Nepolapitelné gravitační vlny, které se nacházejí v „časoprostoru“, tedy mezi prostorem a časem, předpověděl Albert Einstein. Jejich existenci nemohl dokázat, přesto věděl, že tam jsou. A opravdu.
Právě tyto vlny byly pozorované pozemními interferometry na vysokých frekvencích jako jsou LIGO a Virgo a na ultranízkých frekvencích pomocí časovacích polí pulsarů. Střední pásmo však zůstalo vědecky nejasné. Nacházejí se totiž v nepolapitelném milihertzovém frekvenčním pásmu (10⁻⁵ – 1 Hz).
Nový detektor využívá nejmodernější technologie optických dutin původně vyvinutý pro optické atomové hodiny k měření drobných fázových posunů v laserovém světle způsobených procházejícími gravitačními vlnami. Na rozdíl od velkých interferometrů jsou tyto detektory kompaktní a relativně imunní vůči seismickému a newtonovskému šumu.
Vědci tak našli nový přístup, jak tyto gravitační vlny detekovat v milihertzovém frekvenčním rozsahu, který umožňuje přístup k astrofyzikálním a kosmologickým jevům, které nejsou detekovatelné současnými přístroji.
Využitím technologie vyvinuté v kontextu optických atomových hodin je možné rozšířit dosah detekce gravitačních vln do zcela nového frekvenčního rozsahu s přístroji, které se vejdou na laboratorní stůl. To otevírá vzrušující možnost vybudování globální sítě takových detektorů a hledání signálů, které by jinak zůstaly skryté nejméně po další desetiletí.
Očekává se, že milihertzové frekvenční pásmo, někdy nazývané jako „střední pásmo“, bude přijímat signály z různých astrofyzikálních a kosmologických zdrojů, včetně kompaktních dvojhvězd bílých trpaslíků a slučování černých děr.
Ambiciózní vesmírné mise, jako je LISA, se také zaměřují na toto frekvenční pásmo, ale jejich start je naplánovaný na 30. léta 21. století. Nové detektory optických rezonátorů by mohly začít tuto oblast zkoumat už nyní.
Foto: Petr Jurík/Alamy/Tisková zdroj EurekAlert3D ilustrace gravitačních vln ze slučujících se černých děr.
Tento detektor umožňuje testovat astrofyzikální modely binárních systémů v naší galaxii, zkoumat fúze masivních černých děr a dokonce hledat stochastické pozadí z raného vesmíru. Díky této metodě mají vědci nástroje k zahájení zkoumání těchto signálů přímo ze Země, což otevírá cestu pro budoucí vesmírné mise.
Každá jednotka se skládá ze dvou ortogonálních ultrastabilních optických dutin a atomární frekvenční reference, což umožňuje vícekanálovou detekci signálů gravitačních vln. Tato konfigurace nejen zvyšuje citlivost, ale také umožňuje identifikaci polarizace vln a směru zdroje.
Spoluautoři studie: Dr. Vera Guarrera z Birminghamské univerzity a profesor Xavier Calmet z univerzity v Sussexu
Zdroje: Univerzita v Birminghamu, https://www.eurekalert.org/news-releases/1100491; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/ae09ec
Zapomenutá devátá planeta 19. století příhodně neexistuje
V roce 1846 usedl astronom a matematik Urbain Le Verrier ke stolu a pokusil se najít planetu, kterou lidé nikdy předtím neviděli. Uran se pohyboval nečekaným způsobem. Tak jak předpovídala Newtonova teorie gravitace, píše IFL Science. Ačkoli byly nesrovnalosti malé, mezi pozorovanou dráhou Uranu a způsobem, jakým Newtonova fyzika předpovídala jeho dráhu, byl rozdíl.
V červenci Le Verrier navrhl, že tento rozdíl lze vysvětlit další planetou za Uranem a učinil předpověď dráhy tohoto dosud neznámého tělesa.
Protože byl v první řadě matematik a až poté astronom, neměl zájem ji nyní, když ji našel v matematice, hledat pomocí dalekohledu a úkol přenechal německému astronomovi Johannu Gottfriedu Gallemu. Dne 23. září 1846 se Galle podíval na místo, které Le Verrier předpověděl a zjistil, že se na 1 stupeň od něj nachází… planeta Neptun.
Nebojte se, dostáváme se k Spockově planetě. Když tedy Le Verrier objevil jinou novou planetu pohledem na oběžnou dráhu, byl vyzván, aby se podíval na planetu Merkur. Merkur, který je tak blízko Slunci, je nejobtížněji pozorovatelnou planetou naší sluneční soustavy (za předpokladu, že tam venku není Planeta devět). Le Verrier dostal za úkol vytyčit dráhu Merkuru pomocí Newtonovy fyziky.
To se mu však nepodařilo. Ať se snažil sebevíc, excentrická dráha Merkuru nedávala smysl. Podle newtonovské teorie se planety pohybují po eliptických drahách kolem Slunce, ale pozorování ukázala, že Merkurova dráha se kýve více, než by bylo možné vysvětlit gravitací působící na ostatní známé planety.
Stejně jako v případě Uranu se domníval, že je to způsobeno jinou planetou, která mění dráhu planety. Nakonec planetu pojmenoval Vulkan, podle římského boha ohně, protože byl velkým fanouškem Star Treku.
Brzy začali astronomové hlásit pozorování této planety. První pozorování provedl Edmond Modeste 26. března 1859. O devět měsíců později (byl přinejlepším astronomem amatérem) upozornil Le Verriera, když viděl článek o jeho práci. Na základě Modesteho pozorování Le Verrier vypočítal předpokládanou dráhu planety, která podle něj bude dvakrát až čtyřikrát ročně přecházet.
Jiní hlásili, že Vulkan pozorovali, ale mohli ho vysvětlit pomocí slunečních skvrn, známých planet a pozorování blízkých hvězd. Le Verrier své výpočty upřesnil na základě dalších pozorování, ale přesto nebyl nikdy pozorován způsobem, který by se dal označit za konkrétní.
Planeta však nebyla nějakým krátkodobým výstřelem, ale vydržela přibližně 70 let. V roce 1879 přinesly noviny zprávu, že Vulkán bude přecházet okolo Slunce, a to na základě výpočtů uznávaného astronoma Theodora von Oppolzera. Nikdy se však neukázal. V této době byl hledán téměř při každém zatmění, ale nikdy nebyl spatřen.
Proč jste se tedy při studiu osmi planet nedozvěděli o Vulkánu? Protože do značné míry neexistoval. Planeta, která se zrodila z matematiky Le Verriera, byla zničena novou fyzikální teorií: Einsteinovy obecné teorie relativity.
Einsteinova teorie dokázala předpovědět dráhu Merkuru, aniž by na jeho kmitání měly vliv nějaké další planety. Teorie klade gravitaci jako důsledek zakřivení prostoročasu hmotnými objekty, přičemž objekty blíže k hmotným objektům jsou ovlivněny více. Změnu neboli kývání Merkurovy dráhy by tedy teorie mohla vysvětlit, zatímco vnější planety, které jsou zakřivením ovlivněny méně, jsou novými výpočty ovlivněny jen málo, vzhledem k jejich vzdálenosti od Slunce.
