4 парадокса физики

4 парадокса физики

Чем больше мы узнаем о природе, тем больше мы встречаем тайн. Накапливая знания мы закрываем одни пробелы, при этом открывая сразу несколько других. Неполнота информации о том или ином явлении то и дело рождает парадоксы, которые, тем не менее, с развитием науки находят свое решение.

Информационный парадокс

Уже почти никто из ученого сообщества не сомневается в существовании черных дыр, однако с этими загадочными объектами имеются некоторые неразрешенные проблемы. Существует так называемая теорема об отсутствии волос, суть которой заключается в том, что черная дыра описывается лишь массой, электрическим зарядом и угловым моментом. При этом, такому объекту все равно, что его сформировало.

Это является парадоксальным, поскольку черной дыре без разницы кидаете ли вы в нее телефоны, парты или ножи. Попав за край черной дыры, который называется горизонтом событий, вся информация об объекте пропадает навсегда. Если мы возьмем черную дыру и разберем ее на мелкие части, то нам не удастся узнать из чего эта черная дыра была образована. При этом, теоретически, если мы накидаем стульев в звезду, то вполне возможно будет обнаружить, что мы кидали туда именно эти объекты.

Парадокс кота Шредингера

В квантовой физике балом правят вероятности. Поэтому имеет место понятие периода полураспада, которое подразумевает, что если мы наблюдаем радиоактивные ядра, то за этот период распадется ровно половина от их общего количества. То есть если мы возьмем одно такое ядро, то за период полураспада оно может распасться с вероятностью 50%. Но пока мы не провели наблюдение, ядро находится в состоянии суперпозиции, то есть оно одновременно распалось и нет, и только наше наблюдение разрешит ситуацию.

Понятие суперпозиции применимо только к частицам квантового мира, но парадокс кота Шредингера (в оригинальной работе Шредингер говорил не о коте, а о кошке) показывает, что и объект макромира, например кот, также может находиться в этом запутанном состоянии.

Суть мысленного эксперимента заключается в том, что кот находится в закрытой коробке, где имеется молоточек, который может упасть на емкость с синильной кислотой в том случае, если радиоактивный атом распадется. И пока наблюдатель не посмотрит в коробку спустя период полураспада, кот будет одновременно живым и мертвым, то есть будет находиться в состоянии суперпозиции. И только факт наблюдения решит судьбу животного.

Парадокс точечной массы

В физике элементарные частицы принято считать бесструктурными объектами, то есть точечными объектами нулевого пространственного измерения. Однако точечная масса, согласно Общей теории относительности (ОТО), это ничто иное как сингулярность, то есть область пространства времени, где все значения стремятся к бесконечно малым и бесконечно большим значениям.

Как известно, сегодняшняя теория гравитации говорит нам о том, что сингулярность, например, находится в центре черных дыр, поэтому образуется яма в пространстве-времени из которой не может выбраться даже свет. Но если бы все частицы были сингулярностями, то материя не смогла бы существовать в том виде, в котором она существует сегодня, поэтому свойство бесструктурности массивных частиц является парадоксальным.

Парадокс бесконечной Вселенной

В сегодняшнем понимании Вселенная на космологических масштабах является однородной и изотропной. Сегодняшние знания о физике позволяют предполагать, что Вселенная является бесконечной. Учитывая однородность и изотропность, бесконечная Вселенная вмещает в себя бесконечное количество галактик, звезд и планет.

В такой бесконечной Вселенной с бесконечным количеством планет должно быть бесконечное множество копий нашей Солнечной системы со своими Землями, на которых имеются копии нас в данный момент времени. Такое рассуждение вытекает из парадоксальных свойств бесконечности.