Fizyka to nauka opisująca zachowanie Wszechświata. Jednakże nasza wiedza o otaczającej rzeczywistości nie jest kompletna. Wciąż jest wiele luk, nieścisłości i paradoksów. Oto dziwne paradoksy w fizyce.
Paradoks to twierdzenie sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem lub doświadczeniem. Paradoksy najczęściej są wynikiem błędnych założeń lub/i błędu w dowodzie. W fizyce jest znanych wiele paradoksów – warto przytoczyć kilka najciekawszych.
Paradoks dychotomii
Paradoks dychotomii to przykład paradoksu Zenona z Elei opisanego przez Arystotelesa w „Fizyce”. Paradoks dychotomii mówi, że jeżeli chcemy pokonać jakąś trasę, to najpierw musimy pokonać połowę tej trasy. Z kolei żeby pokonać połowę trasy, musimy pokonać jedną czwartą trasy, czyli połowę połowy, następnie żeby pokonać jedną czwartą, musimy pokonać jedną ósmą, itd. Zdaniem Zenona z Elei pokonanie konkretnej trasy jest niemożliwe, więc jakikolwiek ruch również nie istnieje.
Paradoks błękitnego nieba
Paradoks błękitnego nieba skupia się wokół pytania: dlaczego niebo jest niebieskie, skoro Słońce ma barwę żółtą? W 1899 r. John William Strutt Rayleigh opublikował prawo mówiące, że natężenie światła rozproszonego jest odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi długości fali. Błękitny kolor nieba jest więc wynikiem rozpraszania światła słonecznego w atmosferze. Z kolei Słońce oglądane z powierzchni Księżyca, który pozbawiony jest atmosfery, jest białe, a niebo czarne.
Paradoks grawitacyjny
Paradoks Seeligera (zwany grawitacyjnym) to paradoks sformułowany w 1895 r. przez Hugo Hansa Rittera von Seeliger. Mówi on, że zgodnie z teorią grawitacji Newtona w nieskończonym wszechświecie, jednorodnie wypełnionym materią, siła grawitacji działająca na cząstkę powinna być nieskończenie wielka. Ale w nieskończonym wszechświecie, jednorodnie wypełnionym materią, każdy punkt można traktować jako środek kuli o nieskończonym promieniu. Zgodnie z prawem Gaussa w centrum takiej kuli pole grawitacyjne znika. Paradoks Seeligera wynika z założenia, że każdy punkt można traktować jako leżący na sferze o nieskończonym promieniu.
Paradoks Olbersa
Paradoks Olbersa (zwany fotometrycznym) to paradoks sformułowany w 1826 r. przez Heinricha Wilhelma Matthiasa Olbersa mówiący, że skoro wszechświat jest statyczny, jednorodny i nieskończony, to dlaczego nocne niebo jest ciemne? Olbers próbował wytłumaczyć ten paradoks, mówiąc, że materia międzygwiezdna pochłania zmierzające ku Ziemi światło. Paradoks Olbersa rozwiązano jednak prawie 100 lat później, dzięki teorii rozszerzającego się wszechświata Friedmana (opartej na hipotezie Wielkiego Wybuchu). Wyjaśnienie? Nocne niebo jest ciemne, gdyż wiek wszechświata jest skończony, a światło z odległych gwiazd nie zdążyło jeszcze do nas dotrzeć (a ponadto jest przesunięte ku czerwieni).
Demon Maxwella
Demon Maxwella to hipotetyczna istota „powołana” do życia przez Jamesa Clerka Maxwella jako rodzaj eksperymentu myślowego, mającego unaocznić sens fizyczny drugiej zasady termodynamiki, zabraniającej między innymi powstania znacznej różnicy temperatur dwóch odizolowanych od otoczenia ciał mających pierwotnie tę samą temperaturę i mogących swobodnie wymieniać między sobą ciepło lub masę. Mówiąc inaczej: bez demona żaden układ termodynamicznie izolowany nie może zmniejszać swojej entropii. W 2013 r. teoretycznie udowodniono istnienie demona Maxwella będącego kropką kwantową.
Tachionowy antytelefon
Tachionowy antytelefon (znany także jako paradoks Tolmana) to hipotetyczne urządzenie, które można wykorzystać, aby wysłać sygnał w przeszłość. W 1907 r. Albert Einstein przeprowadził eksperyment myślowy, który wykazał, że sygnały podróżujące z prędkością nadświetlną mogą prowadzić do paradoksów, w których skutek wydarzenia można dostrzec przed jego wystąpieniem. W 1917 r. ten sam problem sformułował Richard Chase Tolman. Urządzenie mogące „telegrafować w przeszłość” zostało później nazwane tachionowym antytelefonem m.in. przez Gregoryego Benforda. Obowiązujące prawa fizyki nie dopuszczają możliwości istnienia sygnałów poruszających się z prędkością nadświetlną.
Kot Schrödingera
Nie mogło zabraknąć także najsłynniejszego kota w świecie nauki. Kot Schrödingera to eksperyment myślowy, który został opublikowany w 1935 r. przez Erwina Schrödingera. Aby zrozumieć, czym jest kot Schrödingera, trzeba wyobrazić sobie kota i zamykane nieprzezroczyste pudełko, w którym się on znajduje. Poza kotem w pudełku jest butelka z trucizną, która jest uwalniania przez młotek, rozpad atomu czy co tam jeszcze można sobie wyobrazić. Paradoks polega na tym, że póki nie otworzymy pudełka, nie możemy stwierdzić czy kot Schrödingera jest jeszcze żywy, czy już martwy. Znajduje się on zatem w stanie pośrednim, czyli jest jednocześnie żywy i martwy (jeżeli nie mamy pewności).
