Repere în fizică și tehnologie

Vasile TudorLiceul Tehnologic Duiliu Zamfirescu, Dragalina (Călărași)16 feb. 2025

Reflectarea Existenței de către ființa umană reprezintă un proces dialectic complex, care s-a derulat pe Terra prin cumularea și restructurarea unor adevăruri relative în cursul evoluției milenare a culturii și civilizației.
   Părerea că adevărul exprimă concordanţa cunoştinţelor subiectului cunoscător cu obiectul cunoaşterii, a fost exprimată încă din antichitate de către Aristotel: “o enunţare adevărată este aceea prin care spui că este ceea ce este şi că nu este ceea ce nu este”. Într-o analiză profundă a problematicii adevărului, semnificaţiile acestui concept prezintă multe necunoscute, care au provocat şi mai provoacă încă mari dispute filosofice printre gânditori. Numai printr-o abordare sintetică, care să integreze într-un tot unitar tipurile de adevăr (analic şi sintetic, formal şi factual, logic şi matematic) se poate decide asupra valabilităţii cunoştinţelor din domenii extrem de diverse, altfel spus, asupra comprehensibilităţii lumii.
Spre deosebire de filosofie, implicată în cunoaşterea generalizată a Existenţei, ştiinţa se raportează prin cauze şi legi la analiza proceselor şi fenomenelor din realitatea obiectivă. Deşi sunt modalităţi diferite de cunoaștere, filosofia și ştiinţa converg asimptotic și se completează în descifrarea adevărului despre lumea în care trăim.
Un loc deosebit de important în cunoașterea științifică a realității obiective îi revine   fizicii (gr. physis = natură), disciplină care studiază structura, proprietăţile, legile, formele de mișcare (mecanică, termică, electromagnetică) și transformările materiei.
Teoria științifică reprezintă nivelul cel mai înalt al reflectării Existenței de către om,   având următoarele funcţii principale:
- funcţia de sistematizare, realizată prin ordonarea şi generalizarea cunoaşterii;
- funcţia explicativă, întemeiată pe argumentarea faptelor reale pe bază de cauze, legi și principii;
- funcţia predictivă, în baza căreia se fac previziuni asupra evoluţiilor proceselor reale;
- funcţia cognitivă (informativă), în sensul că orice teorie ştiinţifică oferă informaţii relevante despre realitate;
- funcţia normativă (prescriptivă), în sensul că orice teorie ştiinţifică prescrie reguli şi norme de abordare a realităţii.
Evident, teoriile ştiinţifice au caracter istoric, fiind uneori reformulate sau înlocuite prin altele mai cuprinzătoare. Aşa au apărut teoria relativităţii şi mecanica cuantică, care au fost create pentru a depăşi dificultăţile mecanicii clasice, în analiza mişcării la viteze apropiate de viteza luminii în vid, respectiv studiul comportării microparticulelor.
Faptul că Existența se manifestă dialectic ca “unitate în diversitate” a fost pus în evidență de Albert Einstein, care a reușit să descopere legături profunde între spațiu, timp și materie. Spre sfârşitul vieţii, genialul savant a fost preocupat de conceperea unei teorii unitare a câmpurilor fundamentle, în care interacţiunile gravitaţionale, electromagnetice, tari şi slabe să fie echivalate local cu modificări convenabile în geometria spaţiu-timp.
Extinderea dualismului undă - corpuscul de la radiaţie la substanţă a fost sugerată în 1923 de fizicianul francez Louis de Broglie, însă pasul hotărâtor în elaborarea mecanicii cuantice a fost făcut de Erwin Schrödinger, care a propus în 1926 o ecuaţie diferenţială cu derivate parţiale pentru determinarea funcţiei de undă asociată unei microparticule, semnificația fizică a acesteia reprezentând o provocare cognitivă pentru fizicieni. Deși Schrödinger a propus o interpretare materială a funcţiei de undă (particula fiind identificată cu un pachet de unde), în final s-a impus interpretarea statistică a lui Max Born şi Werner Heisenberg, conform căreia modulul la pătrat al funcţiei de undă este proporțional cu probabilitatea de localizare a particulei în unitatea de volum din spaţiu.
   O abordare unitară a Existenței este posibilă prin introducerea conceptului de “dipol vortex”, având semnificația de model fizic pentru unitatea dialectică particulă–antiparticulă, singularitate spaţio-temporală prin care se face schimb de particule universale primordiale între Universul nostru (format din materie) şi Universul complementar (format din antimaterie), altfel spus, reprezintă o “punte de legătură” între cele două universuri. Fotonii și gravitonii sunt particule universale primordiale, care sunt cuante, nu numai pentru energie, masă, sarcină electrică sau informaţie, ci şi cuante spaţio-temporale.
