Localizare (fizică)
Acțiunea de a localiza ceva, de a găsi sau de a defini locația a ceva, este o idee de bază a științei moderne. În fizică, pentru a spune ce înseamnă "a localiza" sau "localizare", trebuie să explicăm în mod clar cum se face această operațiune de localizare a ceva.
Pentru lucruri de mărimea noastră, folosim în general două puncte de început pe care le cunoaște toată lumea, apoi măsurăm din aceste puncte până la lucrul căruia dorim să-i dăm o locație. Am putea începe cu Plymouth Rock și Blarney Stone. Apoi am putea spune: "Corabia căpitanului Smith se află la 1400 de mile de la Plymouth Rock și se îndreaptă spre Piatra Blarney". Sau, într-un alt caz, am putea spune: "Nava căpitanului Jones poate fi găsită trasând o linie de la Plymouth Rock până la Piatra Blarney, găsind un punct la 700 de mile de-a lungul acestei linii de la Plymouth Rock, făcând un viraj la stânga de 90° după ce ajunge la acest punct de la Plymouth Rock și apoi călătorind încă 90 de mile.
Dacă avem o modalitate bună de a cunoaște direcțiile busolei, putem spune ceva de genul: "Mergeți trei mile la nord de acea piatră albă mare de acolo și apoi mergeți două mile spre est din acel punct. Acolo am pus aurul".
Găsirea locației unui lucru se face în mod obișnuit prin a-l vedea undeva, a-l auzi undeva, a-l simți undeva, etc. Uneori știm unde se află ceva uitându-ne la o fotografie, găsindu-l cu ajutorul radarului sau prin ping cu sonarul.
Este mult mai dificil de localizat un electron, un foton sau orice altceva atât de mic. Putem construi o sursă de lumină care să producă un singur foton pe rând. Putem îndrepta sursa de lumină spre o bucată de film fotografic, lăsând sursa de lumină să producă un singur foton și apoi să developăm filmul fotografic. Dacă am avea o peliculă fotografică foarte sensibilă, care ar putea fi întunecată de un singur foton, atunci am găsi o mică pată de argint în locul unde a ajuns fotonul. Un atom de argint este mult mai mare decât un foton, astfel încât ar exista o oarecare neclaritate în ceea ce privește locul unde a ajuns fotonul, dar oamenii ar fi probabil de acord că fotonul trebuie să fi ajuns undeva în interiorul țintei formate de atomul de argint. Cu toate acestea, tot ce putem spune este că fotonul trebuie să se fi aflat în acel punct atunci când și-a încheiat existența. Atunci când un foton este absorbit de un electron, acesta își cedează energia electronului și dispare. Deci, atunci când a fost pentru scurt timp într-un loc definit, și-a pierdut imediat toată mișcarea.
Un alt mod de a localiza un foton este de a-l face să treacă printr-un loc mic. Știind când sursa de lumină trimite un foton și cunoscând viteza luminii, putem ști când acesta trebuie să treacă printr-o gaură dintr-o placă plasată în centrul traseului său către film. Ne putem apropia treptat tot mai mult pentru a afla exact unde se află în mijlocul zborului său. Cu toate acestea, traiectoria pe care o va urma de acolo încolo devine progresiv sălbatică. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când un foton trece printr-o astfel de gaură, el suferă difracție.
Întrebări și răspunsuri
Î: Care este ideea de bază a științei moderne?
R: Ideea de bază a științei moderne este de a localiza ceva sau de a găsi și determina poziția unui lucru.
Î: Cum găsim, de obicei, lucrurile din gama noastră de mărimi?
R: De obicei, folosim două puncte de plecare pe care toată lumea le cunoaște și apoi măsurăm de la aceste puncte până la obiectul pe care dorim să îl localizăm.
Î: Cum putem afla locația unei nave?
R: Am putea spune: "Corabia căpitanului Smith se află la 1.400 de mile de Plymouth Rock, îndreptându-se spre Blarney Stone". Sau, în alt caz, am putea spune: "Corabia căpitanului Jones poate fi găsită trasând o linie de la Plymouth Rock la Blarney Stone, găsind un punct la 700 de mile de Plymouth Rock de-a lungul acestei linii, întorcându-se cu 90° la stânga când se ajunge la acest punct de la Plymouth Rock și apoi mergând încă 90 de mile. Dacă știm cum să cunoaștem direcțiile busolei, putem spune ceva de genul: "Mergeți trei mile la nord de stânca aia mare și albă de acolo și apoi două mile la est de acel punct. Acolo am pus aurul."
Î: Cum localizați obiecte mici, cum ar fi electronii sau fotonii?
R: Localizarea unui electron sau a unui foton este mult mai dificilă decât localizarea unor obiecte mai mari. O modalitate de a le localiza ar fi să construiți o sursă de lumină care produce doar un singur foton pe rând și să o îndreptați spre o peliculă fotografică; dacă ați folosi o peliculă fotografică foarte sensibilă care poate fi întunecată doar de un singur foton, argintul ar avea o pată minusculă acolo unde a ajuns. O altă modalitate ar fi să o facem să treacă printr-o mică gaură; știind când sursa de lumină emite un foton și viteza acestuia, putem ști când trebuie să treacă prin gaura respectivă în drumul său spre filmul fotografic.
Î: Ce se întâmplă atunci când fotonii sunt absorbiți de electroni?
R: Atunci când fotonii sunt absorbiți de electroni, aceștia cedează energia lor electronului și dispar. Astfel, odată ce se află într-un anumit loc pentru o perioadă de timp, își pierd imediat orice mișcare.
