31.07.2016
Prószyński i Ska
http://www.proszynski.pl/Fragmentfld1130781.html
1/3
Informujemy iż strony www.proszynski.pl oraz księgarnia.proszynski.pl firmy Prószyński Media Sp. z o.o. wykorzystują pliki cookies
do poprawnego działania. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki odnośnie plików cookies oznacza zgodę na ich wykorzystywanie.
Szczegóły znajdziesz w
Polityce prywatności / cookies
Nie pokazuj więcej tego komunikatu
28.05.2016
dla tłumaczy książki „Nasz
matematyczny Wszechświat”
23.05.2016
09.05.2016
Zapraszamy do
przeczytania wywiadu z
Tanyą Valko.
03.03.2016
Spotkanie z autorkami "Jak wysoko sięga
miłość".
Katarzyny Puzyńskiej już w księgarniach!
Kosmiczny krajobraz. Dalej niż teoria strun
Leonard Susskind
Najgorsza prognoza w dziejach
Fizycy teoretycy mają szczególnie dobrze rozwiniętą część jaźni – możemy
nazwać ją ego – która wywołuje stan przyjemności, gdy okazuje się, że mieli
rację. Sformułowanie teorii opisującej jakieś zjawisko, przeprowadzenie
wymyślnych obliczeń i zdobycie ostatecznego potwierdzenia w postaci danych
eksperymentalnych dostarcza im niebywałej satysfakcji. Zdarza się, że
eksperyment przeprowadzany jest przed wykonaniem obliczeń. Mamy
wówczas raczej do czynienia z objaśnianiem pozyskanych w trakcie
doświadczenia wyników aniżeli z ich przewidywaniem, ale przyjemność jest
niemal równie duża. Nawet bardzo dobrzy fizycy raz na jakiś czas formułują
błędne przewidywania. Z czasem zupełnie o nich zapominamy, jednak istnieje
pewna prognoza wyników, której nie da się tak łatwo wyrzucić z pamięci. Jest
to najgorsza w dziejach prognoza spodziewanych wyników liczbowych, gorsza
od wszystkich przewidywań, jakie fizycy kiedykolwiek poczynili. Nie stanowiła
ona efektu pracy konkretnej osoby i była tak fatalna, że nikt nie pomyślał nawet
o eksperymentalnym sprawdzaniu jej poprawności. Problem polega na tym, że
złe rozwiązanie jakby w nieunikniony sposób wynikało z naszej najlepszej
teorii służącej do opisu natury, czyli kwantowej teorii pola.
Zanim zdradzę, o jaką wartość chodzi, pozwól, że powiem, jak zła jest
prognoza. Jeśli wynik obliczeń nie zgadza się z danymi eksperymentalnymi,
gdyż jest 10 razy za duży lub 10 razy za mały, mówimy, że niezgodność sięga
jednego rzędu wielkości. Jeśli rozbieżność wyraża się czynnikiem 100,
mówimy o dwóch rzędach wielkości, gdy chodzi o czynnik 1000, to rozbieżność
jest trzech rzędów, i tak dalej. Sformułowanie prognozy niezgadzającej się z
wynikami doświadczeń o jeden rząd wielkości oznacza błąd. Rozminięcie się o
dwa rzędy wielkości to już katastrofa, o trzy rzędy – wstyd. Cóż, najlepsi fizycy,
optymalnie wykorzystując swoje talenty i opierając się na najlepszych teoriach,
w prognozowaniu wartości stałej kosmologicznej Einsteina pomylili się o 120
rzędów wielkości! To tak fatalne, że aż śmieszne.
Einstein pierwszy sparzył się na stałej kosmologicznej. W 1917 roku, rok po
zakończeniu pracy nad ogólną teorią względności, opublikował artykuł, o
którym później z żalem mówił, że jest jego największą pomyłką. Artykuł ten,
zatytułowany „Kosmologiczne rozważania nad ogólną teorią względności”,
powstał kilka lat wcześniej, zanim astronomowie zdali sobie sprawę, że słabe
smugi światła zwane mgławicami są tak naprawdę odległymi galaktykami.
Dopiero dwanaście lat później amerykański astronom Edwin Hubble
zrewolucjonizuje astronomię i kosmologię, wykazując, że wszystkie galaktyki
oddalają się od nas z prędkością, która rośnie wraz z dzielącą je od nas
odległością. W 1917 roku Einstein nie wiedział, że Wszechświat się rozszerza.
Zgodnie z jego wiedzą, jak też wiedzą innych uczonych w tamtym czasie,
galaktyki były nieruchome, na zawsze przypisane do jednego i tego samego
miejsca.
