχετε κάνει καλύτερη δουλειά στη διδασκαλία.

Γιατί είναι σημαντική η επανάληψη;

Επειδή είναι μια πρακτική που σας κάνει τέλειο. Ο Walter Lewin , διάσημος για τα βίντεο φυσικής του στο YouTube, δίδασκε σε μια κενή αίθουσα τέσσερις έως επτά φορές πριν πάει σε μια τάξη!

Μπορείτε να πείτε, “καλά, δεν σκοπεύω να γίνω δάσκαλος, ειλικρινά”, και είστε εντάξει. Η διδασκαλία δεν είναι μόνο αποκλειστικά διδασκαλία, αλλά στην πραγματικότητα αποτελεί μέρος της μαθησιακής διαδικασίας.

Ανακεφαλαίωση

Ο Φάινμαν είχε πει κάποτε: “Δεν ξέρω ποιό είναι το ζήτημα με τους ανθρώπους: δεν μαθαίνουν κατανοώντας, μαθαίνουν με κάποιο άλλο τρόπο. Γι αυτό η γνώση τους είναι τόσο εύθραυστη!

Λοιπόν, αν ακολουθήσετε αυτή που είναι γνωστή ως Τεχνική Feynman, σίγουρα θα είστε σε θέση να μάθετε πιο αποτελεσματικά και σταθερά.

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Υποκλοπή συνομιλίας … μέσω λαμπτήρα LED!

| 0 ΣΧΟΛΙΑ


Οι θόρυβοι δημιουργούν ηχητικά κύματα, τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν δονήσεις σε λαμπτήρες LED. Βάσει αυτής της θεωρίας ισραηλινοί ερευνητές κατάφεραν να «υποκλέψουν» συνομιλία. Καινοτομία στον χώρο κατασκοπείας;
Όποιος έχει δει ταινίες τύπου Τζέιμπς Μποντ μπορεί να φανταστεί πώς παρακολουθούνται οι συνομιλίες ανθρώπων σε κλειστούς χώρους. Το συνηθέστερο είναι να τοποθετούνται κοριοί σε τέτοια σημεία ώστε να μην γίνονται εύκολα αντιληπτοί από τα θύματα της παρακολούθησης. Οι κατάσκοποι κρύβουν τα μίνι μικρόφωνα σε κάδρα, διακόπτες αλλά και σε λάμπες. Σε σταθμευμένα μίνι-βαν έξω από τους χώρους παρακολούθησης οι «ειδικοί» καταγράφουν τις συνομιλίες με τα μηχανήματά τους. Έτσι τουλάχιστον στις παλιές ταινίες του Χόλιγουντ.

Οι πιο σύγχρονες μέθοδοι στηρίζονται στο χακάρισμα των κινητών τηλεφώνων ή υπολογιστών των υπό παρακολούθηση ατόμων και η εξ΄ αποστάσεως ενεργοποίηση των μικροφώνων ή της κάμερας των συσκευών τους.

Κατασκοπεία βασισμένη στις δονήσεις των λαμπτήρων LED

Όλα τα παραπάνω προϋποθέτουν την ύπαρξη μικροφώνου. Ισραηλινοί ερευνητές κατάφεραν όμως τώρα να κατασκοπεύσουν ένα δωμάτιο με τη βοήθεια των δονήσεων που προκαλεί η ανθρώπινη ομιλία σε λαμπτήρες LED.

Οι θόρυβοι σε κλειστούς χώρους -ομιλία ή και μουσική- δημιουργούν ηχητικά κύματα, τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν πολύ ελαφρές δονήσεις σε λαμπτήρες LED. Με τον τρόπο αυτό μεταβάλλεται η φωτεινότητα του λαμπτήρα. Μολονότι σε πολύ μικρό βαθμό, αρκεί για τον καθορισμό της διάρκειας και της συχνότητας του τόνου (της φωνής).

Μπορεί να ακούγεται σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας, αλλά λειτουργεί όντως. Ερευνητές του Ben-Gurion University of the Negev και του Weizmann Institute of Science παρουσίασαν λεπτομερώς στις ιστοσελίδες τους το φαινομενικά απλό πείραμα με ένα σύντομο βίντεο και φωτογραφικό υλικό.

