Lokalizácia (fyzika)
Základnou myšlienkou modernej vedy je lokalizácia, nájdenie alebo určenie miesta, kde sa niečo nachádza. Vo fyzike, aby sme mohli povedať, čo znamená "lokalizovať" alebo "lokalizácia", musíme zrozumiteľne vysvetliť, ako vykonávame prácu lokalizácie niečoho.
Pri veciach našej veľkosti zvyčajne používame dva počiatočné body, ktoré každý pozná, a potom meriame od týchto bodov k veci, ktorej chceme určiť polohu. Môžeme začať Plymouthskou skalou a Blarneyským kameňom. Potom by sme mohli povedať: "Loď kapitána Smitha je vzdialená 1400 míľ od Plymouth Rock a smeruje k Blarney Stone." Alebo v inom prípade by sme mohli povedať: "Loď kapitána Jonesa nájdeme tak, že nakreslíme čiaru od Plymouth Rock k Blarney Stone, nájdeme bod 700 míľ pozdĺž tejto čiary od Plymouth Rock, po dosiahnutí tohto bodu od Plymouth Rock odbočíme o 90° doľava a potom prejdeme ďalších 90 míľ.
Ak máme nejaký dobrý spôsob, ako poznať smer kompasu, môžeme povedať niečo ako: "Choďte tri míle severne od tamtej veľkej bielej skaly a potom choďte dve míle východne od tohto bodu. Tam som našiel zlato."
Zistiť polohu niečoho sa zvyčajne robí tak, že to niekde vidíme, počujeme, cítime atď. Niekedy vieme, kde sa niečo nachádza, keď sa pozrieme na fotografiu, nájdeme to pomocou radaru alebo sonarom.
Je oveľa ťažšie nájsť elektrón, fotón alebo čokoľvek iné, čo je približne také malé. Môžeme skonštruovať zdroj svetla, ktorý v jednom okamihu vytvorí len jeden fotón. Zdroj svetla môžeme namieriť na kúsok fotografického filmu, nechať zdroj svetla vytvoriť jeden fotón a potom fotografický film vyvolať. Ak by sme mali veľmi citlivý fotografický film, ktorý by sa dal stmaviť iba jedným fotónom, potom by sme našli malú škvrnku striebra v mieste, kde fotón skončil. Atóm striebra je oveľa väčší ako fotón, takže by bolo trochu nejasné, kde fotón skončil, ale ľudia by sa pravdepodobne zhodli na tom, že fotón musel skončiť niekde v terčíku vytvorenom atómom striebra. Jediné, čo však môžeme povedať, je, že fotón sa musel nachádzať v tomto bode, keď ukončil svoju existenciu. Keď fotón pohltí elektrón, odovzdá mu svoju energiu a zanikne. Takže keď sa nakrátko ocitol na nejakom určitom mieste, okamžite stratil všetok svoj pohyb.
Ďalším spôsobom, ako lokalizovať fotón, je prinútiť ho prejsť malým miestom. Ak vieme, kedy zdroj svetla vyšle fotón, a poznáme rýchlosť svetla, môžeme vedieť, kedy musí prechádzať cez otvor v doske umiestnenej v strede jeho cesty k filmu. Postupne sa môžeme čoraz viac približovať k zisteniu, kde presne sa nachádza uprostred svojho letu. Dráha, po ktorej sa odtiaľ vydá, sa však postupne stáva divokou. Je to preto, že keď fotón prechádza takýmto otvorom, dochádza u neho k difrakcii.
Otázky a odpovede
Otázka: Aká je základná myšlienka modernej vedy?
Odpoveď: Základnou myšlienkou modernej vedy je akt lokalizácie niečoho alebo nájdenie a definovanie polohy niečoho.
Otázka: Ako všeobecne lokalizujeme veci o našej veľkosti?
Odpoveď: Vo všeobecnosti používame dva počiatočné body, ktoré každý pozná, a potom meriame od týchto bodov k veci, ktorej chceme určiť polohu.
Otázka: Ako môžeme zistiť polohu lode?
Odpoveď: Môžeme povedať: "Loď kapitána Smitha je 1400 míľ od Plymouth Rock a smeruje k Blarneyho kameňu." Alebo v inom prípade by sme mohli povedať: "Loď kapitána Jonesa nájdeme tak, že nakreslíme čiaru od Plymouth Rock k Blarney Stone, nájdeme bod vzdialený 700 míľ po tejto čiare od Plymouth Rock, po dosiahnutí tohto bodu od Plymouth Rock odbočíme o 90° doľava a potom prejdeme ďalších 90 míľ. Ak máme nejaký dobrý spôsob, ako poznať smer kompasu, môžeme povedať niečo ako: "Choďte tri míle severne od tamtej veľkej bielej skaly a potom choďte dve míle východne od tohto bodu. Tam som našiel zlato."
Otázka: Ako lokalizujete malé objekty, ako sú elektróny alebo fotóny?
Odpoveď: Lokalizovať elektrón alebo fotón je oveľa ťažšie ako lokalizovať väčšie objekty. Jedným zo spôsobov, ako ich lokalizovať, by bolo skonštruovať zdroj svetla, ktorý vydáva vždy len jeden fotón, a zamieriť ho na fotografický film; ak by sa použil veľmi citlivý fotografický film, ktorý by sa dal stmaviť len jedným fotónom, potom by sa na striebre objavila malá škvrnka, kde skončil. Iný spôsob by bol, keby prešiel malým miestom; keď vieme, kedy zdroj svetla vyšle fotón a jeho rýchlosť, vieme, kedy musí prejsť spomínaným otvorom na svojej ceste k fotografickému filmu.
Otázka: Čo sa stane, keď sú fotóny absorbované elektrónmi?
Odpoveď: Keď sú fotóny absorbované elektrónmi, odovzdajú svoju energiu elektrónu a zmiznú. Takže keď sa nakrátko ocitnú na nejakom určitom mieste, okamžite stratia všetok pohyb.
