Nadaljevalec»sferične tradicije« Aperion in sfairos V predsokratski kozmologiji


download 215.14 Kb.
jenengNadaljevalec»sferične tradicije« Aperion in sfairos V predsokratski kozmologiji
Kaca4/6
KoleksiDokumen
a.kabeh-ngerti.com > Astronomi > Dokumen
1   2   3   4   5   6

a) da si v enem referenčnem sistemu, dva dogodka (A in B) sledita na način, da je A pred B, v drugem referenčenem okviru, pa si taista dogodka sledita tako, da je B pred A.

b) da sta dogodka A in B sočasna za opazovalca v enem referenčnem okvirju in nesočasna za opazovalca v drugem referenčem okvirju. Einstein je podal primer osebe A, ki se pelje na vlaku in vidi dve hkratni streli. Isti dogodek pa vidi opazovalec B, ki stoji na železniški postaji, kot dve nesočasni streli. Razlog za relativno sočasnost je ravno konstantna hitrost svetlobe.
57. Kaj pomeni Einsteinova enačba E = mc²?

Ta enačba povezuje energijo in materijo, ter prikazuje, da sta obe obliki iste realnosti. Ker vidimo, da sta masa in energija sorazmerni, lahko sklepamo, da bo energija, ki jo ima telo spričo gibanja, povečala njegovo maso – zaradi česar telo težje pospešuje. Čim bolj se hitrost kakšnega telesa pribljižuje svetlobni, tem hitrje narašča njegova masa, zato je potrebno čedalje več energije za pospeševanje. Svetlobne hitrosti telo ne more doseči, saj bi za to potrebovalo neskončno veliko energije (saj bi tudi njegova masa postajala neskočno velika.
58. Razloži pojem »prostor-čas« v relativnostni teoriji; kako ga ponazarjamo? (manjka kako ga ponazarjamo)

Prostor-čas primer je štirirazsežnega prostora v katerem so štiri smeri možnega gibanja po dolžini, širini, višini in v času. Čas tu ne nastopa nič drugače kot ostale običajne prostorske razsežnosti, le pri merjenju razdalj v prostoru-času, ga malo drugače obravnavamo. Praktični primer kako prostorske značilnosti vplivajo na čas je gravitacijska diletacija časa (močnejša kot je gravitacija, počasneje teče čas).
59. Zakaj ne drži, da je v relativnostni teoriji »vse relativno«?
60. Kaj je glavno spoznanje Einsteinove splošne teorije relativnosti?

- Najprej kratek opis posebne teorije relativnosti. Teorija se imenuje posebna zato, ker je vezana zgolj na inercialne sisteme (torej sisteme, ki so bodisi mirujoči bodisi gibajoči s konstnantno hitrostjo). Dva temeljna postulata posebne teorije sta:

  • Fizikalni zakoni so enaki v vseh inercialnih sistemih – ni priviligiranih sistemov

  • Hitrost svetlobe je konstantna

- Iz teh posebne teorije relativnosti sledijo mnoge zanimive reči:

  • Raztezanje časa

  • Relativizirana sočasnost

  • Ekvivalenca mase in energije

  • Poseben način seštevanja hitrosti – hitrosti ne moremo preprosto seštevat. Če leti raketa glede na opazovalca s hitrostjo 2/3  in izstreli heglovo Fenomenologijo duha s hitrostjo 2/3  glede na raketo, Fenomenologija ne leti stran od opazovalca na Zemlji s hitrostjo večjo od , temveč le s hitrostjo 12/13 .

- Splošna teorija relativnosti pa je geometrična teorija gravitacije, ki združi posebno teorijo z newtnovim zakonom univerzalne gravitacije. Gravitacija preneha biti mišljena kot sila, saj Einstein pokaže, da je le posledica ukrivljenosti prostora-časa. Najpomembnejše v tej zgodbi pa je t.i. načelo ekvivalence, ki pravi, da so učinki gravitacije ekvivalentni učinkom pospeševanja in da med njima ne moreš ločiti. Da bi si lažje predstavljal pomen načela ekvivalentnosti, si zamisli, da sediš v naslonjaču v sobi z zastrtimi okni in vrati. Tvoja soba ne nato skrivnostno odlepi od Zemlje in začne potovati po vesolju s pospeškom 9,8 m/s2 oz. 1g. Po načelu ekvivalentnosti, znotraj sobe nikakor ne moreš ugotoviti, da nisi več na Zemlji. Z načelom ekvivalentnosti lahko trdimo, da je vse gibanje relativno.