Το πείραμα

Από μια εξωτερική γέφυρα οι επιστήμονες εστίασαν το τηλεσκόπιό τους (απλή κατασκευή) σε έναν λαμπτήρα LED, ο οποίος βρισκόταν εντός παρακείμενου κτιρίου σε απόσταση 25 μέτρων. Στο «υπό κατασκοπεία» δωμάτιο οι ερευνητές αναπαρήγαγαν τρεις διαφορετικούς ήχους: τραγούδια των Coldplay και των Beatles καθώς και μια από τις περιβόητες ομιλίες του Τραμπ «We make Amerika great again».

Τα ληφθέντα στο τηλεσκόπιο σήματα περνούν από ένα ειδικό πολυεπίπεδο φίλτρο (με equalizer κα.) με αποτέλεσμα να ακούγονται εν συνεχεία οι θόρυβοι από το δωμάτιο σε πραγματικό χρόνο. Αν και ο ήχος είναι αρκετά υπόκωφος, οι επιστήμονες μπορούσαν να αναγνωρίσουν τις μεμονωμένες λέξεις, το ρυθμό και τη μελωδία. Οι Ισραηλινοί ονόμασαν τη νέα αυτή μέθοδο «Lamphone».

Ήδη το 2014 ερευνητές στο Massachusetts Institute of Technology (MIT) είχαν καταφέρει σε συνεργασία με τις Microsoft και Adobe να αναπτύξουν έναν αλγόριθμο, με τη βοήθεια του οποίου μπορούσε να γίνει αναπαράσταση ηχητικού σήματος μέσω της ανάλυσης μικρών δονήσεων. Στα πειράματά τους οι επιστήμονες εστίαζαν σε ένα σακουλάκι τσιπς αλλά και σε μια γλάστρα. Η αναπαράσταση του ήχου απαιτούσε όμως πολύ χρόνο. Οι ισραηλινοί επιστήμονες το πέτυχαν τώρα σε πραγματικό χρόνο.

Επίσης εντυπωσιακό είναι το γεγονός ότι τα «υποκλαπέντα» μέσω του λαμπτήρα δεδομένα δεν γίνονται αντιληπτά μόνο από το ανθρώπινο αυτί. Στο βίντεο των επιστημόνων φαίνεται ότι οι ήχοι αναγνωρίστηκαν και από γνωστές εφαρμογές αναγνώρισης μουσικής, όπως το «Shazam». Τα αποτελέσματα των ερευνών αναμένεται να μπουν τώρα στο μικροσκόπιο του επιστημονικού κόσμου, ενώ τον Αύγουστο θα παρουσιαστούν σε διάσκεψη ειδικών.

Πηγή: Αλεξάντερ Φρόιντ – Eπιμέλεια: Κώστας Συμεωνίδης – https://www.dw.com/el – https://gbhackers.com/lamphone/

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Ένα πείραμα ελεύθερης πτώσης τεραστίων διαστάσεων επιβεβαιώνει ξανά τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν – η γενική θεωρία της σχετικότητας – βασίζεται στην παγκοσμιότητα της ελεύθερης πτώσης, σύμφωνα με την οποία όλα τα σώματα αποκτούν την ίδια επιτάχυνση σε ένα εξωτερικό βαρυτικό πεδίο. Σε αντίθεση με όλες σχεδόν τις εναλλακτικές θεωρίες της βαρύτητας, η ισχυρή αρχή της ισοδυναμίας της γενικής σχετικότητας απαιτεί την ισοδυναμία των επιταχύνσεων των σωμάτων, ακόμα κι αυτών που διαθέτουν τεράστια μάζα (πλανήτες, άστρα), ανεξάρτητα από την ιδιο-βαρυτική συνοχή τους.
Οι αστρονόμοι Voisin et al επιβεβαίωσαν με μεγαλύτερη ακρίβεια το φαινόμενο αυτό, μελετώντας πάλι το τριπλό αστρικό σύστημα PSR J0337+1715 που συνίσταται από δυο λευκούς νάνους και ένα άστρο νετρονίων.