Sarcina electrică şi inducţia câmpului electric pentru o particulă elementară sunt proporţionale cu valorile medii pentru intensitatea fluxului de fotoni, respectiv densitatea intensităţii fluxului de fotoni printr-o suprafaţă închisă în care se află vortexul asociat, iar masa şi intensitatea câmpului gravitaţional sunt proporţionale cu valorile medii pentru intensitatea fluxului de gravitoni, respectiv densitatea intensităţii fluxului de gravitoni printr-o suprafaţă închisă în care se află vortexul asociat. Probabilitatea ca o particulă să se afle într-un punct din spațiu este proporțională cu concentrația particulelor primordiale implicate în vortexul asociat.
Secolul XIX a fost marcat de marcat de aplicaţii importante ale curentului electric în tehnică şi tehnologie, care au au contribuit la ridicarea standardului de viață prin apariţia telefonului (1876, Alexander Graham Bell), a fonografului (1877, Thomas Alva Edison), a cinematografului (1895, fraţii Lumière), producerea undelor electromagnetice (1887, Heinrich Hertz) şi brevetarea primului sistem practic de radiocomunicaţii (1896, Gugliemo Marconi).
Descoperirea în secolul următor a tuburilor electronice, dispozitivelor semiconductoare şi a circuitelor integrate a dus la o dezvoltare fără precedent a telefoniei, radiodifuziunii şi televiziunii, dar şi a tehnicii de calcul şi evoluţia automaticii de la regulator la microprocesor.
Dacă până la aceste realizări tehnice și tehnologice omul putea să comunice doar pe distanţe scurte, prin intermediul unor semnale acustice sau optice, în schimb utilizarea undelor electromagnetice a permis stabilirea, aproape instantanee, de legături între două puncte oarecare de pe suprafaţa Terrei. Un sistem de radiocomunicaţii cuprinde în general trei elemente principale, şi anume: emiţătorul, receptorul şi canalul de comunicaţie.
În tehnica modernă, ca purtători de transmitere a informaţiilor se utilizează curenţii electrici şi undele electromagnetice, iar ca suporturi de înregistrare şi stocare de înaltă calitate se menţionează memoriile RAM (Random-Access-Memory) sau ROM (Read-Only-Memory) ale calculatoarelor, dar şi benzile magnetice sau acoperite cu substanţe fotosensibile utilizate în cinematografie și televiziune.
Informaţiile conțin mesaje care sunt transmise prin intermediul unor mărimi fizice variabile în timp, numite semnale. Astfel, semnalele din radiocomunicaţii se obţin prin modularea în amplitudine, fază şi frecvenţă a undelor electromagnetice.
Un impact remarcabil în dezvoltarea comunicațiilor îl are multimedia, un mediu cu multiple forme de conținut - text, audio, imagine, animație, video, forme de conținut interactive.
   Termenul multimedia este folosit și ca adjectiv, pentru a descrie dispozitivele de înregistrare, accesare și redare a unui mediu de comunicare cu multiple forme de conținut, care se află în format electronic și poate fi accesat prin intermediul Internetulului pentru a fi redatat prin diverse mijloace tehnice (PC, tabletă, smartpfone etc.), dar poate fi, de asemenea, parte a unui spectacol live cu un număr mare de participanți.
În dorința de a-și ușura munca, omul a creat dispozitive și mașini automatizate care pot să realizeze sarcini monotone și repetitive, dar și sarcini complexe, care necesită precizie sau se acționează în medii nocive pentru organism.
Automatizarea unui proces înseamnă că este operat doar prin aplicații informatice predefinite sau adaptabile, care controlează mișcările unor dispozitive automatizate electrice sau mecanice. Aplicațiile predefinite se referă la algoritmi, iar aplicațiile adaptabile înseamnă că algoritmii pot fi modificați pentru a se adapta modificările procesului sau ale mediului.
Mecatronica și robotica sunt domenii pluridisciplinare ale științei, tehnicii și tehnologiei, care se ocupă cu proietarea și realizarea mașinilor inteligente (sisteme mecatronice, roboți), în scopul înlocuirii parțiale sau totale a omului în diverse activități.
Pentru a realiza funcțiile de bază (transmiterea de mişcare sau putere, percepţia, cunoaşterea şi execuţia), o mașină inteligentă include 4 tipuri de sisteme interconectate:
• sistemul mecanic, format din lanţuri cinematice cu mişcare controlată;
• sistemul senzorial, care culege informații din exteriorul și interiorul sistemului mecatronic;
• sistemul de comandă şi control, care procesează informaţiile primite de la sistemul senzorial şi le transmite sistemului de acţionare;
• sistemul de acţionare, care pune în mişcare sistemul mecanic, conform informaţiilor procesate. Denumirea de “robot” are la origine cuvântul “robota” (înseamnă munca șerbilor) din limba cehă, care a fost utilizat de Karel Čapek în piesa de teatru “Roboții universali ai lui Rossum” (1924), lucrare în care autorul prezintă o situație imaginară cu dispozitive automatizate care preiau controlul asupra lumii, ideea fiind preluată apoi de scriitorul Isaac Asimov în povestirea științifico-fantastică “Fuga în cerc” (1941).