61. Pojasni razliko med Newtonovim in Einsteinovim pojmovanem gravitacije

- Einstein: Gravitacija je ukrivljenost prostora. Oblika prostora določa obnašanje svetlobnih žarkov, torej prostor je evklidsko raven, če in samo če, so ravni žarki, ki po njem potujejo. Toda žarki so le redko ravni, saj jih ukrivljajo gravitacijska polja, posledično lahko sklepamo, da je ukrivljen tudi sam prostor. Gravitacija je torej geometrija prostora-časa. V gravitacijskem polju teče čas počasneje. Močnejša je gravitacija, počasneje teče čas.

- Newton: Gravitacija je sila, ki deluje na daljavo.
62. Kaj pomeni spoznanje, da je gravitacija ukrivljenost prostora-časa?
63. Zakaj se svetlobni žarek ukrivi v gravitacijskem polju? (Primer z dvigalom in raketo.)
64. Kaj je raztezanje časa v splošni teoriji relativnosti? (Hawkingov »pogumni vesoljec«.)
!! 64. Kaj pomenijo Einsteinove besede, da »Bog ne kocka«?
65. Zakaj govorimo o »rojstvu, življenju in smrti zvezd? Kako »živijo« zvezde?

- Pri vsaki zvezdi je moč ločiti tri faze njenega »življenskega cikla«.

  1. Rojstvo: Zvezda nastane, ko se začne velika količina plina zaradi lastne težnosti sesedati vase. Ko se krči, atomi plina čedalje pogosteje in hitreje trkajo drug ob drugega – plin se tako segreva.

  2. Življenje: Nazadnje je plin tako vroč, da se atomi vodika, kadar trčijo, ne odbijajo več, temveč se zlijejo v helij. Zaradi toplote, ki se sprosti ob tej reakciji, zvezda zasije. Spričo te dodatne toplote narašča tudi tlak plina, in sicer toliko časa, dokler ne uravnoteži gravitacijsko privlačnost in se plin neha krčiti. Na neki točki zvezdi zmanjka plina.

  3. Smrt: Zvezda se začne ohlajati in krčiti.

66. Kaj pomenijo izrazi: »črna luknja«, »horizont dogodkov«, »singularnost«?

- Črna luknja: Nastane kot zadnja faza življenja zvezd z maso večjo od 30 sončnih mas. Kot vsaka oblika zvezde ima tudi ta svoje gravitacijsko polje, ki pa je tako veliko, da onemogoča svetlobi, da bi ušla iz njega. Za razliko od ostalih oblik zvezd, ki svetlobo odbijajo – zaradi tega jih lahko vidimo – pa črne luknje svetlobo zadržujejo.

- Horizont dogodkov: Opisuje mejo med silo gravitacije, kateri svetloba lahko ubeži in tisti, kateri svetloba ne more ubežati.



 Horizont dogodkov – za to mejo svetloba ne more več uiti gravitacijski sili


- Singularnost: Se nahaja na sredini črne luknje – je neskončno gosta in v njej je neskončna ukrivljenost prostora in časa.
67. Zakaj je Einstein teoretski utemeljitelj sodobne kozmologije?

- Einstein je s svojo splošno teorijo relativnosti postavil teoretski temelj sodobni kozmologiji kot znanosti o celoti vesolja.

- Z enačbami polja je izrazil soodvisnost med prostorom-časom na eni strani in maso in/ali energijo na drugi   (Prostor-čas pove snovi, kako naj se giblje, snov pove prostoru-času, kako naj se ukrivi). Te enačbe veljajo tako lokalno (za posamezne regije prostora-časa, npr. za zvezde, črne luknje, galaksije itd.), kakor tudi globalno(za celoto vesolja).

