ΕΝΑ ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΙΣ ΤΕΛΕΥΤΑΙΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ

¨...Η θέση και η ταχύτητα ενός μικροσκοπικού σωματιδίου δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα γνωστές με απόλυτη ακρίβεια....Όμως το πραγματικό περιεχόμενο της αρχής της αβεβαιότητας αναδεικνύεται αν την εφαρμόσουμε σε ένα σωματίδιο παγιδευμένο σε μια μικροσκοπική περιοχή, οπότε η θέση του είναι γνωστή με περιθώριο λάθους, δηλαδή απροσδιοριστία, όση και η διάσταση της φυλακής του. Εφόσον η απροσδιοριστία στη θέση του θα είναι πολύ μικρή, η απροσδιοριστία στην ταχύτητά του θα είναι πολύ μεγάλη, οπότε και η ταχύτητά του η ίδια θα είναι μεγάλη κατά μέσο όρο. Οδηγούμαστε έτσι στο εξής εντυπωσιακό- και πολύ βαθύ - συμπέρασμα: όσο πιο μικροσκοπική είναι η φυλακή στην οποία είναι κλεισμένο ένα σωματίδιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητά του κατά μέσο όρο, άρα τόσο μεγαλύτερη και η κινητική ενέργεια που υποχρεούται να έχει... Η πιο μικροσκοπική φυλακή που υπάρχει στη φύση είναι ο ατομικός πυρήνας. Τι περιμένουμε λοιπόν να κάνουν οι έγκλειστοί του, δηλαδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια που βρίσκονται στο εσωτερικό του; Σύμφωνα με τα παραπάνω, θα έχουν τεράστιες κινητικές ενέργειες ακριβώς επειδή είναι παγιδευμένα σε μια τόσο μικροσκοπική περιοχή. Ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας ακριβώς επειδή είναι νάνος μεγέθους...¨
¨ Το φάντασμα της όπερας¨, Στέφανος Τραχανάς, καθηγητής Φυσικού Τμήματος Παν. Κρήτης
Αφιέρωμα στην αρχή της απροσδιοριστίας ή αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg η οποία ανακαλύφθηκε το 1927 και ...κρύβεται πίσω από όλες τις βασικές φυσικές προυποθέσεις που επιτρέπουν στο σύμπαν να φτάσει έως την αυτογνωσία!

Παρασκευή 20 Ιουλίου 2012

Τα δελφίνια είναι «μαθηματικές ιδιοφυΐες»


Είναι ευρέως γνωστό ότι το δελφίνι συγκαταλέγεται στα εξυπνότερα ζώα, αν και παρά τις εκτενείς μελέτες, κανείς δεν μπορεί να πει ακριβώς πόσο έξυπνα είναι. Τα αποτελέσματα μιας νέας έρευνας έρχονται να προσθέσουν ένα κομμάτι σε αυτό το παζλ, δείχνοντας ότι τα συμπαθή θαλάσσια θηλαστικά είναι πιθανό να λύνουν... μαθηματικές εξισώσεις για να εντοπίσουν το θήραμά τους. Όλα άρχισαν όταν ο Τιμ Λέιτον, καθηγητής Υπερήχων και Υποβρύχιας Ακουστικής στο βρετανικό Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, είδε στην τηλεόραση ένα επεισόδιο της σειράς του Discovery «Γαλάζιος Πλανήτης», όπου δελφίνια «περικυκλώνουν» το υποψήφιο θήραμά τους με μικροσκοπικές φυσαλίδες. Το θέαμα έβαλε σε σκέψεις τον ερευνητή. «Αυτά τα δελφίνια είτε 'τύφλωναν' το σημαντικότερο αισθητήριο μηχανισμό τους την ώρα που κυνηγούσαν - κάτι που θα ήταν περίεργο, αν και θα συνέχιζαν να βασίζονται στην όραση- είτε διαθέτουν ένα ραντάρ που κάνει ό,τι το ανθρώπινο σόναρ δεν μπορεί», λέει στο Discovery News...
Καταφεύγοντας σε μαθηματικά μοντέλα, ο Λέιτον και οι συνάδελφοί του βάλθηκαν να βρουν με ποιον τρόπο τα δελφίνια παρακάμπτουν τα ίδια τους τα ηχητικά σήματα για να διακρίνουν το θήραμά τους μέσα σε «δίχτυα» από φυσαλίδες. Όπως περιγράφουν στην επιθεώρηση Proceedings of the Royal Society A, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν παλμούς ηχοεντοπισμού, σαν αυτούς που εκπέμπουν τα δελφίνια. Τους επεξεργάστηκαν όμως με τη χρήση μη γραμμικών εξισώσεων αντί για τα γραμμικά μαθηματικά που επιστρατεύονται σε αντίστοιχες έρευνες.
Προσθέσεις, αφαιρέσεις, πολλαπλασιασμοί
Η διαδικασία δεν είναι απλή. Εν ολίγοις, βασίζεται στην εκπομπή από τα δελφίνια παλμών με διαφορετικά πλάτη, κάτι που μπορεί να εξηγήσει πώς τα θηλαστικά βλέπουν μέσα από το «σύννεφο» των φυσαλίδων. Ο πρώτος παλμός π.χ. μπορεί να έχει πλάτος 1 και ο δεύτερος 1/3. «Έτσι, εάν το δελφίνι θυμάται τη σχέση των δύο παλμών, πολλαπλασιάσει το δεύτερο και στη συνέχεια προσθέσει τους δύο παλμούς, το ραντάρ του μπορεί να 'δει' τα ψάρια», λέει ο Λέιτον. «Με τον τρόπο αυτό κάνει τον εντοπισμό πιο αποτελεσματικό».
Το γεγονός ότι οι φυσαλίδες διασπείρονται μπορεί να «ξεγελάσει» το ραντάρ, κάνοντας το δελφίνι να νομίσει ότι ένα ψάρι πάει να του ξεφύγει. Οπότε, για να βεβαιωθεί ότι ο στόχος του βρίσκεται εκεί, το κήτος θα πρέπει να αφαιρέσει τον ένα παλμό από τον άλλο. Εάν δηλαδή ο πρώτος παλμός έχει πλάτος 3 και ο δεύτερος 1, το δελφίνι πρέπει να κάνει την πράξη της αφαίρεσης για να βεβαιωθεί ότι ο δεύτερος παλμός είναι τρεις φορές μικρότερος από τον πρώτο.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον παραδέχονται ότι υπάρχει περίπτωση τα δελφίνια να μη χρησιμοποιούν μη γραμμικές διεργασίες. Τα συμπεράσματά τους όμως δείχνουν «ότι οι άνθρωποι μπορούν να εντοπίσουν και να κατηγοριοποιήσουν στόχους μέσα σε νερό με φυσαλίδες χρησιμοποιώντας παλμούς σαν αυτούς των δελφινιών», λέει ο Λέιτον. Εάν αναπαραχθεί, το μοντέλο αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό κρυφών κυκλωμάτων, όπως είναι οι κοριοί παρακολούθησης στους τοίχους, σε πέτρες κ.ο.κ. ή ακόμη και ναρκών στη θάλασσα. 
www.naftemporiki.gr