Einsteinova teorie by tak mohla vysvětlit jak dráhu Merkuru, tak dráhu Země, Marsu, Jupiteru atd. bez použití dalších planet. Od té chvíle planeta Vulkán už neexistovala.
Tým z Ženevské univerzity (UNIGE) vyvinul metodu, která nabízí společný test teorií navržených Leonhardem Eulerem a Albertem Einsteinem. Nový výzkum umožní lépe pochopit temnou hmotu a zrychlující se rozpínání vesmíru, píše WP Tech.
Teorie Leonharda Eulera a Alberta Einsteina silně ovlivnily současné vnímání vesmíru. Euler formuloval teorii pohybu nebeských těles, která umožnila lépe pochopit vývoj vesmíru. Einsteinova teorie relativity z roku 1905 zase ukázala, že časoprostor může být deformován hvězdokupami a galaxiemi.
Eulerovy a Einsteinovy teorie bylo obtížné testovat. Vědci až dosud nebyli schopni otestovat, zda jevy temné hmoty a rozpínání vesmíru odpovídají Eulerovým a Einsteinovým rovnicím.
Camille Bonvin, docent na katedře teoretické fyziky Přírodovědecké fakulty UNIGE, vysvětluje: „Problém je v tom, že současná kosmologická data nám neumožňují rozlišit mezi teorií, která porušuje Einsteinovy rovnice a teorií, která porušuje Eulerovy rovnice. Právě to ukazujeme v naší studii. Předkládáme také matematickou metodu, jak tento problém vyřešit. Jedná se o vyvrcholení desetiletého výzkumu.“
Hlavním důvodem, proč výzkumníci nebyli schopni rozlišit dvě samostatné rovnice, bylo to, že nebylo měřeno zkreslení času. Jednoduše řečeno, pokud se zkreslení času nerovná součtu času a prostoru, pak Einsteinův model nefunguje. A naopak, pokud se zkreslení času nerovná rychlosti galaxií vypočtené v Eulerově rovnici, pak nefunguje ani druhý model.
Průlomový výzkum vědců
Vědci vyvinuli novou metodu zkoumání a závěry experimentu byly publikovány v časopise Nature Astronomy. Nový model již byl testován na syntetických katalozích galaxií. Dalším krokem bude jeho testování na datech ze spektroskopického přístroje DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) v Arizoně.
„To nám umožní zjistit, zda ve vesmíru existují nové síly nebo hmota, které porušují tyto dvě teorie,“ vysvětluje Levon Pogosian, profesor na katedře fyziky na Simon Fraser University v Kanadě a spoluautor studie.
Očekává se, že nový výzkum významně přispěje k řadě misí, včetně mise Euclid Evropské kosmické agentury, jejímž cílem je studium temné hmoty a rozpínání vesmíru.
Ze všech vzdálených konceptů v astronomii mohou být černé díry nejpodivnější. Oblast vesmíru, kde je hmota stlačena tak pevně, že nic, ani samotné světlo, nemůže uniknout, představují tato temná monstra docela děsivou vyhlídku. Vzhledem k tomu, že se v nich hroutí všechna normální fyzikální pravidla, je lákavé zavrhnout černé díry jako sci-fi. Přesto existuje spousta důkazů – přímých i nepřímých – že ve vesmíru skutečně existují, napsal Live Science.
Einsteinova „robustní předpověď“
Jako teoretickou možnost černé díry předpověděl v roce 1916 Karl Schwarzschild, který je shledal jako nevyhnutelný důsledek Einsteinovy obecné teorie relativity. Jinými slovy, pokud je Einsteinova teorie správná – a všechny důkazy tomu naznačují – pak černé díry musí existovat. Následně je postavili na ještě pevnější půdu Roger Penrose a Stephen Hawkung, kteří podle univerzity v Cambridgi ukázali, že jakýkoli objekt, který se zhroutí do černé díry, vytvoří singularitu, kde se zhroutí tradiční fyzikální zákony. To se stalo tak široce akceptovaným, že Penrose získal podíl na Nobelově ceně za fyziku v roce 2020 „za objev, že tvorba černých děr je robustní předpověď obecné teorie relativity.“
Záblesky gama
Foto: NASA/Swift/Cruz deWildeZáblesky gama způsobené zrozením černých děr byly detekovány zařízením na Zemi.
Podle NASA se ve 30. letech 20. století indický astrofyzik Subramanian Chandrasekhar podíval na to, co se stane s hvězdou, když spotřebuje veškeré své jaderné palivo. Zjistil, že konečný výsledek, závisí na hmotnosti hvězdy. Pokud je tato hvězda opravdu velká, řekněme 20x hmotnost Slunce, pak její husté jádro, které samo může být třikrát nebo vícekrát větší než hmotnost Slunce, se podle NASA zhroutí až do černé díry. Poslední kolaps jádra se děje neuvěřitelně rychle, během několika sekund, a uvolňuje obrovské množství energie ve formě gama záblesku. Tento výbuch může vyslat do vesmíru tolik energie, kolik obyčejná hvězda vyzařuje za celý svůj život. A teleskopy na Zemi zachytily mnoho z těchto výbuchů, z nichž některé pocházejí z galaxií vzdálených miliardy světelných let, takže můžeme skutečně vidět, jak se rodí černé díry.
Gravitační vlny
Foto: R. Hurt/Caltech-JPLUmělcův dojem gravitačních vln. Černé díry, které se navzájem obíhají, vytvářejí v časoprostoru vlnky, které se šíří směrem ven jako gravitační vlny.
Černé díry neexistují vždy izolovaně, někdy se vyskytují ve dvojicích a obíhají kolem sebe. Když se tak stane, gravitační interakce mezi nimi vytvoří vlnění v časoprostoru, které se šíří směrem ven jako gravitační vlny – další předpověď Einsteinovy teorie relativity. S observatořemi, jako je Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory a Virgo, jsme nyní schopni tyto vlny detekovat. První objev, zahrnující spojení dvou černých děr, byl oznámen již v roce 2016 a od té doby bylo učiněno mnoho dalších. Se zlepšující se citlivostí detektoru jsou kromě slučování černých děr zjišťovány i další vlny generující události – jako je srážka mezi černou dírou a neutronovou hvězdou, která se odehrála daleko za naší vlastní galaxií ve vzdálenosti 650 milionů až 1,5 miliardy světelných let od Země, uvedla Live Science.
Neviditelný společník
Foto: L. Calçada/ESOObraz ukazuje oběžné dráhy objektů v trojitém systému HR 6819.