Według teorii Einsteina Wszechświat jest zamknięty i ograniczony, co przede
wszystkim oznacza, że przestrzeń jest w swym ogromie skończona. Nie znaczy
to jednak, że można znaleźć jej krawędź. Przykładem zamkniętej i
ograniczonej przestrzeni jest powierzchnia naszej planety. Dwa dowolne
punkty na powierzchni Ziemi mogą być od siebie oddalone maksymalnie o
nieco ponad 20 000 kilometrów. Ziemia nie ma krawędzi, nie istnieje miejsce,
które pełniłoby funkcję krańca świata. Kartka papieru jest ograniczona, ale ma
krawędź. Niektórzy stwierdziliby nawet, że ma cztery krawędzie. Jeśli jednak
wyruszysz na wyprawę po powierzchni Ziemi, to niezależnie od wybranego
kierunku nigdy nie dotrzesz do krańca przestrzeni. Jak Magellan ostatecznie
wrócisz w to samo miejsce.
Często mówimy, że Ziemia jest sferą, lecz precyzyjniej rzecz ujmując, termin
sfera odnosi się tylko do powierzchni. Z matematycznego punktu widzenia
właściwym określeniem jest kula. Aby zrozumieć analogię między
powierzchnią Ziemi a wszechświatem Einsteina, musisz nauczyć się myśleć
tylko o powierzchni, pomijając wnętrze kuli. Wyobraźmy sobie stworki –
nazwijmy je pluskwiakami – zamieszkujące powierzchnię sfery. Załóżmy, że
nigdy nie mogą opuszczać powierzchni, gdyż nie potrafią latać ani kopać.
Przyjmijmy też, że jedyne sygnały, jakie mogą nadawać lub odbierać,
rozchodzą się po zamieszkiwanej przez nie powierzchni. Na przykład mogą
Strona główna / Popularnonaukowe / Kosmiczny krajobraz. Dalej niż teoria strun
szukaj
31.07.2016
Prószyński i Ska
http://www.proszynski.pl/Fragmentfld1130781.html
2/3
14.04.2015
„Jedenaście tysięcy
dziewic" Joanny Marat!
TOP 20
1.
Czubaszek
2.
3.
Kobiety z ulicy Grodzkiej. Matylda
Lucyna Olejniczak
komunikować się z otoczeniem za pomocą pewnego rodzaju fal
rozchodzących się po powierzchni. Te stworzenia nie wykształciłyby idei
trzeciego wymiaru, gdyż nie miałby on dla nich żadnego praktycznego
znaczenia. Ich życie toczyłoby się w świecie prawdziwie dwuwymiarowym,
zamkniętym i ograniczonym.
Nie jesteśmy pluskwiakami zamieszkującymi dwuwymiarowy świat. Jednak
według teorii Einsteina mieszkamy w trójwymiarowym odpowiedniku sfery.
Trójwymiarowa, zamknięta i ograniczona przestrzeń jest trudniejsza do
zobrazowania, lecz stanowi bardzo sensowne rozwiązanie. W matematyce
taką przestrzeń określamy mianem 3sfery. Zupełnie jak pluskwiaki,
moglibyśmy odkryć, że mieszkamy na 3sferze, gdybyśmy się zorientowali, iż
podróżując w różnych kierunkach, zawsze wracamy do punktu wyjścia.
Zgodnie z teorią Einsteina przestrzeń jest 3sferą.
Tak naprawdę sfery mogą mieć każdy dowolny wymiar. Zwykły okrąg jest
najprostszym przykładem. Okrąg jest jednowymiarowy, jak linia prosta. Jeśli
byłby twoim domem, mógłbyś poruszać się tylko w jednym wymiarze. Innym
określeniem okręgu jest 1sfera. Ruch po okręgu przypomina ruch po linii
prostej, z tą różnicą, że po pewnym czasie wraca się do punktu wyjścia. Aby
zdefiniować okrąg, weź dwuwymiarową powierzchnię i wykreśl na niej
zamkniętą krzywą. Jeżeli każdy punkt tej krzywej jest równo oddalony od
punktu będącego środkiem okręgu, to wykreśloną krzywą jest okrąg. Zauważ,
że w celu zdefiniowania 1sfery zaczęliśmy rozważania od dwuwymiarowej
płaszczyzny.
2sfera jest bardzo podobna, tylko że tym razem zaczynamy od trójwymiarowej
przestrzeni. Powierzchnia jest 2sferą, gdy każdy jej punkt jest równo oddalony
od środka. Możliwe, że już wiesz, jak uogólnić tę definicję, tak by objaśniała
sferę o dowolnym wymiarze, bądź nie masz już wątpliwości, jak brzmi definicja
3sfery. Aby ją sformułować, zaczynamy od czterowymiarowej przestrzeni.
