פורטל:פיזיקה

רענון הפורטל כיצד אוכל לעזור?    

פיזיקה (מהמילה היוונית φυσικός) היא חקר הטבע, במובן הרחב ביותר. פיזיקאים חוקרים את התנהגות החומר והאנרגיה, ואת השפעתם על היקום הסובב אותנו. תאוריות פיזיקליות מתוארות לרוב על ידי משוואות מתמטיות. לתאוריות מבוססות היטב ניתן להתייחס כאל "חוק פיזיקלי", אך כמו כל תאוריה מדעית, ייתכן שהן תשתנינה כתוצאה מתצפיות חדשות, ניסויים או תאוריות מוכללות יותר.

מקס קרל לודוויג פלאנק היה פיזיקאי גרמני שהסברו לספקטרום הקרינה של "גוף שחור" היה הצעד הראשון בפיתוח מכניקת הקוונטים. בשנת 1899 הוא גילה קבוע חדש, קבוע פלאנק, המשמש לצורך ביצוע חישובים רבים, למשל – אנרגיה של פוטון. בהמשך אותה שנה, הוא תיאר את יחידות פלאנק למדידות המתבססות על קבועים פיזיקליים. שנה לאחר מכן, הוא תיאר את החוק לקרינת חום, שנקרא מאז חוק פלאנק לקרינת גוף שחור. חוק זה הפך לבסיסה של מכניקת הקוונטים, שהופיעה עשר שנים מאוחר יותר תוך שיתוף פעולה עם נילס בוהר ועם אלברט איינשטיין.

והפעם — ניסוי מחשבתי מרתק!
חי או מת? אולי שניהם?

הֶחתול של שרדינגר הוא ניסוי מחשבתי ציורי בעל אופי פרדוקסלי בתורת הקוונטים, אותו הגה ארווין שרדינגר, מיוצריה של תורה זו. את הרעיון העלה שרדינגר כדי להמחיש את הבעייתיות של פרשנות קופנהגן בבואנו לעבור מהמערכות המיקרוסקופיות אל אלו המקרוסקופיות. תורת הקוונטים מאפשרת מצב של סופרפוזיציה עבור מערכות זעירות, בעלות גודל של אטום אחד או כמה אטומים. בסופרפוזיציה ייתכנו כמה מצבים של המערכת יחד. הצירוף של המצבים קובע את ההסתברות לקבל תוצאות מסוימות בעת מדידה שנעשית על המערכת.

שרדינגר הציע לדמיין חתול שנמצא בקופסה אטומה. בקופסה בקופסה יש צנצנת ציאניד, שהוא חומר רעיל, ופטיש שמעל הצנצנת, שיכול להשתחרר מקשירתו ולשבור את הצנצנת רק בעזרת ההסבר הבא. רגע השחרור נקבע על ידי תהליך רדיואקטיבי שבו שולטים חוקי תורת הקוונטים, והתהליך הוא אטום רדיואקטיבי שנמצא בסופרפוזיציה. אם האטום התפרק בביקוע גרעיני, אז יש גלאי שיודע את זה ואז הוא משחרר את הפטיש, הפטיש שובר את צנצנת הציאניד, והחתול מת. אם האטום לא התפרק, הפטיש לא שובר את צנצנת הציאניד והחתול לא מת. מכיוון שהאטום נמצא בסופרפוזיציה, האטום גם מתפרק וגם לא מתפרק באותו זמן. לפיכך הגלאי מרגיש ולא מרגיש שהאטום התפרק, הפטיש גם נופל וגם לא נופל, צנצנת הציאניד גם מתנפצת וגם לא מתנפצת, והחתול גם חי וגם מת באותו זמן.

ליזה מייטנר ואוטו האן במעבדה ב-1913.
ליזה מייטנר ואוטו האן במעבדה ב-1913.

ליזה מייטנר ואוטו האן במעבדה ב-1913. ליזה מייטנר, הפיזיקאית שעל שמה קרוי היסוד הכימי מייטנריום, נמלטה מגרמניה עקב מוצאה היהודי. ב-1944 זכה אוטו האן בפרס נובל לכימיה על גילוי תהליך הביקוע הגרעיני, תגלית שאותה הוא חלק עם מייטנר. יש הסבורים שמייטנר לא קיבלה פרס נובל בעקבות כך שהשופט בוועדה, מאנה סיגבאן, שנא נשים מדעניות.

בחלון זה מופיעה תצוגה מתחלפת של ספרי פיזיקה שנועדו להנגשת הפיזיקה לציבור הרחב.

ספר היום:

דויד רואל, על מקריות וכאוס, תרגם יכין אונא, הוצאת מאגנס, תשס"ב.