Krátkodobé události s vysokou energií, které produkují záblesky gama a gravitační vlny, mohou být viditelné v polovině pozorovatelného vesmíru, ale po většinu svého života budou černé díry ze své podstaty téměř nedetekovatelné. Skutečnost, že nevyzařují žádné světlo ani jiné záření, znamená, že by se mohly skrývat v našem kosmickém sousedství, aniž by si toho astronomové uvědomovali. Existuje však jeden spolehlivý způsob, jak odhalit, a to prostřednictvím jejich gravitačních účinků na jiné hvězdy. Při pozorování obyčejně vyhlížejícího binárního systému nebo dvojice obíhajících hvězd, známé jako HR 6819 v roce 2020, si astronomové všimli zvláštností v pohybu dvou viditelných hvězd, které by bylo možné vysvětlit pouze tehdy, pokud tam byl třetí, zcela neviditelný objekt. Když zjistili jeho hmotnost – nejméně čtyřikrát větší než Slunce – vědci věděli, že zbývá pouze jediná možnost. Musela to být černá díra – dosud nejblíže objevená k Zemi, pouhých tisíc světelných let daleko uvnitř naší vlastní galaxie.
Rentgenové vidění
Foto: NASA/CXCČerná díra Cygnus X-1 stahuje materiál z masivní modré doprovodné hvězdy.
První pozorovací důkaz černé díry se objevil v roce 1971 a také pocházel z binárního hvězdného systému v naší vlastní galaxii. Systém nazvaný Cygnus X-1 produkuje některé z nejjasnějších rentgenových paprsků vesmíru. Ty nevycházejí ze samotné černé díry ani z její viditelné doprovodné hvězdy – která je podle NASA obrovská, 33krát větší než naše Slunce. Spíše je hmota neustále odstraňována z obří hvězdy a vtahována do akrečního disku kolem černé díry, a právě z tohoto akrečního disku je podle NASA vyzařováno rentgenové záření. Stejně jako u HR 6819 mohou astronomové použít pozorovaný pohyb hvězd k odhadu hmotnosti neviditelného objektu v Cygnus X-1. Nejnovější výpočty stanovily, že temný objekt má 21 hmotností Slunce soustředěných do tak malého prostoru, že to nemůže být nic jiného než černá díra.
Supermasivní černé díry
Foto: ESA–C. CarreauVe středu naší galaxie je supermasivní černá díra v oblasti známé jako Sagittarius A.
Kromě černých děr, které vznikly kolapsem hvězd, důkazy naznačují, že supermasivní černé díry, každá o hmotnosti miliónů nebo dokonce miliard slunečních hmot, číhají v centrech galaxií od počátku historie vesmíru, uvedla Live Science. V případě takzvaných aktivních galaxií jsou důkazy pro tyto těžké váhy velkolepé. Podle NASA jsou centrální černé díry v těchto galaxiích obklopeny akrečními disky, které produkují intenzivní záření na všech vlnových délkách světla. Máme také důkazy, že naše vlastní galaxie má ve svém středu černou díru. Je to proto, že vidíme hvězdy v této oblasti svištět kolem tak rychle – až 8% rychlosti světla – že musí obíhajít něco extrémně malého a masivního. Současné odhady uvádějí centrální černou díru Mléčné dráhy někde kolem 4 milionů hmotností Slunce.
Špagetování
Dalším důkazem o existenci černých děr je… špagetizace. Možná se divíte, co je to špagetizace? To se stane, když spadnete do černé díry, a to je docela samovysvětlující. Extrémní gravitační silou černé díry se roztáhnete na tenká vlákna. Naštěstí se to vám nebo někomu, koho znáte, pravděpodobně nestane, ale může to být osud hvězdy, která se zatoulá dostala příliš blízko k supermasivní černé díře, uvedla Live Science. V říjnu 2020 byli astronomové svědky tohoto rozpadu – nebo alespoň viděli záblesk světla z nešťastné hvězdy, když byla roztrhána na kusy. Naštěstí ke špagetování nedošlo nikde poblíž Země, ale v galaxii vzdálené 215 milionů světelných let.
A konečně — přímý obraz
Foto: Event Horizon Telescope CollaborationVůbec první přímý snímek černé díry.
Doposud jsme měli spoustu přesvědčivých nepřímých důkazů o černých dírách: výbuchy záření, gravitační vlny nebo dynamické efekty na jiná tělesa, které nemohly být vytvořeny žádným jiným objektem známým vědě. Ale konečný úspěch přišel v dubnu 2019 v podobě přímého snímku supermasivní černé díry v centru aktivní galaxie Messier 87. Tato úžasná fotografie byla pořízena dalekohledem Event Horizon Telescope – trochu zavádějící název, protože se skládá z velké sítě dalekohledů roztroušených po celém světě, nikoli z jediného přístroje. Podle NASA platí, že čím více dalekohledů se může zúčastnit a čím větší jsou jejich rozmístění, tím lepší je výsledná kvalita obrazu. Výsledek jasně ukazuje tmavý stín černé díry o hmotnosti 6,5 miliardy sluneční hmoty proti oranžové záři jejího okolního akrečního disku.
Zdroj: Livescience
Foto: Mezinárodní centrum pro radioastronomický výzkum (ICRAR)/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: ESO/M. KornmesserKdyž hvězda S2 prochází kolem černé díry v galaktickém centru, silné gravitační pole způsobí, že se její světlo posune směrem k červeným koncům spektra (umělecký dojem). Kredit: ESO/M. Kornmesser
Deset let probíhající pozorování potvrzuje předpovědi o tom, jak se světlo chová v obrovském gravitačním poli
Astronomové zachytili obří černou díru v centru naší galaxie, jak roztahuje světlo vyzařované obíhající hvězdou, téměř tři desetiletí poté, co začali hvězdu poprvé sledovat. Dlouho hledaný jev, známý jako gravitační rudý posuv, byl předpovězen Einsteinovou obecnou teorií relativity, ale až dosud nebyl nikdy detekován v okolí černé díry, napsal server Nature.
„Je to další velký krok v přiblížení se k pochopení černé díry,“ říká Heino Falcke, astronom z Radboud University v nizozemském Nijmegenu, který se na výzkumu nepodílel. „To je prostě úžasné, vidět tyto efekty.“
Tým vedený Reinhardem Genzelem z Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku v Garchingu v Německu dnes oznámil objev na tiskové konferenci a výsledky oznámil v Astronomy & Astrophysics. Skupina zahrnuje vědce z univerzit a výzkumných institucí v Německu, Francii, Portugalsku, Švýcarsku, Nizozemsku, Spojených státech a Irsku.
Genzel a jeho kolegové sledovali cestu této hvězdy, známé jako S2, od počátku 90. let. Pomocí dalekohledů na Evropské jižní observatoři v Chile jej vědci sledují, jak se pohybuje po eliptické dráze kolem černé díry, která leží 26 000 světelných let od Země v souhvězdí Střelce. Černá díra s hmotností 4 milionykrát větší než Slunce generuje nejsilnější gravitační pole v Mléčné dráze. To z něj dělá ideální místo pro lov relativistických efektů.
Dne 19. května tohoto roku proletěla S2 tak blízko, jako kdy jindy, k černé díře. Vědci sledovali dráhu hvězdy pomocí přístrojů včetně GRAVITY, interferometru, který kombinuje světlo ze čtyř 8metrových dalekohledů a který byl uveden do provozu v roce 2016. „S našimi měřeními jsou dveře do fyziky černých děr dokořán,“ říká člen týmu Frank Eisenhauer, astronom z Institutu Maxe Plancka.
