Εντοπισμός (Φυσική)

Η πράξη του εντοπισμού κάποιου σημείου, της εύρεσης ή του προσδιορισμού της θέσης κάποιου σημείου, αποτελεί βασική ιδέα της σύγχρονης επιστήμης. Στη φυσική για να πούμε τι σημαίνει "εντοπίζω" ή "θέση", πρέπει να εξηγήσουμε με σαφήνεια πώς κάνουμε τη δουλειά του εντοπισμού κάποιου πράγματος.

Για πράγματα που αφορούν το μέγεθός μας, χρησιμοποιούμε γενικά δύο σημεία εκκίνησης που όλοι γνωρίζουν, και στη συνέχεια μετράμε από αυτά τα σημεία μέχρι το πράγμα που θέλουμε να δώσουμε μια θέση. Μπορεί να ξεκινήσουμε με τον βράχο του Πλύμουθ και την πέτρα Μπλάρνεϊ. Θα μπορούσαμε τότε να πούμε: "Το πλοίο του καπετάνιου Σμιθ απέχει 1400 μίλια από τον βράχο του Πλύμουθ και πηγαίνει προς την πέτρα Μπλάρνεϊ". Ή, σε μια άλλη περίπτωση, θα μπορούσαμε να πούμε: "Το πλοίο του καπετάνιου Τζόουνς μπορεί να βρεθεί χαράσσοντας μια γραμμή από τον βράχο Πλύμουθ προς την πέτρα Μπλάρνεϊ, βρίσκοντας ένα σημείο 700 μίλια κατά μήκος αυτής της γραμμής από τον βράχο Πλύμουθ, κάνοντας μια αριστερή στροφή 90° όταν φτάσει σε αυτό το σημείο από τον βράχο Πλύμουθ και στη συνέχεια ταξιδεύοντας επιπλέον 90 μίλια.

Αν έχουμε κάποιον καλό τρόπο να γνωρίζουμε τις κατευθύνσεις της πυξίδας, μπορούμε να πούμε κάτι σαν: "Πηγαίνετε τρία μίλια βόρεια από εκείνο τον μεγάλο λευκό βράχο εκεί πέρα και μετά πηγαίνετε δύο μίλια ανατολικά από αυτό το σημείο. Εκεί έβαλα το χρυσό".

Η εύρεση της τοποθεσίας κάποιου πράγματος γίνεται συνήθως με το να το δούμε κάπου, να το ακούσουμε κάπου, να το αισθανθούμε κάπου κ.λπ. Μερικές φορές γνωρίζουμε πού βρίσκεται κάτι κοιτάζοντας μια φωτογραφία, εντοπίζοντάς το με το ραντάρ ή εντοπίζοντάς το με το σόναρ.

Είναι πολύ πιο δύσκολο να εντοπίσουμε ένα ηλεκτρόνιο, ένα φωτόνιο ή οτιδήποτε άλλο τόσο μικρό. Μπορούμε να κατασκευάσουμε μια πηγή φωτός που παράγει μόνο ένα φωτόνιο κάθε φορά. Μπορούμε να στοχεύσουμε την πηγή φωτός σε ένα κομμάτι φωτογραφικού φιλμ, να αφήσουμε την πηγή φωτός να παράγει ένα φωτόνιο και στη συνέχεια να εμφανίσουμε το φωτογραφικό φιλμ. Αν είχαμε ένα πολύ ευαίσθητο φωτογραφικό φιλμ που θα μπορούσε να σκουρύνει μόνο με ένα φωτόνιο, τότε θα βρίσκαμε μια μικροσκοπική κηλίδα αργύρου εκεί όπου κατέληξε το φωτόνιο. Ένα άτομο αργύρου είναι πολύ μεγαλύτερο από ένα φωτόνιο, οπότε θα υπήρχε κάποια ασάφεια σχετικά με το πού κατέληξε το φωτόνιο, αλλά οι άνθρωποι πιθανότατα θα συμφωνούσαν ότι το φωτόνιο πρέπει να κατέληξε κάπου μέσα στο στόχο που σχηματίζεται από το άτομο αργύρου. Ωστόσο, το μόνο που μπορούμε να πούμε είναι ότι το φωτόνιο πρέπει να βρισκόταν σε εκείνο το σημείο όταν τερμάτισε την ύπαρξή του. Όταν ένα φωτόνιο απορροφάται από ένα ηλεκτρόνιο, δίνει την ενέργειά του στο ηλεκτρόνιο και εξαφανίζεται. Έτσι, όταν βρέθηκε για λίγο σε κάποιο συγκεκριμένο σημείο, έχασε αμέσως όλη του την κίνηση.

Ένας άλλος τρόπος για να εντοπίσουμε ένα φωτόνιο είναι να το κάνουμε να περάσει μέσα από ένα μικρό μέρος. Γνωρίζοντας πότε η φωτεινή πηγή στέλνει ένα φωτόνιο και γνωρίζοντας την ταχύτητα του φωτός, μπορούμε να ξέρουμε πότε πρέπει να περάσει από μια τρύπα σε μια πλάκα που τοποθετείται στο κέντρο της διαδρομής του προς το φιλμ. Μπορούμε σταδιακά να πλησιάζουμε όλο και περισσότερο στο να βρούμε πού ακριβώς βρίσκεται στο μέσο της πτήσης του. Ωστόσο, η πορεία που θα ακολουθήσει από εκεί και πέρα γίνεται προοδευτικά άγρια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν ένα φωτόνιο περνάει μέσα από μια τέτοια οπή, υφίσταται διάθλαση.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Ποια είναι η βασική ιδέα της σύγχρονης επιστήμης;

Ε: Πώς εντοπίζουμε συνήθως τα πράγματα στο δικό μας μέγεθος;

Ε: Πώς μπορούμε να βρούμε τη θέση ενός πλοίου;

Ερ: Πώς εντοπίζετε μικρά αντικείμενα όπως τα ηλεκτρόνια ή τα φωτόνια;

Ερ: Τι συμβαίνει όταν τα φωτόνια απορροφώνται από τα ηλεκτρόνια;

Αναζήτηση με γράμμα