- Postavil je idealni statični model vesolja, ki ima končen volumen, a je brezmejen, imel naj bi sferično obliko. Kot protiutež ukrivljenosti vesolja, ki ga povzroča gravitacija, je uvedel kozmološki konstanto, a jo je kasneje preklical, saj je Hubble pokazal, da se vesolje širi. Vseeno ostaja sprejeto mnenje, da je vesolje sferično in končna, a brezmejno. Hkrati pa se je v zadnjem času ponovno odprlo vprašanje o njegovi kozmološki konstanti.
68. Kaj so Friedmanovi modeli, kaj napovedujejo in kaj predstavljajo? So še aktualni?

- Friedmann je odkril takšne rešitve einsteinovih enačb polja, pri katerih se prostor v času razteza. Pokazal je, da je geometrija vesolja odvisna od razmerja ( ) med dejansko in kritično povprečno gostote mase v njem.



- Torej, če je masa pod kritično, se bo vesolje širilo v neskončnost, saj gravitacijska sila ne bi bila dovolj močna, da bi ga držala skupaj, če pa bi bila nad kritično, pa bi se zaradi prevelike gravitacije vesolje sesedlo nazaj samo vase. Dandanes velja mnenje, da je  (prostor je evklidsko raven).

- Ti trije modeli so idealni v smislu, da predpodstavljajo globalno homogenost vesolja in da je v njih kozmološka konstanta enaka nič. Najnovejše meritve geometrije vesolja s pomočjo supernov pa kažejo, da kozmološka konstanta ni enaka nič in da je globalna homogenost zgolj induktivna generalizavija, ki ne velja nujno.
69. Kaj se je v kozmologiji bistveno spremenilo od Kanta do Hawkinga?

  • Kozmološka dejstva

  • Neevklidske geometrije

  • Tisto, kar je v navezavi na Kanta iz vprašanja 62.

  • Kanta se je spraševal tudi naslednje stvari: “Če je bilo vesolje resnično ustvarjeno, zakaj je bilo potrebno na stvaritev čakati neskončno dolgo časa (v kolikor privzamemo Newtonovo neskončno premico časa)?”, “Če vesolje obstaja od nekdaj, kako to, da se ni zgodilo že vse, kar se je ima za zgoditi, da ni zgodovine že konec?”, “Zakaj vesolje še ni prišlo v toplotno ravnovesje, tako da bi v njem vse imelo enako temperaturo?” in ne pozabimo še na antinomijo. Vse to je razrešeno. Hawkings je onemogočil problem časa, kot nastopa pri Kantu, tako, da je opustil njegovo predpodstavko o tem, da naj bi imel čas pomen tudi izven vesolja. Izkazalo se je tudi, da vesoljo ne obstaja večno, temveč, da je imelo začetek.


70. Kako je Edwin Hubble odkril, da se vesolje razteza?
71. Razloži Hubblov zakon. Zakaj omogoča oceno starosti vesolja?

- Hubblov zakon(1929):  , pri čemer je  hitrost oddaljevanja,  hubblova konstanta (hitrostna stopnja oddaljevanja galaksij, oziroma hitrost raztezana vesolja) in  je razdalja.

- Hubble je odkril, da se vesolje razteza (razdalje med galaksijami se večajo). Hubble je opazoval različno oddaljene galaksije in opazoval njihove barvne spektre. Ugotovil je, da se vse zvezde nahajajo v rdečem spektru, kar je pomenilo, da se od Zemlje odmikajo:



- Ugotovil je tudi, da je hitrost oddaljevanja odvisna od oddaljenosti zvezd – dlje kot so, hitreje se premikajo stran od opazovalca.

- Čas od prapoka lahko ocenimo preko  (bolj natančno, 1/) in ugotovimo, da je vesolje staro 13-14 mrd let.
72. Katere so osnovne značilnosti sodobnega »standardnega« kozmološkega modela?

  1. Vesolje se razteza  Hubblov zakon

  2. Če se vesolje razteza, potem lahko sklepamo, da so bile enkrat v svoji preteklosti galaksije zelo tesno skupaj  singularnost

  3. Vesolje kot celota se razvija  v preteklosti, so bili bolj ali manj prepričani, da je vesolje kot celota nespremenljivo, večno, eno. Statičnost vesolja je na začetku želel ohraniti tudi Einstein s svojo “kozmološko konstanto” , ki naj bi uravnovešala gravitacijo.

