Tehnocultura SciCast 002 a fost înregistrat duminică, în data de 24 aprilie 2016, în Londra, Marea Britanie.
Lumina este subiectul principal al acestui episod.
Audio podcast pe iTunes:
https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2
Video pentru lumină:
Lumina este importantă pentru vedere. Cum altfel aș mai putea juca Far Cry azi? Să nu uit că sunt un mândru purtător de ochelari care vede lumea numai prin ochelari.
Se consideră că ochii au evoluat prima dată la animalele acvatice și că și-au dezvoltat ochi care să vadă în spectrul vizibil și de acolo avem și noi vederea în spectrul vizibil.
Lumina ne permite să aflăm informații despre materiale, stele, atmosfera planetelor. Putem ști ce fel de materiale sunt într-o stea analizând ceea ce se numește spectrul de emisie. Daca dai foc unui material, atunci vei vedea ca emite lumină în anumite benzi ale spectrului electromagnetic, cu zone de maxim în la mai multe lungimi de undă.
Un exemplu clasic este aflarea spectrului de emisie a hidrogenului, experiment făcut de toate facultățile în departamentul de chimie sau de fizică. Odată ce știi că higrogenul are spectru de emisie în IR, UV și în lumina vizibilă prin zona albastru, albastru deschis și roșu, atunci poți compara datele din laborator cu ceea ce vezi al stele. Dacă spectrul unei stele se potrivește cu cel din laborator, atunci știi că acea stea are hidrogen în ea. Așa știm că Soarele este un cuptor imens de hidrogen.
Mai mult despre specturl de emisie al hidrogenului poți afla de pe pagina dedicată acestui subiect pe HyperPhysics.
Alt lucru: ce ne spun culorile meteoriților care ard când întră în atmosferă? Azotul și oxigenul ard cu o culoare roșie, fierul este galben, calciul este albastru-violet, sodiul este portocaliu iar magneziul este albastru-ocean.
Ce știm- acum stim, dar nu se știa în urmă cu sute de ani:
– lumina călătorește cu viteza luminii, orice particulă cu masă de repaus zero călătorește la c, c este determinat de caracteristicile vidului din spatiu: c = 1 /sqrt(ε0*μ0)
– la c dilatarea timpului este infinită și spatiul este comprimat la 0 metri – lumina nu simte spațiu-timpul
– poate fi creată (producție de lumină prin anihilare materie-antimaterie, stări energetice ale electronilor, accelerare electroni in syncotroane, acceleratoare ) sau absorbită ( absorbție – fotonul e absorbit complet în materiale întunecate, transparent – fotonul trece prin, reflexie – fotonul absorbit apoi re-emis)
– poate fi încetinita în materiale
– Care e diferența dintre fluorescență, fosforescență, chemiluminiscență și triboluminiscență? + sonoluminiscență
– lumina are ca frați unde radio, IR (telescopul ALMA), UV, gamma și este foarte utilă în astronomie ( de ținut minte relația viteza luminii, lungime de undă, frecvență – c = L*F)
– panouri voltaice – aspect corpuscular
– maser, laser – datorită lucrurilor ce le știm despre lumina: lungimea de undă, polarizare, fază
– fibra optică permite 30 000 de apeluri prin ocean și folosește fenomenul de reflexie internă absolută
– transfer teoretic de 1000 TB/s
Cum s-a ajuns aici?
În Antichitate 500 îen Empedocles explica modul în care se forma vederea omului: el considera că avem o surșa de foc în ochi care generează lumina și apoi este reflectata de obiectele din jur către ochii noștrii făcându-ne să vedem. El zicea că lumina de la ochii noștri funcționa doar ziua datorită interacțiunii cu Soarele.
Pe atunci era perfect normal să ai asemenea idei, se considera suficient de științific să emiți asemenea ipoteze.
Prin 300 îen Euclid a scris cartea Optica prin care explica faptul că lumina are un traiect drept și că se poate reflecta. Lucretius, un roman, spunea pe la 55 ien ca lumina ste compusă din atomi ce vin de la Soare și care pot fi reflectați.Ptolemeu a studiat refra©tia prin anul 100 en în cartea Optici.
Renee Descarte este considera părintele opticii moderne. El spunea, prin 1637, faptul că lumina este o undă și că se deplasează la viteze diferite în medii diferite. El credea ca lumina are viteză mai mare în medii transparent e pentur că făcea o comparatie cu undele sonoare care au viteze tot mai mari pe măsură ce densitatea materialului crește.
Isaac Newton a fost unul dintre susținătorii unei particule de lumină și a reușit să observe lumina IR când a testat descompunerea luminii în culorile componente. La un moment dat el a uitat un obiect chiar lângă locul unde lumina roșie atingea masa. A descoperit că obiectul respectiv se încălzise, dar nu a dat o importanță prea mare fenomenului. Descoeprise razele IR.
O paranteză: curcubeul este o aplicare a legii descompunerii luminii în culori. Are la bază reflexia luminii de pe suprafața interioară a stropilor de lumină. Ca să vezi curcubeul trebuie să fii la 42 de grade orientare fată de lumina ce intră în acei stropi de lumina.
