miniatura|Paradoxul frunzei de ceai este fenomenul prin care frunzele de ceai dintr-o ceașcă migrează spre centrul și fundul acesteia după agitare, în loc să fie împinse spre margini, așa cum s-ar aștepta într-o centrifugă. Un paradox fizic este o contradicție aparentă în descrierile fizice ale universului. În timp ce multe paradoxuri fizice au o rezolvare acceptată, altele rămân nerezolvate și pot indica limite sau defecte ale teoriilor științifice. În fizică, ca și în celelalte științe, și paradoxurile sunt considerate consecințe ale erorilor sau ale incompletitudinii modelelor, deoarece se presupune că realitatea este coerentă; această presupunere este însă de natură filosofică. Atunci când, ca în cazul mecanicii cuantice și al teoriei relativității, ipotezele existente despre realitate s-au dovedit insuficiente, rezolvarea a constat de obicei în reformularea cadrului teoretic pentru a integra noile dovezi într-un mod coerent.

Paradoxuri legate de ipoteze false miniatura|Paradoxul gemenilor ilustrează natura neabsolută a timpului. Anumite paradoxuri fizice contrazic intuiția de bun simț privind situațiile fizice. În unele cazuri, aceasta se datorează faptului că descrie corect fenomene în regimuri mult îndepărtate de experiența cotidiană. De exemplu, relativitatea specială a generat două paradoxuri clasice: paradoxul gemenilor și . Ambele sunt experimente de gândire care pun sub semnul întrebării concepțiile intuitive despre timp și spațiu. În aceste situații, efectele de dilatare a timpului și de contracție a lungimii conduc la rezultate aparent contradictorii. Postulatul fundamental al relativității restrânse, conform căruia viteza luminii este în toate cadrele de referință, implică faptul că noțiuni precum simultaneitatea și nu mai sunt aplicabile în mod universal.

Un alt paradox asociat relativității este , care pare să descrie două cadre de referință ireconciliabile. În acest caz, problema este corect formulată în relativitatea specială, dar, deoarece implică obiecte și fluide cu masă, trebuie luate în considerare și efectele relativității generale. Ținând cont de ipotezele corecte, rezolvarea reafirmă principiul echivalenței.

constă în faptul că, contrar așteptărilor naive, cantitatea de radiație eliminată dintr-un fascicul în este egală cu dublul ariei secțiunii transversale. Aceasta se explică prin existența a două procese distincte — absorbția și difracția — care contribuie în mod egal.

Un alt exemplu este paradoxul lui Gibbs din mecanica statistică, care produce o contradicție aparentă în calculul entropiei amestecului. Dacă nu se ia în considerare corect faptul că particulele dintr-un gaz ideal sunt indistinguibile, entropia rezultată nu mai este o , așa cum ar trebui.

Paradoxul lui Olbers arată că un univers infinit și uniform populat cu stele ar trebui să conducă la un cer nocturn la fel de luminos ca suprafața unei stele. Întunericul cerului observat poate fi explicat prin invalidarea uneia sau mai multor ipoteze inițiale. Paradoxul a fost folosit pentru a argumenta împotriva unui univers omogen și izotrop infinit, deși există și alte rezolvări posibile.

constă în faptul că, în anumite condiții, apa caldă poate îngheța mai repede decât apa rece, deși trece prin aceleași temperaturi intermediare. Acest fenomen nu contrazice , ci rezultă din efecte complexe. Presupunerea că doar temperatura determină viteza de îngheț este incompletă.

Paradoxuri legate de idealizări matematice nefizice stanga|miniatura|240x240px|Singularitatea gravitațională infinit de densă asociată Big Bangului este un exemplu de paradox fizic. Un tip frecvent de paradox apare din utilizarea idealizărilor matematice, precum sursele punctiforme, care descriu bine fenomenele la scară mare, dar eșuează la scară microscopică. Aceste situații sunt adesea comparate cu paradoxurile lui Zenon, legate de natura și a infinitului în spațiu și timp. De exemplu, câmpul electric al unei sarcini punctiforme devine infinit în punctul în care se află sarcina. Această dificultate este tratată formal prin utilizarea funcției delta Dirac, care permite calcule consistente fără a descrie explicit comportamentul la scară infinitezimală. O teorie mai completă, electrodinamica cuantică, elimină necesitatea unor astfel de idealizări.

O situație similară apare în relativitatea generală, unde singularitățile gravitaționale (de exemplu, în soluția Schwarzschild) indică limitele teoriei. Se presupune că o teorie a gravitației cuantice va rezolva aceste probleme. În mod similar, starea inițială a universului în cadrul Big Bang nu este descrisă adecvat fără o astfel de teorie.

Un alt exemplu este din mecanica fluidelor, conform căruia un flux ideal (incompresibil, inviscid și irotațional) nu exercită rezistență la înaintare asupra unui corp. Aceasta contrazice observațiile reale, dar rezultă din ipoteze idealizate; introducerea straturilor limită rezolvă discrepanța.

Paradoxurile mecanicii cuantice Un set important de paradoxuri este legat de rolul observatorului în mecanica cuantică, printre care:

paradoxul EPR Pisica lui Schrödinger

Aceste experimente de gândire folosesc principiile mecanicii cuantice pentru a genera situații aparent contradictorii.

În cazul pisicii lui Schrödinger, paradoxul constă în faptul că un sistem este descris ca fiind într-o de stări macroscopice („vie” și „moartă”) până la efectuarea unei măsurători.

În cazul paradoxului EPR, inseparabilitatea cuantică pare să permită corelații instantanee între particule, ceea ce pare să contrazică relativitatea specială. În realitate, aceste paradoxuri apar din interpretări incorecte ale teoriei.

Paradoxurile cauzalității Paradoxurile legate de cauzalitate includ paradoxul bunicului, care apare în scenarii de călătorie în timp. Diverse soluții propuse includ principiul auto-consistenței și ipoteza multiversului.

Un alt exemplu este paradoxul lui Loschmidt, care pune problema reconcilierii dintre reversibilitatea microscopică și creșterea macroscopică a entropiei. Deși oferă o explicație parțială, problema fundamentală a săgeții timpului rămâne deschisă.

Paradoxurile observaționale Acestea apar atunci când observațiile nu pot fi explicate complet de teoriile existente. Exemple includ materia întunecată, energia întunecată, , , paradoxul morții termice și paradoxul Fermi.

Note

Bibliografie

Vezi și Listă de paradoxuri

Legături externe Întrebări frecvente privind fizica Usenet de John Baez Călătoria în timp și fizica modernă

Categorie:Filozofia fizicii