Физиката е най-основната от всички науки, а ако гледаме на откритията, които водят до промени в живота ни, това може да се окаже нещо наистина страхотно. Преди Галилей и Нютон да бяха започнали да ни разкриват тайните на Вселената, нашето разбиране за околния свят беше много малко.
Не е имало научно правдоподобно обяснение за явленията в нощното небе и за всяка сила на природата. Или ако трябва да обясним това на някой геймър, хората са участвали в „Игра на Тронове“ („Game of Thrones“), но без магии, дракони и зомбита. Днес използваме силата на науката физика, за да получим отговори на много от тайните на съществуването, и с това знание, човешката раса е постигнала невероятни неща.
От електрическия ток и индустриалната революция до отключването на тайните на звездите, физиката е била източник на технологии, които днес ни съпътстват и в 21 век. От Tech Radar ни предлагат информация за научните открития, които направиха възможна появата на смартфоните.
1. Трите закона за движението на Нютон
Преди Исак Нютон, разбирането на човечеството за това как обектите се преместват във Вселената е идвало от древните гърци. На въпроса „Защо обектите падат на земята?“ Аристотел отговарял, „Защото копнеят да бъдат обединени със земята“.
Трите закона на движението на Нютон в крайна сметка стимулират индустриалната революция през 18 и 19 век. Машините били управлявани в съответствие с добре дефинирани и разбрани закони. Парните локомотиви, фабриките и машините били замислени и проектирани така, че да използват Нютоновата наука.
Неговите закони имат ключова роля в изграждането на първите небостъргачи – вторият закон може да се използва за изчисляване на всички сили, действащи върху всеки квадратен сантиметър от всяка една отделна тухла. Третият закон, междувременно, е от ключово значение за разбирането на реактивното задвижване, което все още е единственото ни средство за проучванията в космоса.
2. Закон на Фарадей
Ако гравитацията е първата сила на вселената, която човечеството е усвоило, второто нещо е единната сила на електричеството и магнетизма, известна като електромагнетизъм. От хилядолетия хората са наблюдавали с ужас гръмотевичните бури като древните цивилизации са вярвали, че те са пращани от ядосани, подли богове.
Майкъл Фарадей има основен принос за съвременната цивилизация чрез това, което стана известно като Закон на Фарадей – откритието на индукцията. По същество, това е осъзнаването, че ако поставите проводник в магнитно поле и го преместите, магнитното поле ще принуди електроните в проводника да създадат електрически ток.
Така започва електрическата революция, която води до промяна във всички аспекти на човешкия живот. Тя позволи на Никола Тесла да изобрети крушките и да овладее силата на осветлението. След това бяха създадени електрическите джаджи и телефонията, която позволи комуникацията на дълги разстояния под формата на телеграми и по-късно телефони
3. Уравненията на Максуел
Майкъл Фарадей не успял да развие напълно и да завърши работата си с електричеството и магнетизма, затова Джеймс Кларк Максуел през 1862 година прави може би най-важното откритие в цялата наука.
Уравненията на Максуел описва връзката между електричеството и магнетизма на езика на математиката. Той изчислил скоростта на електромагнитните вълни и за учудване на всички, тя се оказала същата като скоростта на светлината. Максуел осъзнава, че това не е случайно, и че самата светлина е вибрираща електромагнитна вълна. Така става възможна появата на ренгеновите апарати и скенерите.
4. Вторият закон на термодинамиката
Вторият закон на термодинамиката, наричан още „Закон за ентропията“ е един от основните принципи в термодинамиката и е изразен най-пълно от французина Сади Карно през 1824 година.
Според него, с течение на времето, разликите в температурата и другите видове енергия винаги ще намалее до състояние на термодинамично равновесие. Друга формировка на закона гласи, че ентропията на една затворена система, която не се намира в равновесие, нараства с времето, като достига максималната си стойност при достигане на равновесие. Разбирането на тези физични процеси доведе до изобретяването на технологиите за охлаждане. Без охлаждане, щяхме да сме без прясна храна и трансплантации на органи. На същия принцип е и охлаждането на горещите микрочипове в нашите компютри.
5. Атомната теория
Нашето разбиране за основните градивни елементи на материята – атомите – доведе до идването на технологичната ера и до ерата на компютрите. Безспорно най-въздействащо изобретение от тази наука е бил транзисторът в началото на 20 век. Без транзистори, нямаше да имаме компютри, смартфони или други електрически устройства.
6. Квантовата теория
Квантовата механика е област от фундаменталната физика, описваща поведението на микроскопичните частици. Без тези познания сателитната навигация нямаше да съществува. Глобалната позиционираща система има способност да покаже с точност до една милиардна от секундата информация за положението на един обект. За да бъде това възможно се използват атомни часовници.
Без квантовта теория не биха съществували и Blu-ray плейърите. Лазерите вътре в тях също са продукт на квантовата наука. Те работят чрез стимулиране на електрони в орбита около атом в газ, които след това се отделят под формата на фотони на светлината. Това обаче както знаем далеч не е единственото приложение на лазерите в съвременния свят.
Въпреки че днес се възползваме от квантовата физика, тя все още крие много тайни от нас. Ще дойде време, когато хората на бъдещето ще поглеждат назад към нашето разбиране за вселената и ще се смеят на това колко малко сме знаели. В основата на квантовата механика е контра-интуитивната идея, че субатомните частици могат да бъдат на повече от едно място по едно и също време. Този основен закон на природата се използва за проектиране на квантовите компютри – компютри, които са по-мощни от един лаптоп.
Днешните компютри използват битовете под формата на нули и единици, квантовите процесори използват квантови бита (кубити), които могат да бъдат 1-ци и 0-ли и всичко останало, по едно и също време.
Така че, когато търси отговор на един проблем, компютрите не опитват възможните отговори последователно (което може да отнеме един милион години), а изчисляват всички възможни отговори наведнъж и избират най-добрия.
Постиженията в бъдеще в тази област могат да бъдат наистина главозамайващи. В момента банки и разузнавателни агенции вече използват квантово криптиране, но технологията има много повече приложения.
