nwp.org.pl energia
Cudowna podróż
NIE ULEGAŁO WĄTPLIWOŚCI, że najważniejszym elementem takiej misji powinien być orbiter przeznaczony do badań atmosfery Saturna, jego pierścieni, księżyców i magnetosfery Długo jednak dyskutowano, czy próbnik atmosferyczny zrzucić na Saturna, Tytana czy też na oba ciała. Gdy ostatni wariant okazał się zbyt kosztowny, wybrano Tytana. Przesądziły o tym niezwykle interesujące informacje o jego atmosferze, jakie zdobyto podczas misji Voyagera 1. W 1985 roku ESA miała już opracowany projekt próbnika przystosowanego do słabej grawitacji i gęstej atmosfery Tytana. Kierownictwo agencji nazwało próbnik imieniem Christiaana Huygensa, XVIIwiecznego holenderskiego astronoma, odkrywcy Tytana. Orbiter, skonstruowany w ...
Cząstki naładowane
Cząstki naładowane nie mogą płynąć swobodnie przez dielektryk, jak w przypadku materiałów przewodzących prąd, mogą jednak zmieniać swój rozkład w jego obrębie. Po przyłożeniu pola elektrycznego dielektryk staje się elektrycznie spolaryzowany. Cząsteczki wody na przykład obracają się tak, że ich dodatnio naładowane końce (dwa atomy wodoru) skierowane są w jedną stronę, a ujemnie naładowane końce (atom tlenu) w drugą. W cząsteczce chlorku sodu dodatnie jony sodu i ujemne jony chloru lekko się rozsuwają. Zmieniony rozkład ładunków generuje własne pole elektryczne, które częściowo neutralizuje pole przyłożone z zewnątrz. Dielektryk może zatem wpływać na ...
Czerpanie energi
Jeśli tak, to pustą przestrzeń wypełnia osobliwy rodzaj promieniowania, zwany promieniowaniem GibbonsaHawkinga, albo de Sittera. Niestety, czerpanie energii z tego promieniowania w celu wykonania użytecznej pracy nie jest możliwe. Gdyby próżnia dostarczała energii, spadłaby do niższego poziomu energetycznego, lecz próżnia znajduje się już w swoim najniższym stanie. Niezależnie od tego, jak sprytni staralibyśmy się być i w jakim stopniu Wszechświat jest chętny do współpracy, pewnego dnia staniemy w obliczu skończoności zapasów pozostających do naszej dyspozycji. Czy są sposoby, aby radzić sobie z tym problemem przez wieczność? Oczywistą strategią jest nauczyć się poprzestawać ...
Efektowne krzywobranie
BRANA EFEKTYWNIE IZOLUJE SIĘ w ten sposób od dodatkowych wymiarów. Jeśli grawiton o pośredniej długości fali próbuje się wydostać lub przeniknąć do brany, cząstki w jej obrębie przemieszczają się i udaremniają to. Grawitony tym samym zmuszone zostają do poruszania się wzdłuż brany, a zatem oddziaływania grawitacyjne spełniają prawo odwrotnych kwadratów. Jednak grawitony o dużej długości fali potrafią swobodnie przemierzać dodatkowe wymiary. Nie odgrywają one większej roli na małych odległościach, zaczynają natomiast dominować w skali rzędu własnej długości fali. Prawo grawitacji staje się wówczas coraz bliższe prawu odwrotnych sześcianów (jeśli tylko jeden z ...
Sedno sprawy
Sedno sprawy tkwi w tym, że w konsekwencji silnego zakrzywienia dodatkowe wymiary mają skończoną objętość, pomimo że rozciągają się w nieskończoność. A w jaki sposób nieskończona przestrzeń może mieć skończoną objętość? Wyobraźmy sobie, że wlewamy dżin do znajdującego się w kie Uszku bez dna martini. Promień tego kieliszka maleje odwrotnie proporcjonalnie do głębokości, do napełnienia go wystarczy więc w takim przypadku skończona ilość dżinu. Ze względu na krzywiznę kieliszka większość jego objętości znajduje się u góry. Jest to sytuacja bardzo podobna do tej, z jaką mamy do czynienia w modelu RandallSundruma. Objętość ...
Energia nicności
Model rozgraniczający te dwa przypadki odpowiada wszechświatowi o gęstości krytycznej, który co prawda wiecznie się rozszerza, ale tempo jego ekspansji asymptotycznie dąży do zera. W teorii Einsteina krzywizna wszechświata jest związana z jego średnią gęstością, istnieje więc też związek między geometrią wszechświata i charakterem jego ewolucji. Wszechświat o dużej gęstości ma dodatnią krzywiznę, podobnie jak powierzchnia balonu. Krzywizna wszechświata o niskiej gęstości jest ujemna, podobnie jak powierzchni siodła, a wszechświat o gęstości krytycznej ma krzywiznę zerową (jest płas ki). Stwierdziwszy istnienie wszystkich tych zależności, kosmolodzy nabrali przekonania, że wyznaczenie geometrii naszego Wszechświata ...
