Ανεξάρτητα από το αν πρόκειται για διασπάσεις υποατομικών σωματιδίων, για την εύρεση κάποιας θεραπείας, είτε την ανάλυση της τροχιάς ενός μακρινού άστρου, τα πειράματα που προσελκύουν το ενδιαφέρον του κοινού συχνά κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια και η ανάλυσή τους απαιτεί τεράστιες ερευνητικές ομάδες.

Παρόλα αυτά, αν βάλεις μερικούς φυσικούς να ονομάσουν τα πιο όμορφα πειράματα όλων  των εποχών, οι νικητές θα είναι κατά κανόνα πειράματα με λογική απλότητα, που συνήθως απαιτούν απλά ένα κομπιουτεράκι!

Πάμε λοιπόν να δούμε 3 (από τα πολλά) όμορφα πειράματα στην ιστορία της φυσικής, που άλλαξαν για πάντα τον κόσμο γύρω μας.

Η μέτρηση της περιφέρειας της Γης από τον Ερατοσθένη

lecturesbureau.gr

Το μεσημέρι του θερινού ηλιοστάσιου στην σημερινή Αιγυπτιακή πόλη του Ασουάν, ο Ήλιος βρίσκεται ακριβώς κατακόρυφα πάνω από την πόλη. Τα αντικείμενα δεν ρίχνουν καθόλου σκιά και το φως του Ήλιου πέφτει κατευθείαν στον πάτο των πηγαδιών. Μόλις το πληροφορήθηκε αυτό ο Ερατοσθένης, που ήταν βιβλιοθηκάριος στη βιβλιοθήκη της Αλεξάνδρειας τον 3ο πΧ. αιώνα, αναγνώρισε αμέσως ότι είχε στα χέρια του την πληροφορία που χρειαζόταν για να μετρήσει την περιφέρεια της Γης.

Την ίδια μέρα και ώρα, μέτρησε σκιές στην Αλεξάνδρεια, βρίσκοντας ότι εκεί οι ηλιακές ακτίνες είχαν μια κλίση, αποκλίνοντας από την κατακόρυφο περίπου 7^ο.

Τα υπόλοιπα ήταν απλώς θέμα Γεωμετρίας. Υποθέτοντας ότι η Γη είναι σφαιρική, η περιφέρειά της αντιστοιχεί σε 360^ο. Έτσι αν οι δύο πόλεις απέχουν κατά 7^ο, αυτή η διαφορά αντιστοιχεί σε 7/360 της όλης περιφέρειας. Περίπου δηλαδή ένα πεντηκοστό.

Εκτιμώντας επίσης από ταξιδιωτικά δεδομένα ότι οι δύο πόλεις απέχουν επίσης περίπου 5.000 στάδια, ο Ερατοσθένης εκτίμησε ότι όλη η περιφέρεια της Γης είναι περίπου 50 φορές αυτή την απόσταση, δηλαδή περίπου 250.000 στάδια. Οι ακαδημαϊκοί διαφωνούν ως προς το μήκος ενός Ελληνικού σταδίου, κι έτσι είναι αδύνατον να γνωρίζουμε πόσο ακριβής ήταν ο Ερατοσθένης. Παρόλα αυτά σύμφωνα με κάποιες εκτιμήσεις έπεσε έξω μόνο 5%.

Το πείραμα της διπλής σχισμής του Young

nocookie.net

Το φως δεν είναι απλά φτιαγμένο από σωματίδια ούτε και μπορεί να περιγραφεί καθαρά σαν κύμα. Στα πρώτα 5 χρόνια του 20ου αιώνα ο Max Planck και ύστερα ο Albert Einstein έδειξαν αντίστοιχα, ότι το φως εκπέμπεται και απορροφάται σε πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Άλλα πειράματα όμως συνέχισαν να πιστοποιούν ότι το φως έχει και κυματική συμπεριφορά.

Έπρεπε να αναπτυχθεί η κβαντική θεωρία κατά τις επόμενες δεκαετίες, για να συμβιβάσει και τις δύο απόψεις. Η κβαντική θεωρία έδειξε ότι τα φωτόνια και άλλα υποατομικά σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια κλπ. εκδηλώνουν δύο διαφορετικές φύσεις. Είναι δηλαδή και σωματίδια και κύματα!

Για να εξηγήσουν την ιδέα, τόσο στους άλλους όσο και στους ίδιους, οι φυσικοί συχνά χρησιμοποίησαν νοητά πειράματα, στα οποία η διαδικασία της διπλής σχισμής με το φως όπως την πραγματοποίησε ο Young, επαναλήφθηκε με μια δέσμη ηλεκτρονίων αντί για φως. Υπακούοντας τους νόμους της κβαντομηχανικής, η δέσμη των ηλεκτρονίων χωρίζεται στα δύο, και οι διαχωρισμένες δέσμες συμβάλλουν μεταξύ τους, δημιουργώντας τα ίδια είδη σχηματισμών φωτός και σκότους όπως και το φως. Τα σωματίδια με άλλα λόγια συμπεριφέρονται ως κύματα.

Ο Μέντελ και τα … μπιζέλια

docplayer.gr

Πώς κληρονομούμε τα διάφορα χαρακτηριστικά από τους γονείς μας; Η απάντηση στην πραγματικότητα δεν δόθηκε μελετώντας ανθρώπους, αλλά.. μπιζέλια. Ο Γκρέγκορ Μέντελ, αυστριακός μοναχός, συχνά αναρωτιόταν για τον τρόπο που τα φυτά αποκτούσαν μη τυπικά χαρακτηριστικά. Κατά τη διάρκεια μιας βόλτας του στον κήπο του μοναστηριού, εντόπισε μια μη τυπική ποικιλία του μοσχομπίζελου (lathyrus odoratus). Το μεταφύτευσε δίπλα σε μια τυπική ποικιλία του φυτού και επιδίωξε να παρατηρήσει αν στην επόμενη γενιά θα υπήρχε κάποια αλλαγή των χαρακτηριστικών της.

Διαπίστωσε ότι τα φυτά-απόγονοι διατηρούσαν τα βασικά χαρακτηριστικά των προγόνων τους, με άλλα λόγια δεν επηρεάζονταν από το περιβάλλον.

Αυτό το απλό πείραμα αποτέλεσε την βασική αιτία για την ιδέα της κληρονομικότητας, ανακαλύπτοντας έτσι ότι τα γονίδια συνδυάζονται μέσα από ένα μαθηματικό μοτίβο που παρατηρείται σε όλες τις γενιές. Αυτό το μοτίβο μάλιστα εφαρμόζεται με μεγάλη ακρίβεια και για την κληρονομικότητα των μαλλιών και του χρώματος ματιών.

***Απαγορεύεται η μερική ή ολόκληρη αναδημοσίευση του άρθρου σε άλλα sites χωρίς τη συγκατάθεση του beezdom.com

***Πηγή φωτογραφίας εξωφύλλου: wp.com, lecturesbureau.gr