Foto: ESO/MPEČasosběrný záznam pozorování z dalekohledu Evropské jižní observatoře v Chile ukazující hvězdy obíhající kolem centrální černé díry Mléčné dráhy po dobu 20 let.
GRAVITY měřila pohyb S2 po obloze; Nejrychleji se hvězda pohybovala rychlostí více než 7 600 kilometrů za sekundu, tedy téměř 3% rychlosti světla. Mezitím jiný přístroj studoval, jak rychle se S2 pohybovala směrem k Zemi a od ní, když procházela kolem černé díry. Kombinace pozorování umožnila Genzelovu týmu detekovat gravitační rudý posuv hvězdy – který popisuje, jak je její světlo nataženo na delší vlnové délky obrovskou gravitační silou černé díry. Takový jev je v souladu s předpověďmi obecné teorie relativity.
„To, co jsme naměřili, už Newton nemůže popsat,“ říká Odele Straub, astrofyzik z pařížské observatoře. Budoucí pozorování S2 by mohla potvrdit další Einsteinovy předpovědi, například jak rotující černá díra s sebou táhne časoprostor.
„Jejich data vypadají nádherně,“ říká Andrea Ghez, astronomka z Kalifornské univerzity v Los Angeles, která vede konkurenční tým, který pomocí Keckových teleskopů na Havaji měří dráhu hvězdy kolem galaktického středu.
Úplný oběh kolem černé díry S2 trvá 16 let, takže obě skupiny netrpělivě očekávaly letošní těsný průlet. Ghez ale říká, že její tým plánuje se zveřejněním výsledků počkat až do konce roku. Ze tří zásadních událostí roku 2018 se zatím odehrály pouze dvě.
V dubnu dosáhla S2 své maximální rychlosti v přímé viditelnosti ze Země. V květnu se nejblíže přiblížila ke galaktickému středu. A koncem srpna a začátkem září zpomalí na svou minimální rychlost v linii viditelnosti ze Země. „Trvalo nám 20 let, než jsme se dostali do tohoto okamžiku,“ říká Ghez. „Počkáme na konec průchodu, dokud hvězda neskončí se vším, co bude dělat.“
S2 již začala zpomalovat ve směru své cesty při pohledu ze Země, když se blíží třetí událost. A jak americké, tak evropské týmy to bedlivě sledují. „Jsme v háji,“ říká Ghez. „Je to super vzrušující.“
Co je skutečné? Nedokončené pátrání po smyslu kvantové fyziky
Před 90 lety se ve fyzice rozpoutalo peklo. Objev kvantové teorie rozpoutal prudké diskuze mezi Albertem Einsteinem a Nielsem Bohrem. Představovalo to výzvu pro samotnou povahu vědy a pravděpodobně v tom i nadále pokračuje tím, že vážně narušuje vztah mezi teorií a povahou reality. Adam Becker, vědecký spisovatel a astrofyzik, zkoumá tento zamotaný příběh v titulu: Co je skutečné? Napsal server Nature.
Becker zpochybňuje hegemonii kodaňské interpretace kvantové mechaniky. Tato teorie, kterou ve 20. letech 20. století předložili Bohr a Werner Heisenberg, tvrdí, že fyzické systémy mají pouze pravděpodobnosti, spíše než specifické vlastnosti, dokud nejsou změřeny. Becker tvrdí, že pokus analyzovat, jak tato interpretace odráží svět, ve kterém žijeme, je cvičením v neprůhlednosti. Ukazuje, že vývoj vědy je ovlivněn historickými událostmi, včetně sociologických, kulturních, politických a ekonomických faktorů – zkoumá alternativní vysvětlení. Tvrdí, že kdyby se události ve dvacátých letech minulého století odehrávaly jinak, náš pohled na fyziku by mohl být velmi odlišný.
Becker se zdržuje na Solvayově konferenci v Bruselu v roce 1927, kde se sešlo 29 skvělých vědců, aby diskutovali o začínající kvantové teorii. Zde vyvrcholily neshody mezi Bohrem, Einsteinem a dalšími, včetně Erwina Schrödingera a Louise de Broglieho. Zatímco Bohr navrhoval, že entity (jako jsou elektrony) mají pouze pravděpodobnosti, pokud nebyly pozorovány, Einstein tvrdil, že mají nezávislou realitu, což vyvolalo jeho slavné tvrzení, že „Bůh nehraje v kostky“. O několik let později přidal glosu: „To, co nazýváme vědou, má jediný účel určit, co je. Najednou byl v sázce vědecký realismus – myšlenka, která potvrdila vědecké teorie zhruba odrážející realitu.
Kvantové jevy byly pro mnohé fenomenálně matoucí. První byla dualita vlna-částice, ve které světlo může působit jako částice a částice, jako jsou elektrony, interferují jako světelné vlny. Podle Bohra se systém chová jako vlna nebo částice v závislosti na kontextu, ale nemůžete předpovědět, co to udělá.
Za druhé, Heisenberg ukázal, že nejistota, například ohledně polohy a hybnosti částice, je pevně začleněna do fyziky. Za třetí, Bohr tvrdil, že můžeme mít pouze pravděpodobnostní znalosti o systému: v Schrödingerově myšlenkovém experimentu je kočka v krabici mrtvá i živá, dokud není spatřena. Za čtvrté, částice se mohou zamotat. Například dvě částice mohou mít opačné rotace, bez ohledu na to, jak daleko od sebe jsou: pokud změříte jednu, že se roztočí nahoru, okamžitě víte, že druhá se roztočí dolů. (Einstein to nazval „strašidelnou akcí na dálku“.)
Becker vysvětluje, jak tato pozorování zpochybňují lokalitu, kauzalitu a determinismus. V klasickém světě kulečníkových koulí, projektilů a jablek padajících ze stromů nebyly nikdy problémy.
Becker probírá historii a ukazuje, jak Bohr jako antirealista přivedl na svou stranu mnoho začínajících fyziků, včetně Heisenberga, Wolfganga Pauliho a Maxe Borna. Einstein však vytrvale tvrdil, že kodaňská interpretace je neúplná. Domníval se, že v pozadí kvantových jevů mohou existovat skryté proměnné nebo procesy; nebo možná „pilotní vlny“, navržené de Brogliem, řídí chování částic. V roce 1932 vytvořil matematik John von Neumann důkaz, že v kvantové mechanice nemohou existovat žádné skryté proměnné. Ačkoli je to matematicky správné, o desetiletí později se ukázalo, že je chybný. Ale škoda byla způsobena: potenciálně životaschopné alternativy, které vymysleli Einstein a de Broglie, zůstaly relativně neprozkoumané. Kodaňská interpretace se uchytila ve třicátých letech 20.
Na Solvayovu konferenci lze tedy pohlížet jako na mezník mezi dvěma matematicky ekvivalentními, ale zásadně odlišnými paradigmaty: Bohrovým instrumentalistickým pohledem na kvantovou fyziku a Einsteinovým realistickým pohledem. Ve vědě dominantní paradigma určuje, které experimenty se provádějí, jak jsou interpretovány a jakou cestu výzkumný program sleduje.
