ทฤษฎีที่สนุกที่สุดในวิชาฟิสิกส์

อินโทร

รางวัลโนเบลผู้ชนะเออร์เนสต์รัทเธอร์ฟอร์ดเคยกล่าวไว้ว่า "วิทยาศาสตร์ทั้งหมดเป็นทั้งฟิสิกส์หรือการสะสมแสตมป์" (กระแทกแดกดันรัทเธอร์ฟอร์ดชนะโนเบลในวิชาเคมีไม่ใช่ฟิสิกส์) นักฟิสิกส์อาจไม่ใช่คนที่เรียบง่ายที่สุด แต่ถ้ามีสิ่งหนึ่งที่พวกเขาทำได้ดีมันก็มีชื่อสำหรับความคิดของพวกเขา นี่คือบางส่วนของฟิสิกส์ที่มีชื่อดีที่สุดและมีความหมายอย่างไร

Ostwald สุก

ลองนึกภาพพื้นผิวที่มีการควบแน่นเหมือนขวดน้ำที่ปิดสนิท ตอนแรกการควบแน่นอยู่ในรูปของหยดน้ำเล็ก ๆ จำนวนมาก แต่ถ้าคุณทิ้งขวดน้ำนั้นไว้พักหนึ่งโดยไม่รบกวนมันคุณจะสังเกตเห็นว่าหยดเล็ก ๆ เหล่านั้นทั้งหมดเริ่มใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ คุณกำลังสังเกตสิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกว่า Ostwald Ripening

หลักฐานพื้นฐานคือหยดที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นมีความ "เป็นที่นิยม" มากกว่าที่เล็กกว่า นั่นเป็นเพราะอนุภาคบนพื้นผิวของหยดมีความเสถียรน้อยกว่าที่อยู่ตรงกลางและหยดน้ำขนาดเล็กมีสัดส่วนของโมเลกุลบนพื้นผิวมากกว่าอนุภาคขนาดใหญ่ เพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้นเด็กน้อยก็รวมตัวกันเป็นก้อนรวมกันเป็นหยดที่ใหญ่กว่า ดังนั้นหากคุณทิ้งขวดน้ำไว้นานพอคุณสามารถดูหยดเล็ก ๆ เหล่านั้นรวมกันและใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ

แม้ว่าคุณจะไม่เคยใช้เวลาจ้องมองหยดน้ำบนแก้วน้ำคุณก็มีประสบการณ์ในการทำให้สุกของ Ostwald หากคุณเคยทิ้งไอศกรีมไว้ในตู้เย็นนานเกินไป ก้อนกรุบกรอบน้ำแข็งที่เคยเป็นถนนหินแสนอร่อยได้ประสบกับการทำให้สุกของ Ostwald คริสตัลภายในไอศกรีมย้ายจากขนาดเล็กไปยังใหญ่ในที่สุดก็สร้างกลุ่มน้ำแข็งที่น่ากลัวเหล่านั้น

Von Karman Vortex Street

ในด้านกลศาสตร์ของของไหลนักฟิสิกส์มองการไหลของของเหลวผ่านอวกาศและรูปแบบที่พวกเขาทำ หนึ่งในรูปแบบที่สวยงามกว่าที่พวกเขาศึกษาคือชุดของ Eddies และวังวนที่หมุนวนซึ่งสิ่งต่าง ๆ เช่นเรือทิ้งไว้ข้างหลัง เมื่อเรือเคลื่อนผ่านน้ำมันจะหั่นของเหลวครึ่งหนึ่ง ในขณะที่น้ำกลับมารวมตัวกันหลังเรือมันจะสร้างรูปแบบของกระแสน้ำวนสลับกันที่รู้จักกันในชื่อ Von Karman Vortex Street

ปรากฏการณ์มีความสำคัญต่อคำถามทุกประเภท ยกตัวอย่างเช่นอาคารสูง, ปล่องไฟและน้ำมูกอาบน้ำรวมทุกคนต้องจัดการกับลมที่พุ่งรอบตัวพวกเขา เมื่อลมมารอบ ๆ และจากนั้นก็กลับมาอีกครั้งแรงสามารถทำให้โครงสร้างเหล่านั้นสั่นสะเทือนอย่างแรง โครงสร้างบางอย่างเช่นเสาอากาศและปริทรรศน์มีครีบเพื่อตัดลมและป้องกันไม่ให้เอ็ดดี้ทั้งสองข้างจากการประชุม

