'Stranger Things' vitenskap: Hva om du trenger å vite at Planck er konstant for å redde verden?

En scene fra Netflix -serien

En scene fra Netflix -serien Stranger Things. (Bildekreditt: Netflix)



Redaktørens merknad: Denne artikkelen inneholder spoilere for Netflix originalserie 'Stranger Things'.



Sesong 3 av Netflix -serien Stranger Things fortsetter å bevise showets anerkjennelse for vitenskap, og gir en viktig del av kvantemekanikken en viktig cameo.

I likhet med 'X-Files' vrimler 'Stranger Things' med regjeringens konspirasjoner, hemmelige eksperimenter, skremmende overnaturlige krefter og skyggefulle byråer, men også mye nostalgi fra 80-tallet.



I den siste delen finner vi at våre helter prøver å redde verden fra å endeen gang til. Men denne gangen er den eneste tingen som kan hjelpe dem å stoppe skapningen som prøver å ødelegge alle og alt de bryr seg om, ikke Eleven, en ung jente hvis telekinetiske krefter ved et uhell åpnet døren til Upside Down, og hennes overnaturlige krefter - det er Plancks konstante .

I slekt: 'Stranger Things': Hvor realistiske er parallelle verdener?

Å sette 'quanta' i kvantemekanikk

Denne grunnleggende fysiske konstanten er oppkalt etter fysikeren Max Planck, og forbinder mengden energi som et foton bærer med frekvensen. For tiden beregner forskere Plancks konstant til 6,62607015 x 10^(-34) joule-sekunder.



Planck identifiserte sin spillendringskonstant i 1900, og satte i hovedsak 'quanta' i kvantemekanikk ved å beskrive hvordan de minste biter av materie frigjør energi i diskrete bunter som kalles quanta. Med andre ord skjer energioverføringer i angitte mengder, i stedet for kontinuerlige strømninger. Og på en gitt bølgelengde var det den minste mengden lys som muligens kunne eksistere.

Planck fant ut dette ved å måle varmestråling avgitt av vibrerende atomer. For å gjøre det, måtte han jukse litt og anta at atomer bare kunne vibrere ved visse frekvenser, som tilfeldigvis er hel-tallmultipler av en eller annen grunnfrekvens, som han kalteh. Det betydde at atomer kunne vibrere ved frekvensh, eller 2h, eller 3h, men ikke 2.5h. Det viser seg å være fordi du ikke kunne lage en halv foton; du kan bare lage hele antall fotoner.

Athverdien kalles nå Plancks konstant, og forskere kan multiplisere den med frekvensen av en bølge for å bestemme den totale energien. Å erkjenne at forholdet førte til økningen av kvantemekanikk.

'Stranger Things'



Så hvordan forholder dette seg til 'Stranger Things?'

På showet, som foregår på 1980 -tallet, infiltrerer to av karakterene en hemmelig russisk base som ligger dypt under det lokale kjøpesenteret. Inne i basen er det en safe som inneholder nøklene som trengs for å lukke porten til Upside Down - en skummel, parallell verden som gjenspeiler vår egen - og beseire den forferdelige skapningen som prøver å ødelegge byen deres.

I den første sesongen åpnet amerikanske forskere fra det fiktive Hawkins National Laboratory utilsiktet porten da forskningsfaget deres, et barn med psykokinetiske krefter ved navn Eleven, ved et uhell tok interdimensjonal kontakt med en av innbyggerne.

I slekt: De beste Sci-Fi-TV-seriene på Netflix

På slutten av sesong 2 stengte Eleven porten og tilsynelatende hindret skapningens plan for verdensherredømme. I den nyeste sesongen får vi imidlertid vite at russerne har infiltrert Hawkins med planer om å åpne portalen til Upside Down.

Her kommer Plancks konstant inn: koden som trengs for å få tilgang til tastene er ingen ringere enn den berømte konstanten. Men i tiden før Google , hvem kan egentlig resitere det?

Det første tegnet for å prøve kan ikke. 'Jeg antar at det kan være feil,' sa han etter å ha gitt feil siffer. 'Koden er et tall, et kjent tall - Plancks konstant - jeg trodde jeg visste det.'

Heldigvis kan en annen karakter redde dagen og resitere Plancks konstant som 6.62607004. Sikkerheten åpnes.

I slekt: Som sett på TV: Disse reklamene ble filmet i verdensrommet!

Endrer standarder

Men tilsynelatende ser forskere ved National Institute of Standards and Technology showet, og de la merke til at denne verdien ikke akkurat er riktig. Showet er satt i 1985, men safen åpner for verdien som er etablert for Plancks konstante inn 2014 .

Var #StrangerThings-tegn foran sin tid med Plancks konstante (h)? 2018: h = 6.62607015 x 10^-34 J s2014: h = 6.62607004 x 10^-34 J s1985: [SPOILER] forteller partiet at h = 6.62607004 x 10^-34 J s, da den aksepterte verdien fremdeles var 6.626176 x 10^-34 J s det året. 11. juli 2019

Se mer

I 1985 ville den riktige verdien ha vært 6,626176 x 10^(-34), som ble etablert i 1973.

Vent, hva? Hvordan kan en konstant forandring?

Etter hvert som vitenskap og teknologi utvikler seg, gjør vår evne til å ta bedre målinger, noe som er tilfellet med Plancks konstant. Den 'sanne' verdien av konstanten har aldri endret seg; det som har endret seg er vår evne til å måle det nøyaktig.

6.62607004 gitt i showet er en 'bedre' måling enn det som var tilgjengelig i 1985. Men den er ikke aktuell.

Tallet var oppdateres igjen i 2018, som en del av innsats for å omdefinere det internasjonale enhetssystemet, ifølge National Institute of Standards and Technology sitt nettsted. I en annen endring søkte systemet å koble det irriterende kilogrammet til en grunnleggende konstant.

I mer enn et århundre hadde kiloen en veldig enkel definisjon: massen til en bestemt sølvbit av platina-iridiumlegering kjent som International Prototype Kilogram, eller IPK. Kærlig omtalt The Big K. , metallisk hunk var kiloen som alle andre kilo ble målt mot. Oppbevart under glass ved International Bureau of Weights and Measures i Sèvres, Frankrike, har IPK mange eksemplarer rundt om i verden som ble brukt til å kalibrere verdens skalaer, noe som sikrer et enhetlig målesystem.

Det var bare ett problem: Hvis sylinderens masse endret seg, selv den minste biten, måtte hele det globale målesystemet endres også. ( Som det gjorde , med omtrent 50 mikrogram, eller tilsvarende en øyenvippe, over omtrent et århundre.) For å redusere dette bestemte forskere rundt om i verden kollektivt at målestandarden i stedet skulle bindes til en universell konstant.

Da Albert Einstein oppdaget at energi og masse er relatert, kan det å bestemme nøyaktig hvor mye energi som er i enheten, tillate forskere å definere masse når det gjelder Plancks konstant. I mai gjorde forskere det offisielt og tok farvel med Le Grand K.

For tiden uttrykkes Plancks konstant som 6,62607015 x 10^(-34) joule-sekunder. Du vil kanskje huske at hvis du noen gang trenger å redde verden.

  • Det er en helt ny kilo, og den er basert på kvantefysikk
  • Hvorfor kan ikke kvantemekanikk forklare tyngdekraften?
  • Beste bøker om astronomi og astrofysikk

Følg Amy Thompson på Twitter @astrogingersnap . Følg oss på Twitter @Spacedotcom eller Facebook .