Prin 1800 Thomas Young demonstrase deja că lumina are caracter de undă făcând experimentul cu difracția luminii. Atunci când lumina este direcționată către două tăieturi într-un material și un ecran este pus dincolo de acele tăieturi, lumina ca prezenta zone întunecate și zone luminoase pe acel ecran. Se demoonstra, astfel, faptul că lumina are comportament de undă precum valurile dintr-un lac.
Vom vedea ca adevărul este undeva pe la mijloc.
Frumusețea metodei științifice se vede în faptul că oamenii vin la un loc și caută să găsească explicația cea mai potrivita pentru un anumit fenomen. Se emit ipoteze și apoi se fc xperimente. Metoda științifică implică trecerea printr-o serie de pași: observatie, crearea unor ipoteze ce fac predicții, realizarea de experimente care să verifice ipotezele și, dacă experimentul zice altfel, atunnci se fac noi ipoteze.
Așa vezi faptul că mii de ani al rând lumina era considerată ba particulă, ba undă până s-a aflat, în secolul XX, că are ambele caracteristici.
Este demn de menționat aici rolul eșecului în știință. Mulți consideră ce trebuie subliniate doare succesele, dar eșecurile sunt cele care pun teoriile la test și sunt cele care creează un pavaj pentru avansurile științei.
Azi știința a ajuns la un aemenea nivel încât s-a inventat termenul de citizen science pentru a explica modul în care oamenii simpli, pasionați de știință pot ajuta cercetătorii din fiecare domeniu.
Revenim la lumină.
Abia prin 1847 Michael Faraday a făcut legatura dintre lumină și radiația electromagnetică. El a demonstrat faptul că polarizarea luminii se schimbă atunci cănd lumina trece pralel cu câmpul magnetic printr-un dielectric
Pornind de la ipoteza lui Farday, la nici 30 de ani distanța James Clerk Maxwell a publica, în 1871 un Tratat despre Electricitate și Magnetism în care erau deja prezentate celeberele formule ale lui Mawell. În acest fel el a demonstrat, matematic, faptul că Faraday avea dreptate și că lumina este o undă electromagnetică.
Pentru a face o paranteză, ideea de “câmp” are încorporată în ea și noțiunea de viteza finită la care se poate transmite o forță iar ea este exact viteza luminii. Termenul de câmp a fost creat prima dată de Faraday în 1849. Maxwell a demonstrat că undele din aceste câmpuri, adică electric și magnetic, se transmit cu viteză finită, adică c. Câmpurile din lumea fizicii sunt considerate entități de sine stătătoare și fizica vorbește de câmp gravitațional, electric, magnetic, tensorul metric al lui Einstein din Teoria Generală a Relativității. Mecanica cuantică presupune existența unui câmp cuantic în care particulele sunt excitații ale acestui câmp.
Mai mult el a demonstrat, prin acele ecuații ca viteza luminii este foarte aproape de ceea ce măsurase Leon Foucault, adică 298 000 +/- 500 km/s. Azi știm că viteza luminii este exact 299 792,458 km/s. De fapt, definiția metrului este făcută, din 1983 încoace, în legatură directa cu viteza luminii, adică metru este distanța parcursă de lumină în 1/299 792 458 secunde.
Ca o paranteză, de ceva decenii se încearcă redefinirea unitătilor de măsură fundamentale care să depindă numai de constante fizice, nu de prototipuri ca cele din Paris. Metrul are definiție nouă, dar la fel are și secunda, respectiv o secundă este timpul în care au loc 9,192,631,770 perioade de radiatie corespunzătoare tranzitiei dintre două nivele hiperfine ale stării de bază ale atomului de cesiu-133.
În 900 Max Planck vorbea despre cuante cand explica black body radiation iar in 1905 Eintein a dus conceptul de cuanta mai departe și a zis că lumina este un corpusul, numit foton care poate arunca electronii din atomi. A fost creat conceptul de efect fotoelectric explicat de Einstein.
Tehnologii moderne
Femtocamera, alser, scannere, cititor de amprentă, validarea monezilor în automate, etc.
Întrebarea săptămânii: de ce este cerul albastru?
În al doilea video făcut pe canalul de YouTube al Tehnocultura Prof. Dr. Crețu Nicolae, care predă la Universitatea Transilvania din Brasov, explică de ce culoarea cerului este albastră ziua.
Voi reda ceea ce am scris la vremea respectivă pe Tehnocultura.ro legat de culoarea cerului.
Într-un articol mai vechi am aflat că cerul pe Marte este albastru atunci când nu este poluat de praf. Acest lucru m-a determinat să aflu de ce este cerul albastru pe planeta noastră. Cerul este albastru pentru că difuzia Rayleigh a luminii care face ca lumina albastră să fie răspândită peste tot în atmosferă iar culorile roșu și galben ajung la sol.
Cel care ne povestește despre aceste fenomene este nimeni altul decât domnul Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.