Οι τροχιές των άστρων του συστήματος PSR J0337+1715 (δυο λευκοί νάνοι και ένα πάλσαρ) σε διαδοχικές μεγεθύνσεις

Στην εργασία τους «An improved test of the strong equivalence principle with the pulsar in a triple star system» , δείχνουν ότι δυο άστρα (ένα άστρο νετρονίων και ένας λευκός νάνος) «πέφτουν» με την ίδια επιτάχυνση στο πεδίο βαρύτητας ενός (δεύτερου) λευκού νάνου.

Πρόκειται για την πραγματοποίηση μιας αστρικής έκδοσης του διάσημου πειράματος του Γαλιλαίου από τον πύργο της Πίζας: δυο σώματα διαφορετικής σύστασης πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Αν μετρούσαν μια μικρή διαφορά στις επιταχύνσεις, ανάλογα με το πόσο ισχυρά συνείχε τα σώματα η ίδια τους η βαρύτητα, τότε θα παρατηρούσαν το λεγόμενο φαινόμενο Nordtvedt…
Περισσότερα για την ισχυρή αρχή της ισοδυναμίας, για το φαινόμενο Nordtvedt (και για σχετικές παλαιότερες μετρήσεις) μπορείτε να διαβάσετε στην ανάρτηση «Η ελεύθερη πτώση ενός άστρου νετρονίων κι ενός λευκού νάνου» , ενώ για τις πρόσφατες ακριβέστατες μετρήσεις των νέων μετρήσεων μπορείτε να βρείτε ΕΔΩ: «Astrophysicists confirm cornerstone of Einstein’s Theory of Relativity» (ή αν θέλετε τεχνικές λεπτομέρειες ΕΔΩ)

Πηγή: physicsgg.me

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Γιατί δεν βλέπουμε έναν τεχνολογικά προηγμένο πολιτισμό;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Το σύμπαν είναι ακατανόητα απέραντο, με δισεκατομμύρια άλλους πλανήτες να περιβάλλουν δισεκατομμύρια άλλα αστέρια. Η δυνατότητα λοιπόν για να υπάρχει έξυπνη ζωή κάπου εκεί έξω πρέπει να είναι τεράστια.  Λοιπόν, πού είναι όλοι αυτοί οι έξυπνοι πολιτισμοί; 

Με λίγα λόγια, αυτό είναι το παράδοξο Fermi. Ο Ντάνιελ Γουίτμιρ, ένας αστροφυσικός που διδάσκει μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Αρκάνσας, κάποτε πίστευε ότι η κοσμική αυτή σιωπή έδειχνε ότι είμαστε ως είδος, πολύ πίσω.

“Δίδαξα την αστρονομία για 37 χρόνια”, δήλωσε ο Whitmire. «Συνήθιζα να λέω στους μαθητές μου ότι από στατιστικές, πρέπει να είμαστε οι πιο ανόητοι τύποι στον Γαλαξία. Εξάλλου, έχουμε προχωρήσει στην τεχνολογικοί για περίπου 100 χρόνια μόνο, ενώ άλλοι πολιτισμοί θα μπορούσαν να είναι πιο τεχνολογικά προηγμένοι από εμάς από εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια. ”

Πρόσφατα, ωστόσο, άλλαξε γνώμη. Εφαρμόζοντας μια στατιστική έννοια που ονομάζεται η Αρχή της μετριότητας – η ιδέα ότι, ελλείψει οποιωνδήποτε αποδεικτικών στοιχείων για το αντίθετο, πρέπει να θεωρούμε τον εαυτό μας μια τυπική, παρά άτυπη μορφή πολιτισμού – έτσι κατέληξε ο Whitmire στο συμπέρασμα ότι, αντί να υστερούμε ως προς άλλους πολιτισμούς, το είδος μας μπορεί να είναι μέτριο. Δεν είναι λοιπόν καλά νέα.

Σε μια δημοσίευση του ο Whitmire υποστηρίζει ότι αν είμαστε μια μορφή τυπικού πολιτισμού, προκύπτει ότι είδη όπως ο δικός μας εξαφανίζονται αμέσως μετά την απόκτηση τεχνολογικών γνώσεων.