Ale co když pole vybere špatné paradigma? Becker ukazuje, jak v 50. a 60. letech 20. století hrstka fyziků oprášila teorie Einsteina a de Broglieho a proměnila je v plnohodnotnou interpretaci schopnou otřást status quo. David Bohm tvrdil, že částice v kvantových systémech existovaly, ať už byly pozorovány nebo ne, a že mají předvídatelné polohy a pohyby určené pilotními vlnami. John Bell pak ukázal, že Einsteinovy obavy z lokality a neúplnosti v kodaňské interpretaci byly na místě. Byl to on, kdo vyvrátil von Neumannův důkaz tím, že odhalil, že vylučuje pouze úzkou třídu teorií skrytých proměnných.
Vědecká komunita přivítala Bohmovy myšlenky chladně. Bývalý mentor J. Robert Oppenheimer řekl: „Pokud nemůžeme Bohma vyvrátit, musíme souhlasit s tím, že ho budeme ignorovat“. A jak ukazuje Becker, Bohmovy levicové názory vedly k vystoupení před sněmovním výborem pro neamerické aktivity ak následné ostrakizaci.
Bohmův současník, fyzik Hugh Everett, přinesl další výzvu kodaňské interpretaci. V roce 1957 se Everett rozhodl vyřešit „problém měření“ v kvantové teorii — rozpor mezi pravděpodobnostní povahou částic na kvantové úrovni a jejich „zhroucením“, když se změří, do jednoho stavu na makroskopické úrovni.
Everettova interpretace mnoha světů nepředpokládala žádný kolaps. Místo toho se pravděpodobnosti rozdvojují v okamžiku měření do paralelních vesmírů – jako je ten, ve kterém je Schrödingerova kočka naživu, a jiný, ve kterém je mrtvá. Ačkoli se pro některé zdá nekonečné množství netestovatelných vesmírů nevědeckých , mnoho fyziků dnes považuje teorii za důležitou.
Kniha má několik drobných nedostatků. Becker dává příliš mnoho prostoru nedávným aplikacím založeným na Bellově výzkumu a příliš málo novému vývoji ve filozofii vědy. Přesto on, stejně jako kosmolog Sean Carroll ve svém díle: Velký obraz z roku 2016, jasně uvádí důležitost filozofie. To je klíčová výzva, vlivní vědci, jako je Neil deGrasse Tyson, tuto disciplínu odmítají jako ztrátu času.
Co je skutečné? je argumentem pro zachování otevřené mysli. Becker nám připomíná, že potřebujeme pokoru, když zkoumáme nesčetné množství interpretací a narativů, které vysvětlují stejná data.
Relativita je jednou z nejslavnějších vědeckých teorií 20. století, ale jak dobře vysvětluje věci, které vidíme v našem každodenním životě? Teorie relativity, kterou formuloval Albert Einstein od roku 1905, vysvětluje chování objektů v prostoru a čase a lze ji použít k předpovědi věcí, jako je existence černých děr, ohýbání světla v důsledku gravitace a chování planet v jejich oběžné dráze. Napsal server livescience.com.
Teorie je klamně jednoduchá. Za prvé, neexistuje žádný „absolutní“ referenční rámec. Pokaždé, když měříte rychlost objektu, jeho hybnost nebo jak prožívá čas, je to vždy ve vztahu k něčemu jinému. Zadruhé, rychlost světla je stejná bez ohledu na to, kdo ji měří nebo jak rychle měří osoba. Za třetí, nic nemůže jít rychleji než světlo.
Důsledky Einsteinovy nejslavnější teorie jsou hluboké. Pokud je rychlost světla vždy stejná, znamená to, že astronaut jedoucí velmi rychle vzhledem k Zemi bude měřit tikání sekund pomaleji než pozemský pozorovatel. Čas se pro astronauta v podstatě zpomaluje jev zvaný dilatace času.
Jakýkoli objekt ve velkém gravitačním poli zrychluje, takže také zažívá dilataci času. Mezitím kosmonautova kosmická loď zažije kontrakci délky, což znamená, že pokud byste vyfotografovali kosmickou loď, když prolétala, vypadala by, jako by byla „zmáčknuta“ ve směru pohybu. Astronautovi na palubě by však vše připadalo normální. Navíc se zdá, že hmotnost vesmírné lodi se z pohledu lidí na Zemi zvyšuje.
Ale k tomu, abyste viděli relativistické efekty , nutně nepotřebujete vesmírnou loď přibližující se rychlostí světla. Ve skutečnosti existuje několik příkladů relativity, které můžeme vidět v našem každodenním životě a technologiích, které dnes používáme a které ukazují, že Einstein měl pravdu. Zde je několik způsobů, jak vidíme relativitu v akci.
Elektromagnety
Foto: analogicus/Pixabay
Magnetismus je relativistický efekt a můžete to vidět pomocí generátorů. Pokud vezmete smyčku drátu a posunete ji magnetickým polem, vytvoříte elektrický proud. Nabité částice v drátu jsou ovlivněny měnícím se magnetickým polem, které některé z nich nutí k pohybu a vytváří proud.
Ale teď si představte drát v klidu a představte si, že se magnet pohybuje. V tomto případě se nabité částice v drátu (elektrony a protony) již nepohybují, takže magnetické pole by je nemělo ovlivňovat. Ale je to tak a stále teče proud. To ukazuje, že neexistuje žádný privilegovaný referenční rámec.
Thomas Moore, profesor fyziky na Pomona College v Claremont, Kalifornie, používá princip relativity k demonstraci Faradayova zákona, který říká, že měnící se magnetické pole vytváří elektrický proud.
„Protože toto je základní princip transformátorů a elektrických generátorů, každý, kdo používá elektřinu, zažívá účinky relativity,“ řekl Moore Live Science.
Elektromagnety fungují také prostřednictvím teorie relativity. Když drátem protéká stejnosměrný elektrický náboj, elektrony se pohybují materiálem. Normálně by se drát zdál elektricky neutrální, bez čistého kladného nebo záporného náboje, protože drát má přibližně stejný počet protonů (kladné náboje) a elektronů (záporné náboje).
Ale pokud vedle něj položíte další drát se stejnosměrným proudem, dráty se podle fyziků z Univerzity v Illinois, vzájemně přitahují nebo odpuzují v závislosti na směru, kterým se proud pohybuje.
Za předpokladu, že se proudy pohybují stejným směrem, jsou elektrony ve druhém drátu nehybné ve srovnání s elektrony v prvním drátu. (To předpokládá, že proudy jsou přibližně stejně silné.) Mezitím se protony v obou drátech pohybují ve srovnání s elektrony v obou drátech. Vzhledem k relativistickému zkrácení délky se zdají být blíže rozmístěné, takže na délku drátu je více kladného než záporného náboje. Protože stejně jako náboje se odpuzují, odpuzují se také dva dráty.
Proudy v opačných směrech mají za následek přitažlivost, protože ve srovnání s prvním drátem jsou elektrony v druhém drátu více přeplněné, čímž se vytváří čistý záporný náboj, podle University Illinois v Urbana Champaign. Mezitím protony v prvním drátu vytvářejí čistý kladný náboj a opačné náboje se přitahují.