Możesz wyobrazić ją sobie jako przestrzeń, do której opisu potrzeba nie trzech
współrzędnych, jak zazwyczaj, ale czterech. Teraz wystarczy zebrać wszystkie
punkty znajdujące się w jednakowej odległości od punktu początkowego.
Wszystkie punkty spełniające ten warunek należą do 3sfery.
Żyjące na 2sferze pluskwiaki nie są zainteresowane niczym poza
powierzchnią sfery. Podobnie jak one, badający 3sferę geometra nie jest
zainteresowany czterowymiarową przestrzenią, w której jego świat jest
zanurzony. Możemy ją odrzucić i skupić się wyłącznie na 3sferze.
Kosmologia Einsteina obejmowała przestrzeń, która ogólnie ma kształt 3sfery,
ale nie jest doskonała. Na podobnej zasadzie powierzchnia Ziemi również
odbiega od idealnie sferycznego kształtu. W ogólnej teorii względności
własności przestrzeni nie są sztywno ustalone. Przestrzeń bardziej przypomina
zdolną do odkształcania się powierzchnię gumowego balonu aniżeli
niewzruszoną powierzchnię stalowej kuli. Wyobraź sobie Wszechświat jako
powierzchnię takiego ogromnego, odkształcalnego balonu. Na gumowej
powierzchni mieszkają pluskwiaki, a jedyne sygnały, jakie do nich docierają,
rozprzestrzeniają się po tej powierzchni. Nic nie wiedzą o innych wymiarach
przestrzeni. Nie opracowały pojęć dotyczących obszarów wewnętrznych lub
zewnętrznych balonu. Ich przestrzeń jest jednak elastyczna i w miarę upływu
czasu, gdy guma ulega odkształceniom, odległości między punktami mogą się
zmieniać.
Na balonie znajdują się oznaczenia, wskazujące położenie galaktyk, które są
rozłożone mniej więcej jednolicie na całej jego powierzchni. Jeśli balon się
rozszerza, galaktyki oddalają się od siebie. Jeśli się kurczy, dzielący je dystans
maleje. Wszystko to raczej łatwo pojąć. Problemy zaczynają się, gdy mamy
przejść z dwu do trzech wymiarów. Teoria Einsteina opisuje świat, w którym
przestrzeń jest elastyczna i sprężysta, lecz ogólnie rzecz biorąc, ma kształt 3
sfery.
Dodajmy teraz czynnik odpowiedzialny za przyciąganie grawitacyjne. Zgodnie
z obydwiema teoriami grawitacji sformułowanymi przez Newtona i Einsteina
każde ciało we Wszechświecie przyciąga każde inne ciało siłą wprost
proporcjonalną do iloczynu mas tych ciał i odwrotnie proporcjonalną do
kwadratu dzielącej te ciała odległości. W przeciwieństwie do sił oddziaływania
elektrycznego, których skutkiem działania może być przyciąganie i odpychanie,
efektem działania grawitacji zawsze jest przyciąganie. Rezultatem
przyciągania grawitacyjnego jest zbliżanie galaktyk ku sobie i kurczenie się
Wszechświata. Podobny proces zachodzi na powierzchni prawdziwego
balonu. Nazywając rzeczy po imieniu, powiedzielibyśmy, że siły spójności
gumowej powierzchni usiłują doprowadzić do skurczenia się balonu. Jeśli
chciałbyś ujrzeć towarzyszące temu naprężenie, wystarczy przekłuć balon igłą.
Jeśli nie byłoby innych sił przeciwstawiających się przyciąganiu
grawitacyjnemu, galaktyki zaczęłyby dążyć ku sobie, a Wszechświat
zakończyłby się kolapsem w sposób równie dramatyczny jak przekłuty balon.
Jednak w 1917 roku sądzono, że Wszechświat jest statyczny – nie zmienia się.
Astronomowie, jak wszyscy zwykli ludzie, patrząc na niebo, nie dostrzegali
ruchu odległych gwiazd (poza ruchem wywoływanym przez ruch orbitalny
Ziemi). Einstein wiedział, że jeśli przyciąganie grawitacyjne jest powszechne,
to Wszechświat nie może być statyczny. Statyczny Wszechświat byłby niczym
całkowicie nieruchomy kamień, unoszący się nad powierzchnią Ziemi. Jeżeli
kamień zostałby rzucony pionowo w górę, to w poszczególnych chwilach jego
lotu widzielibyśmy, jak wznosi się lub opada. Moglibyśmy nawet uchwycić
dokładny moment, w którym kamień zaczyna zawracać. Nie może on jedynie
zawisnąć na wieki w bezruchu na stałej wysokości. Nie może, chyba że
oddziałuje na niego jeszcze jakaś inna siła, przeciwstawiająca się sile
ziemskiej grawitacji. W ten sam sposób statyczny Wszechświat stoi w
sprzeczności z prawem powszechnej grawitacji.