Eteryczne zmarszczki
To Albert Einstein pierwszy przewidział w 1918 roku istnienie tych eterycznych zmarszczek czasoprzestrzeni, które twierdził są nieuniknioną konsekwencją jego ogólnej teorii względności. Jak wynika z teorii Einsteina, siły przyciągania, które nazywamy grawitacją, występują, ponieważ masywne obiekty zakrzywiają wokół siebie czterowymiarową strukturę Wszechświata. Jeśli jakieś gęste, masywne ciało porusza się gwałtownie w przestrzeni, ta w odpowiedzi wibruje i drży. Gdy na przykład gwiazda olbrzym wyczerpie zapasy paliwa jądrowego, może eksplodować w wybuchu zwanym supernową, który jasnością dorównuje blaskowi 10 mld Słońc. Astronomowie sądzą, że zewnętrzne warstwy takiej gwiazdy zostają odrzucone w przestrzeń, podczas ...
Modyfikacja
Kilku naukowców, w tym Giovanni AmelinoCamelia z Universita degli Studi di Roma La Sapienza i Jo?o Magueijo z Imperial College w Londynie, a także ja, opracowało zmodyfikowaną wersję teorii Einsteina, w której fotony o wysokich energiach poruszają się z różną prędkością. W naszej teorii uniwersalna prędkość światła jest prędkością niskoenergetycznych fotonów lub co równoważne promieniowania o dużej długości fali. Inny możliwy efekt dyskretnej struktury czasoprzestrzeni związany jest z wysokoenergetycznymi promieniami kosmicznymi. Ponad 30 lat temu przewidziano, że protony promieniowania kosmicznego o energii większej niż 3 x 1019 eV powinny zderzać się z ...
Od muzyki do geometrii
(Wszechświat w tamtej epoce był gęsty jedynie w porównaniu z dzisiejszym, który jest od niego miliard razy rzadszy). Tłumienie zaczynało się w skalach dziesięciokrotnie większych, którym obecnie odpowiadają odległości rzędu 100 min lat świetlnych. TAK JAK MUZYCY potrafią odróżnić znakomite skrzypce od przeciętnych, wsłuchując się w bogactwo ich alikwotów, tak kosmolodzy potrafią określić wiek, skład i geometrię Wszechświata, badając podstawową częstość pierwotnego dźwięku i natężenie wyższych tonów harmonicznych. Promieniowanie reliktowe ujawnia rozmiary kątowe obszarów największych fluktuacji temperatury, możemy więc odczytać, jak duże są plamy odpowiadające gorącymi i zimnym obszarom. To z kolei ...
Problem polega na
Problem polega jednak na tym, że wszystkie próby obliczenia gęstości energii próżni prowadzą do absurdalnie wielkich wartości, które są o 55120 rzędów wielkości większe niż całkowita energia materii i promieniowania w obserwowalnym Wszechświecie. Gdyby energia próżni była rzeczywiście tak olbrzymia, cala materia zawarta we Wszechświecie w jednej chwili uciekłaby do nieskończoności. Przez ostatnie 30 lat problem ten byl dla teoretyków prawdziwą solą w oku. W zasadzie mógł zostać dostrzeżony już w latach trzydziestych, gdy po raz pierwszy przeprowadzano obliczenia dotyczące wirtualnych par cząstek. Jednak we wszystkich dziedzinach fizyki oprócz tych, które zajmują ...
Stopniowo dochodzimy
Stopniowo dochodzimy więc do niewiarygodnej konkluzji: większość dzisiejszego Wszechświata składa się z niewidocznej, ciemnej materii i ciemnej energii. Co gorsza, wydaje się, że dziś gęstości ciemnej materii i ciemnej energii są porównywalne, choć w epoce rekombinacji wodoru ta pierwsza była o wiele większa niż druga. Fizycy nie lubią zbieżności, wolą postrzegać Wszechświat jako ciąg przyczyn i skutków, a nie efekt przypadku. Mało tego, inny tajemniczy czynnik pole inflatonowe zdominował wcześniejsze etapy kosmicznej ewolucji i wytworzył zarodki kosmicznej struktury. Dlaczego mielibyśmy przyjąć model kosmologiczny oparty na dowolnie wprowadzonych trzech tajemniczych czynnikach? Po pierwsze, ...
Właśność galaktyki
Pomimo to własności naszej Galaktyki nie odbiegają zbytnio od własności dalekich galaktyk. To tak, jakbyśmy przyszedłszy na przyjęcie, stwierdzili, że jesteśmy ubrani dokładnie tak samo jak kilkunastu naszych przyjaciół. Gdyby tylko dwóch gości było ubranych tak samo, można by to uznać za przypadek, jednak jeśli takich osób jest kilkanaście, nasuwa się wniosek, że w jakiś sposób musiały się wcześniej umówić. W kosmologii liczba ta wynosi nie kilkanaście, lecz kilkadziesiąt tysięcy tyle niezależnych, a mimo to statystycznie nieodróżnialnych obszarów można wyodrębnić na mapie nieba, która obrazuje rozkład mikrofalowego promieniowania tła. Jest oczywiście możliwe, ...
Katalog