  4. Kasneje je Einstein revidiral svojo pozicijo in potrdil, da je vesolje dinamično, torej da se širi. Vsa nadaljna opazovanja so potrdila to teorijo, čeprav je nekaj časa soobstajala tudi t.i. “stacionarna teorija”, ki je trdila, da se vesolje resda razteza, a da v vmesnem prostoru nastajajo vedno nove in nove galaksije, ter se tako izognila potrebi po velikem poku. Teorija ni dolgo držala vode, ključni element pa je bilo dejstvo, da ni mogla razložiti prasevanja  zgodnje zelo vroče faze vesolja.

- (To vse drži, a v zapiskih sem našel Uršičevo verzijo:

1. kozmološko dejstvo: Vesolje se širi  Hubblov zakon

2. kozmološko dejstvo: razmerje med H in He je 3 : 1  to je nastalo na začetku, ostali elementi so nastali kasneje (v središču zvezd)

3. kozmološko dejstvo: Prasevanje)

73. Katera so tri glavna izkustvena dejstva, ki podpirajo sodobno kozmologijo prapoka?

  1. Rdeči premiki galaksij

  2. Opažene so bile diletacije časa, ki jih predvideva posebna teorija relativnosti in so posledice širjenja prostora

  3. Prasevanje

  4. Dokaz za to so tudi strukture, namreč galaksije, galaktične jate in “nadjate”, o čemer priča tudi opaženo dejstvo, da se določeni objekti, na primer “kvazarji”, za katere menijo, da so aktivna jedra mladih galaksij, pojavljajo v določenem prostorsko-časovnih pasovih oziroma na določenih oddaljenostih, pozneje – torej bližje nam – pa izginejo.

74. Kakšna je vloga kvantne oz. jedrske fizike v sodobni kozmologiji? Kdaj/kje je pomembna? (manjka kdaj/kje je pomembna)

- Vloga kvantne mehanike je raziskovanje področij, ki so izved dometa teorije relativnosti. Slednja ne drži na ravni delcev, zaradi česar ji je tudi nedostopno teoretiziranje o prapoku – to je eno izmed področij kvantne mehanike.

- Obstaja tudi kvantna teorija gravitacije – poskuša združiti kvantno teorijo z teorijo relativnosti (poglobljen opis presega moje miniskulne sposobnosti na tem področju).

- Kvantna mehanika je omogočila teorijo strun – ta teorija trdi, da so osnovni gradniki realnosti izjemno majne strune (velike nekje ne ravni Planckove dolžine  ), ki vibrirajo z določenimi frekvencami. Vsak delec je tako v bistvu majhen vibrirajoč objekt in ne točka. Objekti vibrirajo na različne načine, pri čemer vsak način proizvede določen tip delca (elektron foton). Strune se lahko združijo ali ločijo. Teorija upa, da bo na ta način lahko povezala vse 4 sile (in postala teorija vsega).
75. Navedi glavne razvojne faze vesolja (tj. obdobja kozmološkega časa)

1. Prapok kot začetna “singularnost”: pri času = 0, temperaturi T = ∞, itd. Planckov čas:  = tP = (pod to vrednostjo fizikalni čas sploh “ni definiran”)

2. doba sevanja, do : vesolje je zelo vroča, visokofrekvenčna “svetloba”

  • temperatura sevanja postopoma pada (ob Planckovem času je T =  ºK)

  • lomi simetrij med štirimi osnovnimi fizikalnimi silami (“mnoštvo iz enega”). Na začetku je bila zgolj ena sila, ki se je nato razdelila na štiri ločene sile – gravitacijska, šibka jedrska, elektromagnetna in močna jedrska. Ravno zlom te simetrije naj bi ustvarilo zadostno energijo za inflacijo vesolja.

  • napihnjenje (inflacija) vesolja pri  ≈ od do  (prve sekunde)
1   2   3   4   5   6

Astronomi


Nalika Nyalin materi nyedhiyani link © 2000-2017
kontak
a.kabeh-ngerti.com
.. Home