Einstein musiał więc zmodyfikować własną teorię i wprowadzić siłę
kompensującą działanie grawitacji. W przypadku balonu źródłem siły
przeciwdziałającej siłom spójności gumowej powierzchni jest ciśnienie
zamkniętego w balonie powietrza. Tymczasem prawdziwy Wszechświat nie ma
Bądź pierwszą osobą wśród
znajomych, która to polubi
34 tys. polubienia
31.07.2016
Prószyński i Ska
http://www.proszynski.pl/Fragmentfld1130781.html
3/3
zamkniętego w środku powietrza. Jest tylko powierzchnia. Einstein doszedł do
wniosku, że musi istnieć jakaś odpychająca siła, która przeciwstawia się
przyciąganiu grawitacyjnemu. Czy to możliwe, by w ogólnej teorii względności
istniała ukryta możliwość opisu takiej odpychającej siły?
Einstein przejrzał własne równania i odkrył pewną niejasność. Równania
należało zmodyfikować przez dodanie jednego wyrażenia, a ich matematyczna
spójność wciąż była zachowana. Dodatkowe wyrażenie niosło zaskakujące
znaczenie: reprezentowało dodatek do zwykłych praw grawitacji – siłę
grawitacyjną, która wraz z odległością staje się coraz większa. Wartość tej
nowej siły była proporcjonalna do nowej stałej natury, którą Einstein oznaczył
grecką literą ? (lambda). Od tej pory nowa stała zyskała miano stałej
kosmologicznej i wciąż oznaczana jest symbolem ?.
Uwagę Einsteina szczególnie przykuwał fakt, że po dobraniu dodatniej
wartości stałej kosmologicznej nowe wyrażenie odpowiadało powszechnemu
odpychaniu, którego wartość rosła proporcjonalnie do odległości. Einstein zdał
sobie sprawę, że mógłby skonfrontować nową siłę odpychania z powszechnym
przyciąganiem grawitacyjnym. Położenie galaktyk można utrzymywać w stanie
równowagi przez dobranie od powiedniej wartości nowej stałej ?. Mechanizm
jest bardzo prosty. Kiedy galaktyki są rozłożone blisko siebie, siła ich
wzajemnego przyciągania jest duża i do utrzymania równowagi potrzeba
odpowiednio dużej siły odpychania. Z kolei gdy odległości między galaktykami
są tak duże, że ich pola grawitacyjne niemal wcale na siebie nie wpływają,
potrzebna jest bardzo słaba siła odpychająca. Einstein argumentował, że
wielkość stałej kosmologicznej powinna być mocno skorelowana ze średnią
od ległością między galaktykami. Choć z matematycznego punktu widzenia
stała kosmologiczna może przyjmować każdą wartość, wyznaczenie jej
rzeczywistej wartości stałoby się możliwe, gdyby tylko znany był średni dystans
między galaktykami. (…)
© Prószyński Media Sp. z o.o. 19982016. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
KOSMICZNY KRAJOBRAZ BEZ BOGA antropiczna, # EWOLUCJA ŚWIATA I CZŁOWIEKA #
Cuberbiller, Kosmiczny krajobraz bez Boga
5 Kosmiczny krajobraz, Gimp, Tutoriale
08 Kosmiczny krajobraz bez Boga (2008)
krajobr srodziemMK
Krajobraz sawanny
Modele krajobrazu
krajobraz wysokogórski Tatr
parki krajobrazowe malopolski
Zespół Jurajskich Parków Krajobrazowych
METODA JEDNOSTEK ARCITEKTONICZNO KRAJOBRAZOWYCH
9,10 Modele rastrowych i wektorowych danych w SIP,Mozliwosci wykorzystania SIP w architekturze krajo
1 Diagnoza polozenie, klimat, krajobraz
Kompartymentalizacja, Architektura krajobrazu- różne
urządzanie i pielęgnacja krajobrazu - wykład II - 23.10.2006, szkoła, KTZ, urządzanie
PROJEKTOWANIE TERENÓW ZIELENI - wykłady, ARCHITEKTURA KRAJOBRAZU, ze źródła nr 4, ► OGRODNICTWO
sciaga - ksztaltowanie krajobrazu, Studia, 2-stopień, magisterka, Ochrona Środowiska, Kształtowanie
Zaczęło się odstrzelenie Galaktyki 6D FLOTA KOSMICZNA ŚWIATŁA
Metody waloryzacji krajobrazu
więcej podobnych podstron