Местоположение (физика)
Акт нахождения чего-либо, нахождения или определения местоположения чего-либо - это основная идея современной науки. В физике, чтобы сказать, что означает "найти" или "местоположение", мы должны объяснить с помощью ясной беседы, как мы делаем работу по обнаружению чего-либо.
Для вещей нашего размера мы обычно используем две начальные точки, о которых все знают, а затем мы измеряем от этих точек до вещи, которую мы хотим дать местоположение. Мы можем начать с Плимутского камня и Бларни Стоуна. Затем мы могли бы сказать: "Корабль капитана Смита находится в 1400 милях от Плимутской скалы в направлении Бларни Стоуна". Или, в другом случае, можно сказать: "Корабль Капитана Джонса можно найти, проведя линию от Плимутской скалы до Бларни Стоуна, найдя точку в 700 милях вдоль этой линии от Плимутской скалы, повернув налево на 90°, достигнув этой точки от Плимутской скалы, а затем пройдя еще 90 миль".
Если у нас есть какой-нибудь хороший способ знать компасные направления, мы можем сказать что-то вроде: "Идите в трех милях к северу от вон той большой белой скалы, а затем идите в двух милях к востоку от этой точки". Вот куда я положил золото".
Поиск местонахождения чего-либо обычно осуществляется путем наблюдения где-то, слышания где-то, ощущения где-то и т.д. Иногда мы знаем, где что-то находится, глядя на фотографию, находя ее с помощью радара или прослушивая с помощью гидролокатора.
Гораздо труднее найти электрон, фотон или что-то еще в этом маленьком размере. Мы можем построить источник света, который делает только один фотон за раз. Мы можем направить источник света на кусок фотографической пленки, пусть источник света сделает один фотон, а затем разработать фотографическую пленку. Если бы у нас была очень чувствительная фотопленка, которую можно было бы затемнить только одним фотоном, то мы бы нашли крошечный клочок серебра, в котором и оказался фотон. Атом серебра намного больше атома серебра, поэтому было бы неясно, где находится фотон, но люди, наверное, согласились бы с тем, что фотон должен был оказаться где-то в пределах мишени, образованной атомом серебра. Однако, все, что мы можем сказать, это то, что фотон должен был находиться в том месте, где он закончил свое существование. Когда фотон поглощается электроном, он дает свою энергию электрону и исчезает. Так что, когда он ненадолго оказался в каком-то определенном месте, он сразу же потерял все свое движение.
Другой способ найти фотон - заставить его пройти через небольшое место. Зная, когда источник света посылает фотон, и зная скорость света, мы можем знать, когда он должен пройти через отверстие в пластине положить в центре своего пути к фильму. Постепенно мы можем все ближе и ближе узнать, где именно он находится в середине своего полета. Однако путь, который он пройдет оттуда, постепенно становится диким. Это происходит потому, что когда фотон проходит через такую дыру, он испытывает дифракцию.
Вопросы и ответы
Вопрос: Какова основная идея современной науки?
О: Основная идея современной науки - определить местоположение чего-либо или найти и определить положение чего-либо.
В: Как мы обычно находим вещи в нашем размерном ряду?
О: Обычно мы используем две начальные точки, которые все знают, а затем измеряем от этих точек до объекта, которому мы хотим присвоить местоположение.
Вопрос: Как мы можем найти местоположение корабля?
О: Можно сказать: "Корабль капитана Смита находится в 1400 милях от Плимутской скалы, направляясь к Бларни Стоун". Или в другом случае мы можем сказать: "Корабль капитана Джонса можно найти, если провести линию от Плимутской скалы до Бларни Стоун, найти точку в 700 милях по этой линии от Плимутской скалы, повернуть на 90° влево, достигнув этой точки от Плимутской скалы, а затем пройти еще 90 миль. Если мы хорошо знаем направления по компасу, мы можем сказать что-то вроде: "Пройдите три мили на север от вон той большой белой скалы, а затем две мили на восток от этой точки. Вот куда я положил золото".
Вопрос: Как Вы определяете местонахождение маленьких объектов, таких как электроны или фотоны?
О: Определить местонахождение электрона или фотона гораздо сложнее, чем местонахождение более крупных объектов. Один из способов определить их местонахождение - это создать источник света, который производит только один фотон за раз, и направить его на фотопленку; если Вы используете очень чувствительную фотопленку, которая может быть затемнена только одним фотоном, то на месте серебра останется крошечное пятнышко. Другим способом было бы заставить его пройти через небольшое отверстие; зная, когда источник света испускает фотон и его скорость, мы можем знать, когда он должен пройти через это отверстие на пути к фотопленке.
Вопрос: Что происходит, когда фотоны поглощаются электронами?
Ответ: Когда фотоны поглощаются электронами, они отдают свою энергию электрону и исчезают. Поэтому, как только они на некоторое время задерживаются в определенном месте, они сразу же теряют всякую подвижность.