הספר מציג לקורא שלל רעיונות של הפיזיקה המודרנית: כאוס, תורת הקוונטים, מכניקה סטטיסטית, אנטרופיה ועוד. בהקדמה לספר כתב המחבר:

חוקי הפיזיקה הם דטרמיניסטיים. כיצד אפוא מתגנבת המקריות לתיאורו של היקום? מתברר שהדבר קורה בדרכים שונות. נראה גם שישנן מגבלות חמורות באפשרות לחזות את העתיד. בתיאור ההיבטים השונים של המקריות ושל המצבים שאינם ניתנים לצפייה מראש, אציג בעיקר רעיונות מדעיים מקובלים (או לפחות כאלה שניתן לקבלם), ישנים וחדשים. בפרט ארחיב מעט ברעיונות החדשים אודות הכאוס.

שתי רכבות המרוחקות 200 ק"מ זו מזו יוצאות באותה שעה זו לקראת זו, במהירות של 100 קמ"ש כל אחת. מיד עם צאתן יוצא זבוב מתחילת הרכבת האחת, ועף במהירות של 150 קמ"ש לעבר הרכבת האחרת. ברגע שהוא מגיע אליה, הוא הופך את כיוון מעופו, ועף אל הרכבת שממנה יצא. כך ממשיך הזבוב במעופו בין הרכבות, עד לרגע שבו הן מתנגשות ומוחצות אותו. מה אורכו של המסלול שעבר הזבוב?

יש גם חידת בונוס!

סטיבן הוקינג
סטיבן הוקינג

האם חורים שחורים קיימים? הפיזיקאי הבריטי סטיבן הוקינג ועמיתו האמריקאי קיפ תורְן ערכו התערבות בנושא זה בשנת 1974. הוקינג, חוקר החורים השחורים הנודע, רצה שתהיה לו "תעודת ביטוח", ועל כן טען במפתיע שגופים אלו הם פרי הדמיון. הוא הסביר: אם יתברר כי חורים שחורים אינם קיימים, ובכך תרד לטמיון כל עבודתו המדעית, אז לפחות יישאר בידיו פרס ניחומים. כל אחד מהיריבים רשם את הפרס שהוא דורש, ונערך חוזה התערבות. בשנת 1990 נאלץ הוקינג להודות שהצטברו די ראיות לקיומם של חורים שחורים. לימים סיפר תורן שאשתו החדשה הזדעזעה לגלות שהפרס בו זכה הוא מנוי שנתי לירחון "פנטהאוז".

לקטעי "הידעת?" נוספים

מבעד לעדשה – מבט על תחום נבחר
מערכת תרמודינמית טיפוסית בה מתקיימת המרה של אנרגיית חום לעבודה.

תרמודינמיקה הוא ענף בפיזיקה העוסק בחקר האנרגיה, בצורותיה השונות ובדרכים בהן היא מומרת לסוגי אנרגיה אחרות ולעבודה. התרמודינמיקה מנסה להבין ולנתח את התמורות והאנרגיות ה'נסתרות' בחומר, כגון חוֹם ואנטרופיה, תמורות אשר אי אפשר להבחין בהן או למדוד אותן בעזרת התצפיות המקרוסקופיות.
התורה מציגה ארבעה חוקים הידועים כ"שלושת חוקי התרמודינמיקה" אליהם מתווסף החוק הבסיסי המכונה חוק האפס של התרמודינמיקה ומנתחת את המערכות בהן היא עוסקת בעיקר עזרת משוואות מצב, מודלים שונים וחוקי האנרגיה.
בעזרת נתונים מעטים וכלים פשוטים, מעניק ענף זה של הפיזיקה יכולת ניתוח מרשימה למערכות בהן הוא עוסק.

תאוריות מרכזיות
משולחנו של חוקר – מבט על תורה נבחרת

תורת היחסות הפרטית, היא תאוריה פיזיקלית, שהייתה מהפכנית בזמנה, כשפורסמה על ידי אלברט איינשטיין בשנת 1905. התאוריה באה לענות על קשיים בהבנת התנהגות האור. תאוריה זו היא התאוריה הראשונה תחת הכותרת תורת היחסות. אחריה פרסם איינשטיין בשנת 1915 את תורת היחסות הכללית.

רוצים לעזור? הנה כמה משימות שבהן אתם יכולים לתרום:
  • כאן אפשר למצוא ערימה של קצרמרים בתחום הפיזיקה שרק מחכים שירחיבו אותם.
  • מה שווה דף ערכים מבוקשים אם לא מתייחסים אליו?
  • הציעו "תמונה נבחרת" או קטעים חדשים כ"סוגיה נבחרת". תמונות נבחרות וסוגיות נבחרות מוצגות דרך קבע בעמוד הראשי של הפורטל.
  • מסגרות התוכן של הפורטל צריכות את עזרתכם! ישנם עוד תחומים, תאוריות, אישים ונושאים מעניינים רבים עליהם ניתן לכתוב!

מצאו ערכים לשיפור בנושא פיזיקה: לשכתובלעריכהלהשלמהקצרמריםחדשיםדורשי מקורלפישוט

בלי תמונה (יש לגלול את המסך כלפי מטה)