Η βασική λειτουργία του Planet Physics είναι να ενθαρρύνει, να προωθήσει και να υποστηρίξει την εκπαίδευση στον τομέα της Φυσικής, κάνοντας τη μάθηση απτή, ενδιαφέρουσα και διαδραστική.

Claude Shannon – “Μια μαθηματική θεωρία της επικοινωνίας”

Ο Claude Shannon γεννήθηκε το 1916 στο Michigan και έδειξε από νεαρή ηλικία ότι ήταν μια μαθηματική ιδιοφυία. Παράλληλα με το πτυχίο του στα μαθηματικά, πήρε και πτυχίο ηλεκτρολόγου μηχανικού, ένας συνδυασμός που αργότερα θα αποδεικνυόταν πρωτοποριακός.

.

Σε ηλικία μόλις 21 ετών, η μεταπτυχιακή διατριβή του έθεσε τις βάσεις για τη θεωρία σχεδιασμού ψηφιακών κυκλωμάτων, αποδεικνύοντας ότι οι ηλεκτρικές εφαρμογές της άλγεβρας Boole μπορούσαν να κατασκευάσουν οποιαδήποτε λογική αριθμητική σχέση. Το 1948, ενώ εργαζόταν στα εργαστήρια Bell Labs, ο Shannon δημοσίευσε μια εργασία με τίτλο “Μια μαθηματική θεωρία της επικοινωνίας”, η οποία έφερε επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε και χρησιμοποιούμε την πληροφορία.

.

Ο Shannon δημιούργησε μια βαθιά σύνδεση μεταξύ της πληροφορίας και της πιθανότητας. Απέδειξε ότι η ποσότητα της πληροφορίας σε ένα μήνυμα μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας πιθανολογικές έννοιες. Εισήγαγε την ιδέα της “εντροπίας”, δανεισμένη από τη θερμοδυναμική, για να μετρήσει την αβεβαιότητα ή την τυχαιότητα που συνδέεται με ένα σύνολο πιθανών μηνυμάτων. Όσο πιο αβέβαιο ή τυχαίο είναι ένα μήνυμα, τόσο περισσότερη πληροφορία περιέχει. Η έννοια αυτή επέτρεψε τη βελτιστοποίηση της μετάδοσης δεδομένων με την κωδικοποίηση των μηνυμάτων, με τρόπο που ελαχιστοποιούσε την πιθανότητα σφαλμάτων, μεγιστοποιώντας παράλληλα την αποδοτικότητα. Η συγχώνευση της πληροφορίας και της πιθανότητας από τον Shannon είχε εκτεταμένες επιπτώσεις, χρησιμεύοντας ως μαθηματική βάση για την ψηφιακή επικοινωνία, τη συμπίεση δεδομένων, ακόμη και την κρυπτογραφία.

.

Ο Shannon ήταν γνωστός για την παιχνιδιάρικη και περίεργη φύση του. Είχε μια ποικιλία από gadgets και παιχνίδια στο σπίτι του, κατασκεύασε μια μηχανή που μπορούσε να λύσει τον κύβο του Rubik και δημιούργησε ένα μηχανικό ποντίκι που μπορούσε να πλοηγηθεί σε έναν λαβύρινθο. Συχνά τον έβλεπε κανείς να κυκλοφορεί με ένα μονόκυκλο στους διαδρόμους των εργαστηρίων Bell Labs, μερικές φορές μάλιστα κάνοντας ταυτόχρονα και ζογκλερικά!

.

Ο Claude Shannon, αν και λιγότερο γνωστός, θεωρείται επιστήμονας με «λάμψη» αντίστοιχη με αυτή του Newton και του Turing…

Η “ακτίνα θανάτου” του Αρχιμήδη

Υπάρχει μια ενδιαφέρουσα ιστορία για τον Αρχιμήδη, ο οποίος χρησιμοποίησε μια “ακτίνα θανάτου” για να βάλει φωτιά σε ρωμαϊκά πλοία κατά τη διάρκεια της πολιορκίας των Συρακουσών το 212 π.Χ.. Αν και η ιστορία αυτή έχει εξάψει τη φαντασία πολλών, ας ερευνήσουμε τα επιστημονικά στοιχεία που κρύβονται πίσω από αυτήν.

.

Η ιδέα της ακτίνας θανάτου του Αρχιμήδη περιλαμβάνει τη χρήση κατόπτρων για τη συγκέντρωση του ηλιακού φωτός πάνω στα εχθρικά πλοία, αναφλέγοντάς τα. Ενώ ακούγεται εντυπωσιακή, η σύγχρονη επιστημονική κατανόηση υποδηλώνει ότι αυτή η ιστορία μπορεί να είναι περισσότερο μύθος παρά πραγματικότητα.

.

Αρχικά, η δυνατότητα υλοποίησης μιας τέτοιας συσκευής εγείρει σκεπτικισμό. Για να συγκεντρωθεί το ηλιακό φως σε έναν μακρινό στόχο με αρκετή ένταση ώστε να προκληθεί ανάφλεξη, θα χρειαζόταν μια μεγάλη συστοιχία κατόπτρων, καθένα από τα οποία θα είχε κατάλληλη γωνία ώστε να ανακατευθύνει το ηλιακό φως με ακρίβεια. Η υλικοτεχνική υποδομή της στόχευσης και του συντονισμού εκατοντάδων κατόπτρων σε πραγματικό χρόνο θα ήταν μια μνημειώδης πρόκληση.