În momentul în care lumina de la Soare ajunge în atmosfera terestră lumina albastră este reflectată peste tot în atmosferă de către atomii de oxigen și azot. Aceștia sunt mult mai mici ca dimensiune decât lungimea de undă a luminii și de aceea doar lumina albastră, cea cu lungimea de undă cea mai mică, este difuzată în aer.
Lumina galbenă și cea roșie nu sunt difuzate, ele fiind mult mai mari decât lumina albastră și ajung astfel la nivelul solului. Din acest motiv noi vedem Soarele ca fiind galben-portocaliu, deși acesta emite unde electromagnetice în întregul spectru și este, astfel, alb ca și culoare.
Atunci când Soarele este la apus noi îl vedem roșu ori galben tot datorită difuziei Rayleigh (se citește “rei-lii”) pentru că, în acest caz, lumina galbenă și roșie este difuzată de particule mult mai mari decât lungimile lor de undă. Este vorba aici de particule de praf din apropierea scoarței terestre.
De la Ask A Mathematician am aflat pentru prima oară că cerul este albastru pe Marte. Vezi în poza de mai jos, făcută de misiunea Viking 1, pe Marte, în august 1976:
În filmul de mai sus se vorbește și de efectul Tyndall, descoperit de John Tyndal în anul 1959. Legea Tyndall ne spune că putem vizualiza traiectul luminii într-o cameră întunecată în care intră lumina printr-un orificiu pulverizând particule fine în aerul din cameră.
Tot astfel vedem razele de lumină ziua, când facem praf prin casă.
Află mai multe despre Univers prin Fizică la Tehnocultura pe YouTube.
Minutul de tehnologie
– Tom’s Hardware: cele mai bune monitoare pentru aprilie 2016
– Tom’s Hardware: cele mai bune plăci de baza pentru luna aprilie 2016
– Leo Laporte discută despre cum să rezolvi probleme în calculatorul tau și despre LiFi
– TechCrunch: cum te aperi de valul de ransomware care se abate asupra utilizatorilor de internet?:
Most ransomware can be detected through a set of shared behavioral characteristics. Attempts at deleting Windows Shadow Copies, disabling Startup Repair or stopping services such as WinDefend and BITS are telltale signs of ransomware work.
și
Aside from Sentinel One, other big players such as TrendMicro, Cisco and Kaspersky Labs are also offering behavior-based security tools.
și
One of the methods ransomware developers use to evade detection is to force their tool to remain in a dormant state while it is under examination by security tools.
– TechDirt podcast: de ce avem, oare, granițe pe internet? De obicei se aplică legea din SUA pentru o mulțime de servicii. Geoblocking.
– TWIS: arheologia spațială ajută la detectarea unor noi locuințe ale vikingilor pe teritoriul Americii de Nord
– Sixty Symbols: polul sud geografic se schimbă în fiecare an datorită mișcării calotei glaciale. Noul Pol Sud geografic este la 10 metri distanța de vechiul punct
– Scientia: Studiu: radiaţie rezultată în urma anihilării materiei întunecate
–
Știri din lumea științei
– BBC News: era dinozaurilor era deja în declin cu 50 de milioane de ani înainte de impactul cu asteroidul
– The Guardian podcast: canabisul nu este într-atât de util pe cum se zice. Nu degeaba a fost înterzis în anumite părți ale lumii
– The Naked Scientist podcast: ce s-a întâmplat cu inima lui Tutankhamun. Egiptenii îl vedeau pe Tutankamun drept Osiris, iar Osiris a avut inima îngropată în alt loc, deci Tutankamun nu avea nevoie de inimă pentru a fi îngropat (extra link) + Mamele gravide cu băieți nu știau că estrogenul din deietilbestrol ajunge în băieți, lucru ce determina schimbări morfologice neașteptate
–
Despre ce se mai discută în lumea pseudoștiinței?
Bonus
– Compound Chem: care este cursul apei de la râu, la rezervor la robinetele noastre?
– Universe today: Ce este în afara Universului?
– Universe today: cum teraformăm lunile planetei Jupiter: Europa – ok (apă), Ganimede – ok (apă), Io – no (toxic, lavă), Callisto – no (departe)
– “Blasfemie” în Londra: să stai pe dreapta și pe stânga pe scarile rulante din stația Holborn
– Today I Found Out: Cum se scarpină astronauții când au plimbări prin spațiu în costumul special?
– Video: viața Terra are o vârstă apropiată de cea a planetei pe care suntem: 4,5 miliarde de ani Terra, viața 4,1 miliarde de ani
– It’s OK to be smart: Ești mai deștept decât un mucegai mâzgos?
– Brainstuff: are boala un miros? Dap. Câinii sunt folosiți pentru a descoperi cancerul de prostată sau boala lui Parkinson
–
Vizitează
– Tehnocultura pe Facebook
– Grupul știința pe Facebook și Știința pe Facebook
– Grupul Știința, candelă în întuneric
– Grupul Pseudoștiința pe Facebook