GPS navigace
Foto: Kristina Delp/Unsplash
Aby GPS navigace vašeho auta fungovala tak přesně, jak funguje, musí satelity brát v úvahu relativistické efekty, uvádí PhysicCentral. Je to proto, že i když se satelity nepohybují ani zdaleka rychlostí světla, stále se pohybují poměrně rychle. Satelity také vysílají signály do pozemních stanic na Zemi. Všechny tyto stanice (a technologie GPS v autě nebo chytrém telefonu) zažívají vyšší zrychlení v důsledku gravitace než satelity na oběžné dráze.
K dosažení této přesnosti je používají satelitní hodiny, které jsou přesné na několik nanosekund (miliardtiny sekundy). Protože každý satelit je 12 600 mil (20 300 kilometrů) nad Zemí a pohybuje se rychlostí asi 10 000 km/h, dochází k relativistické diletaci času, která každý den trvá asi 4 mikrosekundy. Přidejte účinky gravitace a efekt dilatace času se zvýší na přibližně 7 mikrosekund (miliontiny sekundy).
Rozdíl je velmi reálný: Kdyby se nepočítaly s žádnými relativistickými efekty, jednotka GPS, která vám řekne, že je to půl míle (0,8 km) k další čerpací stanici, by byla podle Physics vzdálena 5 mil (8 km) už po jednom dni. Centrální.
Zlato žlutá barva
Foto: AnnaliseArt/Pixabay
Většina kovů je lesklá, protože elektrony v atomech přeskakují z různých energetických hladin neboli „orbitalů“. Některé fotony, které narazí na kov, jsou absorbovány a reemitovány, i když na delší vlnové délce. Většina viditelného světla se však odráží.
Zlato je těžký prvek, takže vnitřní elektrony se pohybují dostatečně rychle, aby relativistický nárůst hmoty a kontrakce délky byly významné, podle prohlášení Heldelberské univerzity v Německu. V důsledku toho se elektrony točí kolem jádra po kratších drahách s větší hybností. Elektrony ve vnitřních orbitalech nesou energii, která je blíže energii vnějších elektronů, a vlnové délky, které se absorbují a odrážejí, jsou delší. Delší vlnové délky světla znamenají, že část viditelného světla, které by se obvykle odrazilo, se pohltí a že světlo je na modrém konci spektra.
Bílé světlo je mixem všech barev bez duhy, ale v případě zlata, když je světlo absorbováno a reemitováno, jsou vlnové délky obvykle delší. To znamená, že směs světelných vln, které vidíme, má tendenci mít v sobě méně modré a fialové. Vzhledem k tomu, že žluté, oranžové a červené světlo mají delší vlnové délky než modré světlo, zlato se podle BBC jeví nažloutlé.
Odolnost zlata vůči korozi
Foto: Akhilesh Sharma/Unsplash
Relativistický účinek na elektrony zlata je také jedním z důvodů, proč nekoroduje ani snadno nereaguje s ničím jiným, podle článku z roku 1998 v časopise Gold Bulletin.
Zlato má ve vnějším obalu pouze jeden elektron, ale stále není tak reaktivní jako vápník nebo lithium. Místo toho, protože elektrony ve zlatě jsou „těžší“, než by měly být, protože se pohybují blízko rychlosti světla a zvyšují svou hmotnost, jsou drženy blíže k atomovému jádru. To znamená, že nejvzdálenější elektron pravděpodobně nebude tam, kde může s čímkoli reagovat; je stejně pravděpodobné, že bude mezi elektrony, které jsou blízko jádra.
Tekutá rtuť
Foto: Chauhan Moniz/Pixabay
Rtuť je také těžký atom, s elektrony drženými blízko jádra kvůli jejich rychlosti a následnému nárůstu hmotnosti. Vazby mezi atomy rtuti jsou slabé, takže rtuť taje při nižších teplotách a podle Chemistry World je typicky kapalná, když ji vidíme.
Vaše stará televize
Foto: Nordseher/UnsplashKatodová trubice používaná ve starém analogovém osciloskopu v laboratoři.
Až do počátku roku 2000 měla většina televizorů a monitorů obrazovky s katodovými trubicemi. Katodová trubice funguje tak, že pomocí velkého magnetu vystřeluje elektrony na fosforový povrch. Každý elektron vytvoří rozsvícený pixel, když dopadne na zadní stranu obrazovky, a elektrony vystřelí, aby se obraz pohyboval rychlostí až 30 % rychlosti světla. Relativistické efekty jsou patrné, a když výrobci tvarovali magnety, museli tyto efekty vzít v úvahu, jak uvádí PBS News Hour.
Světlo
Foto: Guillermo Ferla/UnsplashSnímek obří galaxie UGC 2885 z Hubbleova vesmírného dalekohledu.
Isac Newton předpokládal, že existuje absolutní klidová soustava nebo vnější dokonalá vztažná soustava, se kterou bychom mohli porovnat všechny ostatní vztažné soustavy. Kdyby měl pravdu, museli bychom pro světlo přijít s jiným vysvětlením, protože by se to vůbec nestalo.
„Nejen, že by neexistoval magnetismus, ale také by neexistovalo světlo, protože relativita vyžaduje, aby se změny v elektromagnetickém poli pohybovaly konečnou rychlostí, nikoli okamžitě,“ řekl Moore. „Pokud by relativita tento požadavek neprosazovala, změny v elektrických polích by byly sdělovány okamžitě… namísto elektromagnetických vln a magnetismus i světlo by byly zbytečné.“
Slunce
Foto: WikiImages/PixabayTento snímek z 20. června 2013 ve 23:15 EDT ukazuje jasné světlo sluneční erupce na levé straně Slunce a erupci slunečního materiálu vystřelujícího atmosférou Slunce, nazývanou erupce protuberance.
Bez Einsteinovy nejslavnější rovnice —E = mc^2— by slunce a ostatní hvězdy nesvítily. Podle Ohio State University intentivní teploty a tlaky ve středu naší mateřské hvězdy neustále stlačují čtyři samostatné atomy vodíku do jediného atomu helia. Hmotnost jednoho atomu helia je jen o něco menší než hmotnost čtyř atomů vodíku. Co se stane s extra hmotou? Přímo se přeměňuje na energii, která se na naší planetě projevuje jako sluneční světlo.
Kvantová mechanika je podobor fyziky, který popisuje chování částic — atomů, elektronů, fotonů a téměř všeho v molekulární a submolekulární sféře. Výsledky kvantové mechaniky, vyvinuté během první poloviny 20. století, jsou často extrémně podivné a kontraintuitivní. Jak se liší kvantová mechanika od klasické fyziky? V měřítku atomů a elektronů přestávají být užitečné mnohé rovnice klasické mechaniky, které popisují pohyb a interakce věcí v každodenních velikostech a rychlostech. Píše server livescience.com.
V klasické mechanice objekty existují na konkrétním místě v konkrétním čase. V kvantové mechanice, objekty místo toho existují v oparu pravděpodobnosti; mají určitou šanci být v bodě A, další šanci být v bodě B a tak dále.