.

Δεύτερον, τα υλικά που ήταν διαθέσιμα την εποχή του Αρχιμήδη έθεταν περιορισμούς. Τα κάτοπτρα εκείνης της εποχής ήταν κατασκευασμένα από γυαλισμένο χαλκό ή άλλα μέταλλα, τα οποία δεν θα είχαν τις αντανακλαστικές ιδιότητες που ήταν απαραίτητες για τη συγκέντρωση του ηλιακού φωτός στον απαιτούμενο βαθμό.

.

Επιπλέον, ακόμη και με τα σύγχρονα κάτοπτρα, η δημιουργία αρκετής θερμότητας για να πάρει φωτιά ένα ξύλινο πλοίο μόνο μέσω του εστιασμένου ηλιακού φωτός είναι απίστευτα δύσκολη. Η ανάφλεξη του ξύλου απαιτεί συνήθως θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από αυτές που μπορούν να επιτευχθούν με καθρέφτες, καθώς η θερμότητα θα διαχεόταν γρήγορα.

.

Ο Αρχιμήδης ήταν αναμφίβολα ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες όλων των εποχών, είναι όμως μάλλον απίθανο να κατασκεύασε την “ακτίνα θανάτου”… Στην επιστήμη, είναι σημαντικό να εξετάζουμε με κριτική ματιά τις ιστορικές αναφορές και τους θρύλους. Ενώ η ιδέα μιας αρχαίας ακτίνας θανάτου είναι συναρπαστική, τα στοιχεία δείχνουν ότι πρόκειται περισσότερο για θρύλο παρά για επιστημονική πραγματικότητα.

Ramanujan

Ο Srinivasa Ramanujan γεννήθηκε το 1887 σε μια μικρή πόλη της Ινδίας και η πορεία του απέδειξε τη δύναμη της «ακατέργαστης ιδιοφυΐας». Έχοντας ελάχιστη τυπική εκπαίδευση, ανέπτυξε μαθηματικές θεωρίες που εξακολουθούν να επηρεάζουν τον κόσμο μέχρι και σήμερα.

.

Το έργο του Ramanujan φημίζεται για το βάθος και την πρωτοτυπία του. Οι συνεισφορές του στη θεωρία των αριθμών, τις άπειρες σειρές και τη μαθηματική ανάλυση δεν ήταν απλώς καινοτόμες, ήταν επαναστατικές. Διέθετε μια απίστευτη ικανότητα να εντοπίζει μοτίβα αόρατα για τους άλλους, οδηγώντας σε ανακαλύψεις που πολλοί έμπειροι μαθηματικοί βρήκαν εκπληκτικές.

.

Η πιο συναρπαστική πτυχή της ιστορίας του Ramanujan είναι η συνεργασία του με τον Βρετανό μαθηματικό G.H. Hardy. Το 1913, ο Ramanujan έστειλε στον Hardy μια επιστολή γεμάτη με πολύπλοκα θεωρήματα, που είχε σκεφτεί ο ίδιος. Ο Hardy σύντομα αναγνώρισε το εξαιρετικό ταλέντο του Ramanujan, περιγράφοντας τη συνεργασία τους ως “το μοναδικό ρομαντικό περιστατικό στη ζωή μου”. Αυτή η συνεργασία έφερε τον Ramanujan στο Cambridge, όπου έγινε μέλος της Βασιλικής Εταιρείας και μέλος του Κολεγίου Τρίνιτι, σπάνιες τιμές για κάποιον με το δικό του υπόβαθρο.

.

Η κληρονομιά του Ramanujan δεν είναι μόνο τα θεωρήματα που απέδειξε αλλά και η έμπνευση που μας παρέχει. Έδειξε ότι η μαθηματική διορατικότητα δεν περιορίζεται απαραίτητα σε όσους έχουν εκτεταμένη τυπική εκπαίδευση, αλλά μπορεί επίσης να προέρχεται από μια έμφυτη, παθιασμένη περιέργεια για τα υποκείμενα μοτίβα του σύμπαντος. Η ζωή του μας υπενθυμίζει ότι η ιδιοφυΐα μπορεί να αναδυθεί από τα πιο απροσδόκητα μέρη, με γνώμονα τη βαθιά αγάπη για το αντικείμενο.

.

Παρά την κακή του υγεία, ο Ramanujan συνέχισε τη μαθηματική του έρευνα μέχρι τον πρόωρο θάνατό του το 1920, σε ηλικία μόλις 32 ετών. Τα σημειωματάρια του, γεμάτα με αδημοσίευτα αποτελέσματα, μελετήθηκαν από τους μαθηματικούς επί δεκαετίες, αποκαλύπτοντας το βάθος της διορατικότητάς του και το εύρος της σκέψης του. Δεν μπορούμε καν να φανταστούμε πώς θα άλλαζε το τοπίο των Μαθηματικών, εάν είχε καταφέρει να εργαστεί μέχρι τα γεράματα…

.

Το 2015 προβλήθηκε για αυτόν το βιογραφικό δράμα “The man who knew infinity”.