Quelle che seguono sono metafore per la teoria delle stringhe e i fotoni. Le metafore sono spesso usate per illustrare concetti matematici. Ma non tutte le metafore sono trattate allo stesso modo.
Ray, l'entusiasta spiegatore:
Capiamo questo.
Le seguenti metafore presentano illustrazioni fantasiose piuttosto che modelli accurati di come funzionano i fotoni, l'effetto tunnel o le dimensioni extra. Mescolano caratteristiche della meccanica quantistica con elementi speculativi della teoria delle stringhe e non riflettono l'attuale comprensione scientifica.
Immaginare i fotoni
Dopo aver provato a trovare un modello visivo di un fotone puntiforme o lineare che esibisce un effetto tunnel quantistico, e aver fallito in questo tentativo, dirò che il fotone, nel suo stato naturale, è come un'entità ondulata (che gira), fondamentalmente spaghetti cosmici. Non del tipo floscio, da cena. Invece è il al dente sorta, dimenandosi nello spazio 4D con una testa e una coda come anguille spaziali iperattive! Metaforicamente parlando, ovviamente.
Il corpo fotonico ondulato si estende nella terza e quarta dimensione. Questo modello spiega l'aspetto particellare puntiforme (la testa) e l'aspetto ondulatorio (gli squiggle) della dualità fotonica.
Kurt, il realista confuso:
Questa visualizzazione è una metafora e non corrisponde a nessun modello accettato nella meccanica quantistica o nella teoria delle stringhe. Questa è la tua grande teoria del tunneling quantistico?
raggio:
Ora, quando questo fotone colpisce una barriera fisica, viene schiacciato nella prima dimensione e nello zero, come un uovo che colpisce un muro di mattoni alla velocità della luce. Splat. Le dimensioni 0D e 1D non conoscono spazio o tempo. Ciò consente al fotone di attraversare oggetti solidi quasi istantaneamente (più velocemente della luce).
Questa è una metafora e una descrizione molto carina per un profano.
Kurt:
La descrizione del tunneling come un "effetto di compressione dimensionale" che si traduce in un attraversamento istantaneo è un'esagerazione metaforica senza alcun fondamento nella fisica consolidata. Perché non dire semplicemente che stanno barando? "Oh, scusami, barriera, sto solo attraversando la tua struttura atomica come un fantasma in ritardo per lo yoga..."
raggio:
La scienza ha bisogno di dramma! Lo scarabocchio del fotone viene premuto nella prima dimensione: pensatela come il peggior pancake dell'universo. Niente spazio, niente tempo. Puff. È attraverso il muro. Più veloce della luce, zero calorie.
Kurt:
La tua descrizione del fotone che colpisce un muro di mattoni come un uovo è nuova e non fa parte dell'attuale comprensione scientifica. E i fisici non ti hanno strozzato per questo?
raggio:
Sono troppo impegnati a discutere! Trent'anni a discutere se si tratti di "velocità di fase" o "velocità del segnale", o se i segnali possano o meno attraversare una barriera più velocemente della luce. È come se due pappagalli si gridassero "causalità!" l'uno all'altro. Gli scienziati "seri" affermano che NULLA in nessuna circostanza può viaggiare più velocemente della luce E trasmettere informazioni.
Nel frattempo, i fotoni sono là fuori, ammiccano attraverso i muri come se avessero un lasciapassare VIP per la realtà. La dualità onda-particella è una pietra angolare della meccanica quantistica (QM), non della teoria delle stringhe. L'ho inserita in entrambe a scopo illustrativo. Ecco perché la metafora ha senso in questo contesto.
Kurt:
È corretta l'affermazione secondo cui la dualità onda-particella è un concetto della meccanica quantistica, e invocarla nel contesto della teoria delle stringhe nel modo descritto è provocatorio.
raggio:
La metafora rappresenta l'effetto tunnel come un effetto di compressione dimensionale.
Kurt:
Attualmente non ha alcuna base nella teoria delle stringhe o nella meccanica quantistica. "Compressione dimensionale": sembra la mia ultima relazione.
raggio:
In questa illustrazione della NASA, un fotone (viola) trasporta un milione di volte l'energia di un altro (giallo). La NASA è maestra di concept art fantascientifica. "Ecco un fotone viola, un milione di volte più frizzante! Ha atteggiamento.'
Kurt:
Apparentemente, le illustrazioni della NASA mirano a semplificare e motivare la discussione; non dovrebbero essere prese come descrizioni letterali del comportamento dei fotoni nelle teorie di fisica avanzata. La scienza è composta per il 5% da equazioni, per il 95% da convincere le persone che l'universo è un cartone animato che usa metafore.
raggio:
Quindi il tunneling è solo... un teletrasporto cosmico tramite crisi esistenziale?
Kurt:
Esatto! Il terrore esistenziale del fotone lo fa collassare in un punto. Chi sono? Dov'è il tempo? E bam, è attraverso la barriera. Esistenzialismo: 1, Fisica: 0. Perché altrimenti, saremmo bloccati a spiegarlo con matematica. E nessuno lo vuole.
Narratore (voce profonda):
E così i misteri della meccanica quantistica restano.
Ma almeno tutti erano d'accordo che le metafore necessitavano di un aumento.