Dotaz: Existuje ještě nějaký zcela náhodný fyzikální děj kromě radioaktivního rozpadu? (Tomáš Buchta)
Odpověď: Striktně vzato, skutečnou náhodu vnáší do fyziky pouze
kvantová mechanika, respektive ta její část, která souvisí
s procesem, kterému říkáme kvantové měření. Není to jen
radioaktivní rozpad, ale mnoho dalších procesů, kdy se
sledovaný kvantový systém chová statisticky - vykazuje cosi,
čemu říkáme kvantové fluktuace. Teorie je schopna
předvídat všechny možné statistické charakteristiky těchto
procesů, např. střední hodnoty, středni kvadratické
odchylky od těchto hodnot atd., jen ne to, která konkrétní
hodnota bude v danou chvíli skutečně naměřena. To je podle
kvantové teorie fundamentálně náhodné (v mezích daných
předpovězeným rozdělením pravděpodobnosti). Einstein to
kdysi lapidárně vyjádřil tak, že podle kvantové mechaniky
"Bůh hraje v kostky."
Vzniká ovšem otázka, zda se i teoreticky zcela
deterministické procesy nemohou někdy jevit jako procesy
víceméně náhodné. To, jaké bude počasí v Praze letos o
Velikonocích, by mohlo posloužit jako dobrá ilustrace. Pohyby
vzdušných mas se dozajista řídí krásnými a
deterministickými rovnicemi fluidní mechaniky, jenže při
neúplné znalosti momentálního stavu ovzduší není možné
počasí s takovou přesností na tak dlouho dopředu
předvídat. I velmi malá změna momentálních podmínek
(která je pod hranicí přesnosti prováděných měření)
totiž může způsobit zcela zásadní změny v dlouhodobé
předpovědi. Říká se tomu efekt motýlích křídel. Existuje
celá disciplína zabývající se podobně
"patologickými" systémy klasické mechaniky - mluví
se zde o tzv.deterministickém chaosu - a je to velmi krasná
disciplína...
Na závěr bych ještě chtěl poznamenat, že
někdy je náhodu opravdu těžké rozeznat od nenáhody. Když
třeba vezmete jednotlivé cifry čísla pí a budete se snažit
zjistit, jestli se chovají "statisticky" nebo
"pravidelně", zjistíte - pravděpodobně ke svému
značnému údivu -, že neexistuje prakticky nic, co by
naznačovalo, jak jednoduchým algoritmem bylo toto číslo
vygenerováno (zkuste na to napsat počítačový program - bude
kratký!). Na první pohled se zdá, že i to staré dobré pí
je úplně náhodné číslo...
Dotaz: Při statistickém zpracování dat (nejen fyzikálních), vyhodnocujeme statistický soubor také pomocí variačního koeficientu nebo směrodatné odchylky . Jakých maximálních hodnot ( např. v procentech ) smí variační koeficient nabývat, abych mohla říci, že aritmětický průměr správně popisuje uvedený statistický soubor nebo že měřená data jsou dostatečně přesná.
(Milada Otradovcová)
Odpověď: Milá kolegyně,
za prvé musím říct, že nejsme statističtí experti. Na druhé straně také
různé statistické metody používáme, což mne vede k jisté nedokonalé
odpovědi: Skoro vždycky je to na nás, jakou hranici si sami stanovíme pro
výroky typu, že výsledek je "správný", je "v mezích chyb" atd. Ono
stanovení hranice znamená rozhodnutí, s jakou pravděpodobností si chceme
být jisti, resp. jakou pravděpodobost mýlky připouštíme, tj. my si musíme
zvolit nějakou "hladinu významnosti" (například 95%) a k ní najdeme oblast
přijatelných hodnot dané veličiny. Když si vezmete aritmetický průměr a,
spočítáte jeho sígma, řeknete si těch 95%, pak s pravděpodobností 95%
"správná hodnota" leží uvnitř a +- (2*sígma), kdybyste si zvolila hladinu
významnosti 99.9%, byl by "přijatelný interval" a +- (3.29 sígma). Má
neumělá odpověď nemůže nahradit pohled od statistických knih do kapitoly
testování hypotéz.
Dotaz: Jsem učitel na ZŠ a dnes mi přestali žáci věřit. Důvod: Pokusil jsem se jim
zbourat jejich dětské "fyzikální" představy o světě. Tvrdil jsem,
že padající kapka vody má tvar koule. Tzn., že nevypadá, jako na obrázcích
Ondřeje Sekory. Žádám Vás o pomoc při hledání fotografie, na které by bylo
vidět, že "Sekorovský" tvar má kapka vody jen těsně před utrhnutím,
a pak když padá je to kulička. (Mgr.Dalibor Blecha)
Jinak pro Vaše žáky by možná bylo nejlepší udělat
nějaké fotky sami - navrhuju vzít kelímek od jogurtu,
špendlíkem do dna udělat několik dírek tak, aby nalitá voda
hustě kapala ale necrčela, v šeru s tmavým pozadím zaostřit
foťák s bleskem na rovinu, ve které lze očekávat dost kapek
(jak nejblíž foťák dovolí) párkrát vyfotit, aby byla
značná pravděpodobnost, že na obrázku pár kapek bude. Blesk
se postará o velmi kratkou expoziční dobu. Tvary kapek těsne
po utrhnutí budou asi komplikované (i oscilující), po delší
době letu by se měly stabilizovat.
Dotaz: Mohli byste mi doporučit, kde by daly najít nějaké seriozní informace o "studené" fúzi a supravodivosti za pokojové teploty?
(Josef Duhajský)
Odpověď: Studená fúze:
Oficiální zpráva hodnotící komise pro DoE z roku 1989
je skeptická a podobně asi většina fyzikální
komunity, idea ale má své příznivce. Podívejte se na
články
a další
texty o studené fúzi, případně si prihlédněte další odkazy ...