Το επιχείρημα βασίζεται σε δύο παρατηρήσεις: Είμαστε το πρώτο τεχνολογικό είδος που εξελίχθηκε στη Γη και είμαστε πρόσφατοι στην τεχνολογική μας ανάπτυξη. (Ο ίδιος ορίζει το «τεχνολογικό» ως βιολογικό είδος που έχει αναπτύξει ηλεκτρονικές συσκευές και μπορεί να αλλάξει σημαντικά τον πλανήτη.)

cosmos

Η πρώτη παρατήρηση φαίνεται προφανής, αλλά όπως σημειώνει ο Whitmire, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η Γη θα πρέπει να είναι κατοικήσιμη για τα ζώα τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια ακόμα στο μέλλον. Με βάση το χρονικό διάστημα που χρειάστηκαν τα πρωτο-πρωτεύοντα για να εξελιχθούν σε ένα τεχνολογικό είδος, αυτός ο χρόνος αφήνει αρκετό χρόνο για να συμβεί ξανά έως και 23 φορές. Σε αυτήν την χρονική κλίμακα, θα μπορούσαν να υπήρχαν και άλλοι πολιτισμοί πριν από εμάς, όμως δεν υπάρχει τίποτα στο γεωλογικό αρχείο που να δείχνει ότι δεν ήμασταν οι πρώτοι. “Θα αφήναμε οπωσδήποτε ένα δακτυλικό αποτύπωμα αν εξαφανιζόμασταν εμείς μια νύχτα”, σημείωσε ο Whitmire.

Σύμφωνα με τον ορισμό του Whitmire, γίναμε «τεχνολογικοί» μετά τη βιομηχανική επανάσταση και την εφεύρεση του ραδιοφώνου, ή περίπου πριν από 100 χρόνια. Σύμφωνα με την αρχή της μετριότητας (principle of mediocrity), μια κωδωνοειδής καμπύλη των εποχών όλων των υφιστάμενων τεχνολογικών πολιτισμών στο σύμπαν θα μας έβαζε στο μέσο του 95%. Με άλλα λόγια, οι τεχνολογικοί πολιτισμοί που διαρκούν εκατομμύρια χρόνια, ή περισσότερο, θα ήταν εξαιρετικά άτυποι. Επειδή είμαστε πρώτοι στον πλανήτη μας, άλλοι τυπικοί τεχνολογικοί πολιτισμοί αλλού πρέπει επίσης να είναι και εκεί οι πρώτοι. Η αρχή της μετριότητας δεν επιτρέπει καμία δεύτερη πράξη. Η συνέπεια είναι ότι μόλις τα είδη γίνουν τεχνολογικά, σβήνουν και παίρνουν μαζί τους τη βιόσφαιρα.

Ο Whitmire υποστηρίζει ότι η αρχή ισχύει για δύο τυπικές αποκλίσεις, ή στην περίπτωση αυτή περίπου 200 χρόνια. Αλλά επειδή η κατανομή των ηλικιών σε μια κωδωνοειδή καμπύλη καμπυλώνει λοξά (δεν υπάρχει απόλυτο ανώτατο όριο, αλλά η ηλικία δεν μπορεί να είναι μικρότερη από το μηδέν), διπλασιάζεται αυτή η τιμή και φτάνει στα 500 χρόνια, συν ή πλην. Η υπόθεση της καμπύλης σε σχήμα καμπάνας δεν είναι απολύτως απαραίτητη. Άλλες υποθέσεις δίνουν περίπου παρόμοια αποτελέσματα.

Υπάρχει πάντα η πιθανότητα να είμαστε όχι ένας τυπικός αλλά άτυπος πολιτισμός  και η διάρκεια ζωής του είδους μας να βρίσκεται κάπου στο απομακρυσμένο 5% της κωδωνοειδούς καμπύλης. Αν συμβαίνει αυτό, επιστρέφουμε στο ψήγμα σοφίας που ο Whitmire δίδαξε τους μαθητές του στην αστρονομία για περισσότερες από τρεις δεκαετίες.

“Εάν δεν είμαστε ένας τυπικός πολιτισμός, τότε η αρχική μου παρατήρηση θα ήταν σωστή”, είπε. “Θα ήμασταν οι πιο ανόητοι τύποι στον Γαλαξία με βάση τους αριθμούς.”

Πηγή: physics4u.gr

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία
web design by