และไม่ใช่แค่เรื่องใหญ่ที่ต้องจัดการกับถนน Vortex เมื่อแมลงเอาชนะปีกของพวกเขาพวกเขาสร้าง vortices เล็ก ๆ ในอากาศ แต่แทนที่จะยอมรับการลากที่กระแสน้ำวนสามารถสร้างได้แมลงจะหมุนปีกของพวกเขาเพียงเล็กน้อยก่อนจังหวะของพวกเขาเพื่อให้ปีกของพวกเขายกขึ้นพร้อมกับกระแสอากาศที่หมุนวน

tachyonic antitelephone

ต้องการส่งข้อความเข้าสู่อดีตหรือไม่? ไม่มีปัญหาเพียงแค่ดึง antitelephone tachyonic ของคุณออกมา ความคิดในการส่งข้อความย้อนเวลากลับไปโดยใช้ฟิสิกส์อย่างน้อยก็เริ่มต้นขึ้นในปี 1907 เมื่ออัลเบิร์ตไอน์สไตน์คิดเกี่ยวกับการส่งเร็วกว่าสัญญาณแสงเข้าสู่อดีต แต่ไอน์สไตน์ไม่ได้เรียกว่า tachyonic antitelephone; มันคือเกรกอรี่เบ็นฟอร์ดที่ประกาศเกียรติคุณเป็นครั้งแรกในปี 1970 มันเป็นหนึ่งในความขัดแย้งมากมายซึ่งเบนฟอร์ดสรุปเช่นนี้:

สมมติว่าอลิซและบ๊อบเข้าสู่ข้อตกลงต่อไปนี้: อลิซจะส่งข้อความบ๊อบตอนสามโมงถ้าเธอไม่ได้รับจากเขาในเวลาหนึ่งนาฬิกา เมื่อได้รับข้อความจากอลิซเวลาสองโมงบ๊อบส่งข้อความทันทีเพื่อไปถึงอลิซในเวลาหนึ่งนาฬิกา แต่การแลกเปลี่ยนข้อความครั้งที่สองจะเกิดขึ้นหากและหากการแลกเปลี่ยนครั้งแรกไม่เกิดขึ้น

tachyonic antitelephone ต้องการสิ่งที่เรียกว่า "อนุภาค Tachyon" ซึ่งไม่มีอยู่ในทางทฤษฎี

ทฤษฎีบทบอลขนดก

คุณเคยพยายามหวีมะพร้าวหรือไม่? นักฟิสิกส์คนใดที่จะบอกคุณว่าอย่าทำ แต่สิ่งที่พวกเขาพูดถึงจริงๆคือโทโพโลยี

หากคุณมีลูกบอลปกคลุมด้วยขนที่มีความยาวเท่ากันทั้งหมดไม่มีทางที่จะหวีพวกเขาให้เข้ากับทุกคนที่ดีและแบนบนพื้นผิวของลูกบอล นึกถึงลูกเทนนิสของหัวผม หากคุณพยายามที่จะหวีพวกเขาทั้งหมดคุณจะจบลงด้วย cowlick ที่ไหนสักแห่งและคุณมักจะจบลงด้วยจุดหัวล้านเล็ก ๆ ที่คุณเริ่มแปรง

สิ่งนี้มีแอปพลิเคชันไปยังสิ่งต่าง ๆ มากมายตั้งแต่พายุไซโคลนไปจนถึงกราฟิกคอมพิวเตอร์ วิศวกรนาโนเทคใช้ทฤษฎีบทเพื่อสร้างลูกบอลสีทองเล็ก ๆ ที่จะติดกัน และเนื่องจากลมเป็นเหมือนขนพวงที่กวาดไปทั่วโลกจะมีจุดหนึ่งบนโลกที่อากาศยังคงเป็นจุดหัวล้านที่คุณเริ่มแปรงฟัน

ทฤษฎีบทขนาดใหญ่

อันนี้หมายถึงทฤษฎีบทที่มีขนาดใหญ่มาก ยังเป็นที่รู้จักกันในนามการจำแนกประเภทของกลุ่มง่ายๆ จำกัด ทฤษฎีบทขนาดใหญ่ใช้เวลามากกว่า 100 นักคณิตศาสตร์บทความวารสารหลายร้อยบทความและ 15,000 หน้าเพื่อพิสูจน์ทำให้เป็นหลักฐานทางคณิตศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา

สิ่งที่นักคณิตศาสตร์เหล่านั้นวางไว้ในทฤษฎีบทขนาดมหึมานั้นคือทุกกลุ่มตัวเลขง่าย ๆ ที่ จำกัด เป็นหนึ่งในสี่หมวดหมู่: วงจรสลับกันเป็นกลุ่มประเภทโกหกง่าย ๆ หรือเป็นระยะ ๆ การวิจัยในสี่กลุ่มนี้เริ่มต้นตลอดปี 2375 และยังไม่เสร็จจนถึงปี 2004 อาจมีนักคณิตศาสตร์เพียงไม่กี่คนในโลกที่เข้าใจการพิสูจน์อย่างเต็มรูปแบบและมันก็ไม่ชัดเจนว่าคณิตศาสตร์จะได้รับอะไรจากความสำเร็จ นอกเหนือจากสถิติโลกนั่นคือ