Voyager-nova generacija
nedjelja, 08.11.2009.
Struktura svijeta oko nas
I reče Bog: "Neka bude svjetlost!" I bi svjetlost.
Tako počinje a mi možemo reći da ovaj vidljivi svijet ( u prijašnjim postovima sam pisao o nevidljivom) ima početak u Velikom Prasku. Ishodište vremena je u singluarnom događaju koji se zove veliki prasak, a to se dogodilo prije 13.7 milijardi godina. Smjer vremena, u fizici, tzv 'strijela vremena' pokazuje u smjeru u kojem se povećava entropija i u smjeru u kojem se svemir širi.
Bit cijele znantvene slike svijeta je u matematici. Matematika ja savršeni alat koji nam je Bog podario da spoznavamo svijet oko sebe. Preko matematike dolazimo do spoznaja koje riječima ne možemo opisati. Vrijeme je možda najzanimljiviji fenomen stvaranja.
Vrlo je važno shvatiti da je za svakog promatrača unutar vlastitog referentnog sustava tako - njemu vrijeme izgleda konstantno. Međutim u usporedbi s drugim referentnim sustavom jasno se vidi da je vrijeme itekako ovisno o okolini i brzini kretanja.
Poznati efekt je da vrijeme teče sporije tamo gdje je gravitacijsko polje jače - dakle tamo gdje ima više mase. Tamo gdje nema značajnije mase, vrijeme teče brže (naravno, u usporedbi). To je lako moguće dokazati i to je odavno učinjeno.
Uzeli su dva potpuno precizna i usklađena atomska sata. Te tvorevine su toliko precizne da mogu zakasniti ili ubrzati svega sekundu u stotinjak milijuna godina. Tako 2 precizna i usklađena sata stavljena su, jedan na vrh visokog tornja, a drugi u njegovo dno. Onaj na dnu (bliže Zemlji, masivnom tijelu) išao je sporije u odnosu na onaj na vrhu i to točno onoliko koliko predviđaju jednadžbe.
Isto je napravljeno i sa brzinom: brzi avion nosio je jedan sat, a drugi je stajao na Zemlji. Onaj u avionu je išao sporije. To nije više upitno, dokazano je da vrijeme, ovisi o brzini i masi.
O vremenu možda napravim sljedeći post ali sad da se osvrnem na standardni model koji nam opisuje prirodu svijeta iu svemira oko nas.
Velikim praskom naziva se događaj stvaranja svemira. Važno je razumjeti da Veliki prasak nije nikakva eksplozija u "središtu svemira" (svemir nema središte!) već sam događaj stvaranja prostora, vremena, materije i energije. Svemir se nakon Velikog praska počeo širiti i širi se i danas. Sa širenjem prostora, materija se razrjeđivala, svemir se hladio i mijenjao: od homogene "juhe" vrućih, nama danas uglavnom nepoznatih čestica, do današnjeg hladnog svemira s milijardama galaksija.
Sam trenutak stvaranja i kratak period od 10-44 sekundi nakon stvaranja još uvijek su izvan domašaja znanosti. Naime, Einsteinova opća teorija relativnosti, jedina opće prihvaćena teorija prostora i vremena, ne funkcionira za sustave manje od tzv. Planckove udaljenosti (10-35 metara) i za događaje koji traju kraće od tzv. Planckovog vremena (10-44 sekundi). Unutar Planckovog vremena ni prostor ni vrijeme više nemaju isto značenje kao u svakodnevnom životu. Tu bi granicu trebala srušiti kvantna teorija gravitacije, koja još uvijek nije razvijena. Ovaj početni period svemira zovemo "epoha kvantne gravitacije".
Nakon što je objavio opću teoriju relativnosti Einstein se dao na veliki posao. Maxwell je ujedinio elektricitet i magnetizam u elektromagnetizam. Einstein je pak ujedinio prostor i vrijeme u prostor-vrijeme, a gravitaciju je pretvorio u zakrivljenost tog prostor-vremena. Einsteina je ipak mučio elektromagnetizam, elektromagnetska sila. Nije li i ona zapravo zakrivljenost nečeg poput gravitacije? Tako je zadnje godine svog života Einstein uzalud pokušavao povezati gravitacijsko i elektromagnetsko međudjelovanje u jednu jedinu silu, u jednu cjelinu koja se manifestira kao dvije različite sile, gravitacijska i elektromagnetska.
I jedna i druga sila su beskonačnog dosega, opadaju s kvadratom udaljenosti. Razlika je u tome što je gravitacijska sila uvijek privlačna (ne postoji antigravitacija, osim u znanstveno-fantastičnim filmovima i knjigama) dok elektromagnetska sila može biti privlačna i odbojna ovisno o tome imate li naboje istog ili različitog predznaka.