Kdy byla vyvinuta kvantová mechanika?
Kvantová mechanika se vyvíjela po mnoho desetiletí a začínala jako soubor kontroverzních matematických vysvětlení experimentů, které matematika klasické mechaniky nedokázala vysvětlit, uvádí Unoversity of St. Andrews ve Skotsku. Začalo to na přelomu 20. století, přibližně ve stejnou dobu, kdy Albert Einstein publikoval svou teorii relativity, samostatnou revoluci ve fyzice, která popisuje pohyb věcí při vysokých rychlostech. Na rozdíl od relativity však nelze počátky kvantové mechaniky připsat jedinému vědci. Spíše více vědců přispělo k nadaci, která postupně získala přijetí a experimentální ověření mezi koncem 19. století a rokem 1930.
Foto: ParentRap / Pixabay
V roce 1900 se německý fyzik Max Planck pokoušel vysvětlit, proč předměty při určitých teplotách, jako je vlákno žárovky 1470 stupňů Fahrenheita (800 stupňů Celsia), září specifickou barvou – v tomto případě červenou, podle Perimetru. Planck si uvědomil, že rovnice používané fyzikem Ludwigem Boltzmannem k popisu chování plynů by mohly být převedeny na vysvětlení tohoto vztahu mezi teplotou a barvou. Problém byl v tom, že Boltzmannova práce spoléhala na skutečnost, že každý daný plyn byl vyroben z malých částic, což znamená, že i světlo bylo vyrobeno z diskrétních kousků.
Tato myšlenka narazila na představy o světle v době, kdy většina fyziků věřila, že světlo je spojitá vlna a ne malý balíček. Planck sám nevěřil ani na atomy, ani na jednotlivé kousky světla, ale jeho koncept byl podpořen v roce 1905, kdy Einstein publikoval článek „O heuristickém úhlu pohledu k emisi a transformaci světla“.
Einstein si představoval, že světlo putuje nikoli jako vlna, ale jako nějaký způsob „energetických kvant“. Tento balík energie, jak Einstein ve svém článku navrhl, by mohl „být absorbován nebo generován pouze jako celek“, konkrétně když atom „skáče“ mezi kvantovanými vibračními rychlostmi. Odtud pochází „kvantová“ část kvantové mechaniky.
S tímto novým způsobem, jak pojmout světlo, Einstein ve svém článku nabídl vhled do chování devíti jevů, včetně specifických barev, které Planck popsal, že jsou vyzařovány z vlákna žárovky. Vysvětlilo také, jak mohou určité barvy světla vysunout elektrony z kovových povrchů – jev známý jako fotoelektrický efekt.
Foto: tommyvideo / Pixabay
Co je to dualová vlna, částice?
V kvantové mechanice mohou částice někdy existovat jako vlny a někdy existují jako částice. Nejslavněji to lze vidět v experimentu s dvojitou štěrbinou, kde jsou částice, jako jsou elektrony, stříleny na desku se dvěma vyříznutými štěrbinami, za nimiž je umístěna obrazovka, která se rozsvítí, když do ní zasáhne elektron. Pokud by elektrony byly částice, vytvořily by dvě jasné čáry tam, kde dopadly na obrazovku poté, co prošly jednou nebo druhou štěrbinou, podle populárního článku v Nature.
V roce 1924 francouzský fyzik Louis de Broglie použil rovnice Einsteinovy teorie speciální relativity, aby ukázal, že částice mohou vykazovat vlnové vlastnosti a že vlny mohou vykazovat vlastnosti podobné částicím – zjištění, za které o několik let později získal Nobelovu cenu.
Jak kvantová mechanika popisuje atomy?
V 10. letech 20. století se dánský fyzik Niels Bohr pokusil popsat vnitřní strukturu atomů pomocí kvantové mechaniky. V tomto okamžiku bylo známo, že atom je tvořen těžkým, hustým, kladně nabitým jádrem obklopeným rojem drobných, lehkých, záporně nabitých elektronů. Bohr umístil elektrony na oběžné dráhy kolem jádra jako planety v subatomární sluneční soustavě, s tím rozdílem, že mohly mít pouze určité předem definované oběžné vzdálenosti. Skokem z jedné oběžné dráhy na druhou mohl atom přijímat nebo vysílat záření o specifických energiích, odrážejících jejich kvantovou povahu.
Krátce poté vytvořili dva vědci, kteří pracovali nezávisle a používali samostatné linie matematického myšlení, úplnější kvantový obraz atomu, podle Amerikan Physical Society. V Německu toho dosáhl fyzik Werner Heisenberg vyvinutím „maticové mechaniky“. Rakousko-irský fyzik Erwin Schrödinger vyvinul podobnou teorii nazvanou „vlnová mechanika“. Schrödinger v roce 1926 ukázal, že tyto dva přístupy jsou ekvivalentní.reklama
Heisenberg-Schrödingerův model atomu, ve kterém každý elektron působí jako vlna kolem jádra atomu, nahradil dřívější Bohrův model. V Heisenberg-Schrödingerově modelu atomu se elektrony řídí „vlnovou funkcí“ a zabírají „orbitaly“ spíše než oběžné dráhy. Na rozdíl od kruhových drah Bohrova modelu mají atomové orbitaly různé tvary, od koulí přes činky až po sedmikrásky, podle vysvětlujícího webu od chemika Jima Clarka.
Foto: geralt / Pixabay
Jaký je paradox Schrödingerovy kočky?
Schrödingerova kočka je často nepochopený myšlenkový experiment popisující pochybnosti, které někteří z prvních vývojářů kvantové mechaniky měli s jeho výsledky. Zatímco Bohr a mnozí z jeho studentů věřili, že kvantová mechanika naznačuje, že částice nemají dobře definované vlastnosti, dokud nejsou pozorovány, Schrödinger a Einstein nemohli takové možnosti uvěřit, protože by to vedlo k směšným závěrům o povaze reality. V roce 1935 Schrödinger navrhl experiment, ve kterém by život nebo smrt kočky závisela na náhodném převrácení kvantové částice, jejíž stav by zůstal neviditelný, dokud nebyla otevřena krabice. Schrödinger doufal, že ukáže absurditu Bohrových myšlenek na příkladu ze skutečného světa, který závisel na pravděpodobnostní povaze kvantové částice, ale přinesl nesmyslný výsledek.
Podle Bohrovy interpretace kvantové mechaniky existovala kočka až do otevření krabice v nemožné dvojí pozici, kdy byla živá i mrtvá zároveň. (Žádná skutečná kočka nikdy nebyla podrobena tomuto experimentu.) Jak Schrödinger, tak Einstein věřili, že to pomohlo ukázat, že kvantová mechanika je neúplná teorie a nakonec bude nahrazena teorií, která je v souladu s běžnou zkušeností.