Robotica are ca scop realizarea de sisteme automatizate care efectuează sarcini mai mult sau mai puțin controlate de om, pe baza unor algoritmi informatici și a unor programe predeterminate sau adaptabile.
   Există diverse criterii de clasificare a roboților:
• după mărime – (1) nanoroboții sau nanoboți (au dimensiuni cuprinse între 0,1 și 10 micrometri), (2) microboți, miliboți și miniboți (au dimensiuni mai mici de 1 mm, 1 cm, respectiv 10 cm), (3) roboți mici și mijlocii (au dimensiuni sub 100 cm, respectiv între 100 și 200 cm), (4) roboți mari (au dimensiuni de ordinul metrilor, care depășesc înălțimea unui om);
• după domeniul de utilizare – există roboți industriali, de servicii, medicali, de uz casnic, de divertisment, pentru cercetare, pentru hobby-uri și competiții, militari;
• după scop – (1) roboți specifici (efectuează o anumită sarcină sau o secvență de sarcini posibile), (2) roboți cu scop general (sunt roboți care se pot asambla în moduri diferite pentru a soluționa sarcini specifice sau sunt programați pentru a realiza diverse sarcini);
• după modul de grupare - (1) individuală (un singur robot care funcționează de sine stătător),
(2) în echipă sau în roiuri (mai mulți roboți acționează împreună pentru a realiza o sarcină mai mult sau mai puțin complexă).
Suntem martorii celei de-a patra revoluții industriale, care integrează tehnologiile emergente cele mai noi, precum mecatronica, robotica, IoT, 5G, inteligența artificială etc.
Pe de altă parte și multimedia a avut un progres rapid în ultimele patru decenii:
• În 1983 concernul american RCA a decis realizarea unui sistem digital complet care să integreze tehnici de prelucrare și de redare a sunetului, imaginii și textului.
• În 1987 Intel preia tehnologia realizată de RCA pentru a o dezvolta la standarde de calitate în ceea ce privește procesarea informației multimedia.
• În 1996 firmele Sony, Philips, Yamaha, Toshiba și Hewllet fac cercetări pentru creșterea capacității de stocare a informației pe suporturi optice, trecând de la CD la DVD.
• După anul 2000, multimedia a beneficiat din plin de dezvoltarea și răspândirea calculatoarelor.
   Din registrul vast al aplicațiilor multimedia se menționează: proiectare asistată de calculator(CAD), dezvoltare de pagini web, tehnoredactare computerizată, editare asistată de calculator (audio și/sau video), grafică digitală (animație, bitmap, vectorială), comunicații multimedia (videoconferințe, Voip), jocuri video (aventură, strategie, acțiune) etc.
Dacă raţiunea va triumfa, civilizaţia mileniului III va aparţine culturii, nivel de evoluție în care știința, tehnica şi tehnologia conferă noi dimensiuni rolului ființei umane în Univers.
Trăim vremuri marcate profund de înalta tehnologie (high technology), care s-a dezvoltat exponențial, generaţia întâi de calculatoare, bazată pe tuburi electronice, a fost urmată rapid de generaţia a doua, cu dispozitive semiconductoare, apoi de generaţiile următoare, cu circuite integrate pe scară tot mai largă.
Cu siguranţă, la trecerea în secolul XXI, destinul omenirii a fost pus definitiv sub semnul tehnologiei informaţiei, în care inteligenţa artificială va marca profund modul de gândire și de acţiune umană, cu cosecințe nebănuite de relaționare interumană și de organizare a societății, urmărindu-se exprimarea voinței sociale prin deplasarea accentului pe democrația participativă, a dezvoltării durabile, protecției mediului înconjurător și aspirației la fericire.
   Într-o exprimare sugestivă, lucrarea “Repere în fizică și tehnologie” este o călătorie imaginară în universul fascinant al științei și înaltei tehnologii, fiind structurată astfel:
I. Retrospectivă în fizică
II. Fizica cristalelor și aplicații
III. Tehnologia informației și a comunicațiilor
IV. Alte opțiuni în tehnologia informației.
Conținutul integral al lucrării este prezentat pe http://www.academia.edu/127867395/Repere_in_fizica_si_tehnologie
Consider că scopul aceste lucrări a fost atins dacă vei găsi, stimate cititorule, idei interesante la care să reflectezi după lecturare.

5 comentarii21 de accesări

Comentarii

Costina-Florentina Dan

Profil

Colegi

Coleg pentru

Vă mulțumim, domnule profesor!

Costina-Florentina Dan acum 595 zile

Anica-Maria Tănase

Profil

Colegi

Coleg pentru

Destinul omenirii a fost pus sub semnul tehnologiei informației. Eu călătoresc imaginar şi reflectez la impactul ei asupra noilor generații. Mulțumim pentru idei.

Anica-Maria Tănase acum 595 zile