Fyzika Star Treku Igor Jex FJFI ČVUT v Praze

Prezentace na téma: "Fyzika Star Treku Igor Jex FJFI ČVUT v Praze"— Transkript prezentace:

1 Fyzika Star Treku Igor Jex FJFI ČVUT v Praze
Sci-fi and physics Fyzika Star Treku Igor Jex FJFI ČVUT v Praze

2 Svět budoucnosti

3 Star Trek (1966,1973,1987,1993,1995, 2001)

4 Nový domov

5 Star Trek historie – jeden obrázek

6 a další …

7 Co nás fascinuje Cestování na (skutečně) dlouhé vzdálenosti
Manipulace s látkou Manipulace s informací

8 Communicator Tricoder Universal translator VISOR
Co už máme – skutečně! Communicator Tricoder Universal translator VISOR

9 Co už máme – skutečně? Holodeck Transporter Replicator Cloaking device

10 Co nemáme – asi nikdy! Warp pohon Cestování zpět v čase Oživování

11 Typické vzdálenosti I

12 Typické vzdálenosti II

13 Typické hustoty Entity ρ (kg/m3) Notes Interstellar medium 10E-20
Assuming 90% H, 10% He; variable T The Earth 5,5-5.3 Mean density The Inner Core of the Earth 13,000 Approx.; as listed in Earth White dwarf star 10E+8 Approx.[11] Neutron star 10E+17 Atomic nuclei 2.3E+17 Does not depend strongly on size of nucleus[12] Black hole 4E+17 Mean density inside the Schwarzschild radius of an Earth-mass black hole (theoretical)

14 Communicator

15 Display technology

16 Display technology

17 Tricoder The standard tricorder is a general-purpose device used primarily to scout unfamiliar areas, make detailed examination of living things, and record and review technical data. The medical tricorder is used by doctors to help diagnose diseases and collect bodily information about a patient; the key difference between this and a standard tricorder is a detachable hand-held high-resolution scanner stored in a compartment of the tricorder when not in use. The engineering tricorder is fine-tuned for starship engineering purposes. There are also many other lesser-used varieties of special-use tricorders. The word "tricorder" is a portmanteau of "tri-" and "recorder", referring to the device's three default scanning functions: GEO (geological), MET (meteorological), and BIO (biological).

18 Tricorder

19 Universal translator

20 VISOR (Visual Instrument and Sensory Organ Replacement)
.

21 Teleportation

22 Co potřebujeme z fyziky?

23 Co potřebujeme z fyziky?
Teorie gravitace – klasická i relativistická Mechanika Kvantová mechanika Teorie plazmatu

24 Zákonitosti pohybu v prostoru Vztah mezi látkou, polem a energií
K čemu gravitace? Zákonitosti pohybu v prostoru Vztah mezi látkou, polem a energií

25 Zákonitosti pohybu raket Pohyb drobných objektů jako kosmonaut
K čemu mechanika? Zákonitosti pohybu raket Pohyb drobných objektů jako kosmonaut jaderné a termojaderné palivo, antihmota

26 Běžný pohyb v prostoru

27 Novější typy pohonu

28 Exotický druh pohyb

29 K čemu kvantová mechanika?
Pochopení chování materiálů Popis vlastností vesmírných objektů Využití pro konstrukci nových přístrojů

30 Fyzika plazmatu

31 Kvantová mechanika

32 Kvantová mechanika – vlnová teorie?
Erwin Schrödinger

33 Hmota jako vlnění Fotony Elektrony Neutrony Atomy Molekuly Viry?

34 Dualita vlna-částice Lajos Jánossy 1950

35 Částice Málo intenzivní svazek světla (S) na polopropustné zrcadlo (SM). Extrémně citlivé detektory (PM1 a PM2) detekují jednotlivé fotony. Foton je detekován buď detektorem 1 nebo detektorem 2. Nikdy se neobjeví situace, kdy současně detekují oba detektory. Foton je nedělitelný.

36 Dělič paprsku

37 Jednotlivé události jsou naprosto náhodné!
Náhodnost Domníváme se, že neexistuje fyzikální možnost předpovědět, který z detektorů PM1 nebo PM2 bude foton detekovat. Jednotlivé události jsou naprosto náhodné!

38 Interference je vlastností vln!
Vlny I Slabé světlo (S) prochází polopropustným zrcadlem (SM). Zrcadla M1 a M2 odráží světlo zpět a jsou detekována detektorem (PM). V závislosti na poloze štěrbiny (SL) detekuje detektor málo nebo mnoho fotonů. Interference je vlastností vln!

39 Experiments and Calculations Relative to Physical Optics," 1803
Vlny II – dvouštěrbina Experiments and Calculations Relative to Physical Optics," 1803

40 Dvouštěrbina – vznik obrazce
Interferenční obrazec se postupně, bod po bodu, objevuje na stínítku. Laser emituje fotonů za sekundu. Kterou cestu si volí?

41 Levý otvor

42 Pravý otvor

43 Vlevo nebo vpravo? Zablokovaný levý otvor, gaussovský profil bez stopy interference Zablokovaný pravý otvor, gaussovský profil bez stopy interference Jenom, když jsou oba otvory k dispozici, dochází k interferenci

44 Neutrony jako vlny Interferenční obrazec jednotlivých neutronů po přechodu dvoušterbinou Zeilinger, Gähler, Mampe, Shull, Treimer 1988

45 Částice?

46 Vlna?

47 NE! Je to zábavný svět kvant!

48 Kvantová mechanika

49 Kočka a jiná havěť E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik", Naturwissenschaften 23: pp ; ; (1935).

50 Provázání

51 Využití - kvantová komunikace I

52 Využití – kvantová komunikace
Large average displacement, example coherent field is very interesting And if we don‘t measure at each step?

53 Teleportace

54 Počítače

55 Kvantové počítání

56 Cloaking device

57 Nemožnosti – věčný život

58 Shrnutí Svět budoucna je vzrušující Fyzika dává řadu nepříjemných omezení, ale hodně sci-fi je možné Máme vždy nějakou možnost Nemožné je jenom to, o co se nepokusíme Neexistuje jenom to, pro co nemáme dostatek fantazie

59 Děkuji za pozornost a Dif-tor heh smusma