Schrödinger a Einstein pomohli upozornit na další podivný výsledek kvantové mechaniky, který ani jeden nedokázal plně pochopit. V roce 1935 Einstein spolu s fyziky Borisem Podolským a Nathanem Rosenem ukázali, že dvě kvantové částice lze nastavit tak, aby jejich kvantové stavy byly vždy ve vzájemné korelaci, uvádí Stanford Encyclopedia of Philosophy. Částice v podstatě vždy navzájem „věděly“ o svých vlastnostech. To znamená, že měření stavu jedné částice by vám okamžitě sdělilo stav jejího dvojčete, bez ohledu na to, jak daleko od sebe byly, což je výsledek, který Einstein nazval „strašidelnou akcí na dálku“, ale který Schrödinger brzy nazval „zapletení“.
Ukázalo se, že zapletení je jedním z nejpodstatnějších aspektů kvantové mechaniky a vyskytuje se v reálném světě neustále. Výzkumníci často provádějí experimenty využívající kvantové zapletení a tento jev je součástí základu pro vznikající oblast kvantových počítačů.
Foto: Hal Gatewood / Pexels
Jsou kvantová mechanika a obecná teorie relativity neslučitelné?
Fyzikům v tuto chvíli chybí úplné vysvětlení všech pozorovaných částic a sil ve vesmíru, což je často nazýváno teorií všeho. Einsteinova teorie relativity popisuje velké a masivní věci, zatímco kvantová mechanika popisuje malé a nepodstatné věci. Tyto dvě teorie nejsou přesně neslučitelné, ale nikdo neví, jak je spojit.
Mnoho výzkumníků hledalo teorii kvantové gravitace, která by gravitaci zavedla do kvantové mechaniky a vysvětlila vše od subatomární až po supergalaktické sféry. Existuje mnoho návrhů, jak toho dosáhnout, jako je vynalezení hypotetické kvantové částice pro gravitaci zvanou graviton, ale zatím žádná jediná teorie nedokázala pojmout všechna pozorování objektů v našem vesmíru. Další populární návrh, teorie strun, která předpokládá, že nejzákladnějšími entitami jsou drobné struny vibrující v mnoha dimenzích, začala být fyziky méně široce přijímána, protože bylo objeveno jen málo důkazů v její prospěch. Jiní výzkumníci také pracovali na teoriích zahrnujících smyčkovou kvantovou gravitací, ve kterém čas i prostor přicházejí v diskrétních, malých kouscích, ale zatím se žádnému nápadu nepodařilo mezi fyzikální komunitou získat větší význam.
Hříbě je genetickou kopií bývalého sportovního hřebce Wodana M. Dostalo jméno Wodan M Alpha. Je výsledkem dlouholetého výzkumu a vývoje vědců z Estonské univerzity biologických věd.
S těmito materiály budou lékaři schopni zobrazovat světelné záření v mozku, střevech, míše, svalech, prakticky kdekoli a hlavně bez nutnosti fyzického implantátu.
Vědci vědí, že ani ve vakuu není prostor nikdy prázdný, ale naplněný neviditelným mořem virtuálních částic, které se v souladu se zákony kvantové fyziky objevují a mizí na neuvěřitelně krátké časové okamžiky.
Je tohle ten důvod, proč nevidíme temnou hmotu? Vědci sestavili kompletní model, ve kterém se temná hmota skládá ze dvou odlišných stavů různých částic.
Teorii velkého třesku poprvé navrhl Georges Lemaître v roce 1927 bez jejího současného názvu, který byl vytvořen v 50. letech 20. století. Obecný název umožnil, že počátky našeho vesmíru byly příliš často zobrazovány jako masivní exploze podobná epické supernovy. Ale vznikl náš vesmír skutečně v kosmickém ohňostroji? Nebo to bylo něco jiného?Píše server Britannica.
„Velký třesk“ nebyl vůbec „třeskem“, alespoň ne v obecné definici. Neexplodoval ve scéně šrapnelu a ohně a rozhodně tam nebyl žádný houbový mrak. Teorie velkého třesku vesmíru je odvozena z obecné teorie relativity Alberta Einsteina a myšlenky, že vesmír expandoval z nepatrné husté sbírky energie zvané singularita. Nebyla to žádná rána, jen obrovská expanze extrémně zhuštěného materiálu.
Proč tedy popisovat teorii tak zavádějícím názvem? Možná dokonce zesměšňovat. Sir Fred Hoyle posměšně nazval teorii „velkým třeskem“ se záměrem zredukovat ji na absurditu, a ustála. Hoyle věřil, v rozporu s teorií velkého třesku, že samotný vesmír nemá počátek, ale jeho součásti. Toto se nazývá teorie ustáleného stavu, jejíž popularita se snížila ve světle všeobecného přijetí teorie velkého třesku.
Pokud vesmír nevybuchl do existence, kde se to všechno vzalo? Podle teorie byl vesmír – to zahrnuje veškerý prostor, čas, energii atd. – zkondenzován do extrémně horké entity s nulovým objemem a nekonečné hustoty nazývané singularita. Ve fyzice je hustota kvantifikována dělením hmoty objemem, což znamená, že rovnice pro určení hustoty singularity se dělí nulou. Pokud to nezraní váš mozek, bude toto: Protože veškerý prostor a čas existovaly v singularitě, singularita sama o sobě neexistovala v prostoru nebo čase.
Vesmír, jak ho známe (nebo ho sotva známe), je výsledkem rozpínání a ochlazování této singularity. Protože singularita sama o sobě nebyla v místě na rovinách prostoru nebo času, neexistuje žádný střed vesmíru; všechno se rozšiřuje ze všeho ostatního stejnou rychlostí. Pokud jde o původ singularity, nebo dokonce o to, co existovalo před ní, vědci jsou stejně zmatení jako všichni ostatní.
Zdroj: Britannica
Warning: Undefined array key "sssp-ad-overlay-priority" in /data/web/virtuals/326454/virtual/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 276
Foto: Placidplace / Pixabay
Foto: Petr Jurík/Alamy/Tisková zdroj EurekAlert
Foto: Fractals99/Pixabay
Foto: NASA/Swift/Cruz deWilde
Foto: R. Hurt/Caltech-JPL
Foto: L. Calçada/ESO
Foto: NASA/CXC
Foto: ESA–C. Carreau
Foto: Event Horizon Telescope Collaboration
Foto: ESO/M. Kornmesser
Foto: ESO/MPE
Foto: geralt/Pixabay
Foto: Taton Moïse/Unsplash
Foto: analogicus/Pixabay
Foto: Kristina Delp/Unsplash
Foto: AnnaliseArt/Pixabay
Foto: Akhilesh Sharma/Unsplash
Foto: Chauhan Moniz/Pixabay
Foto: Nordseher/Unsplash
Foto: Guillermo Ferla/Unsplash
Foto: WikiImages/Pixabay
Foto: geralt/Pixabay
Foto: ParentRap / Pixabay
Foto: tommyvideo / Pixabay
Foto: geralt / Pixabay
Foto: Hal Gatewood / Pexels
Foto: Estonská univerzita biologických věd/Kristina Haan/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Ilustrační_myshion/Pixabay
Foto: ESO
Foto: Ilustrační_SkieTheAce/Pixabay
Foto: Ilustrační_Terranaut/Pixabay
Foto: Pixabay / Pexels