No u priorodi postoje još dvije sile koje su kratkog dometa a to su jaka i slaba. Jaka nuklearna sila ili jaka sila je fundamentalna sila koju prenose gluoni, a djeluje na kvarkove, antikvarkove i same gluone. Njezina posljedica je i privlačenje između nukleona (protona i neutrona), tzv. rezidualna jaka nuklearna sila koju prenose mezoni.
To je najmoćnija sila u prirodi. Jača je od elektromagnetske i zbog nje se protoni drže zajedno u jezgrama atoma. Djeluje samo na vrlo malim udaljenostima. Kod teških atoma jezgra se raspada jer je elektromagnetska sila koja razdvaja čestice istog naboja ukupan zbroj sila svih prisutnih protona i nadjačava rezidualnu jaku nuklearnu silu koja djeluje samo na susjedne čestice (protone ili neutrone) i drži ih skupa. Neutroni su ovdje samo posrednici koji onemogućavaju direktan kontakt između protona.
Slaba nuklearna sila je jedna od fundamentalnih sila. Odgovorna je za beta raspad, a standardni model objašnjava njezino djelovanje preko razmjene W i Z bozona.
Eh sad sam se ispisao o atomima česticama itd, nadam se da još uvijek možete pratiti....
Pokušat ću još jednom ponoviti...
U prirodi postoje četiri vrste sila: jaka i slaba sila, koje su kratkog dosega, te elektromagnetska i gravitacijska, koje su dugog dosega. Postoji mnoštvo čestica od kojih većina živi jako kratko nakon nastanka, a dijele se na četiri leptona (elektron, mion i njihovi neutrini) te mezone i barione kojih ima neodređeni (velik) broj ali svojim svojstvima ukazuju na postojanje dubljeg reda, skrivene pravilnosti.
Kao što periodni sustav elemenata ukazuje na dublju strukturu koja se u krajnjoj liniji svodi na broj protona (i neutrona) u jezgri, tako se došlo do spoznaje da se veliki broj mezona i bariona i njihova svojstva mogu objasniti hipotezom da to nisu prave elementarne čestice, već da su to složeni objekti koji se sastoje od, kako su ih nazvali, kvarkova. Počelo se s tri vrste kvarkova: “u”, “d” i “s”. Ono što je zanimljivo je to da “u” kvark ima naboj dvije trećine, a “d” i “s” kvarkovi naboj minus jednu trećinu naboja protona.
Tako je, na primjer, proton sastavljen od dva “u” i jednog “d” kvarka. Primjetite da to daje ukupni naboj jedan. Neutron se pak sastoji od dva “d” kvarka i jednog “u” kvarka što daje ukupni naboj nula. Treba podsjetiti da sve čestice imaju i svoje antičestice. Tako i kvarkovi. Mezoni su sastavljeni od para kvark-antikvark. Veliko mnoštvo mezona i bariona bilo je tako moguće objasniti običnom kombinatorikom s tri kvarka ili parom kvark-antikvark.
Da sad ne idemo još dalje i dalje samo recimo da je to današnja znanstvena slika svijeta na najdubljoj razini. Po toj slici se sav svijet sastoji od šest kvarkova i šest leptona koji međudjeluju izmjenom gluona (jaka sila), fotona ( elektromagnetska sila) i W plus, W minus i Z nula bozona (slaba sila). Teorijom je predviđena i teška Higgsova čestica koja svim česticama “daje” masu, ali za sada eksperimentalno nije otkrivena. Tu je još i pretpostavka o postojanju gravitona, čestice koja prenosi gravitacijsku silu, ali ta se sila među česticama može zanemariti. Osim toga, sama gravitacija je priča za sebe.
U ovom jednom postu sam naveo puno toga a opet sam neke stvari preskočio, kako bih skratio ovu osnovnu misao, da pokušamo shvatiti svijet oko nas. Možda jedna zanimljiovst kada pišemo o ovim najdubljim česticama od kojih se satoji svijet oko nas da spomenem leptone ( dakle elektron ilki neutrin). Elektron je jedna čestica, ali s druge strane je to struktura koja se sastoji od tri preona. Ta tri preona imaju istu narav, ali tvore u prostoru supernaboja jednakostraničan trokut. Ako ste vjernik, ovo će vas sigurno podsjetiti na učenje Crkve o Tajni presvetog Trojstva, o Trojedinom Bogu koji se ponekad simbolično prikazuje kao trokut. Tako je Bog u najmanje čestice ugradio sliku te velike Tajne. Stoga ne treba čuditi što je elektron tako neshvatljiv, ta u njemu se krije slika jedne od najvećih Božjih Tajni.
