Kondensat kolorowego szkła- czyżby nowy typ materii?

Dzisiaj odbiegniemy trochę od zawirowań dookoła GMO i przejdziemy do ostatnio coraz bardziej nagłaśnianego wydarzenia jakim było prawdopodobne odkrycie nowego typu materii w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC).

Kondensat kolorowego szkła bo o tym typie materii mowa jest prawdopodobnie nowym stanem, którego wcześniej nie znaliśmy, a który może pomóc nam w zrozumieniu wielu procesów kwantowych zachodzących podczas zderzeń w akceleratorze. Kondensat kolorowego szkła bynajmniej nie ma nic wspólnego ani ze szkłem, ani z kolorem o jakim zwykliśmy myśleć. Podczas prowadzenia doświadczeń fizycy pracujący w LHC dokładniej w Compact Muon Solenoid (detektor służący w obserwacji mionów), że na kilka milionów zderzeń, które mają miejsce kilka z cząstek, które w tych zderzeniach powstają (jak odpryski) formują pary i podążają w jedną, określoną stronę, co sprawiało wrażenie jakby cząstki się 'dogadywały' ze sobą gdzie lecieć  Nie jest to nowa obserwacja, ponieważ podobne zachowania cząstek zaobserwowano około dwóch lat temu w czasie doświadczeń prowadzących przez badaczy Bolka Wysloucha i Wita Busza w zderzeniach samych protonów. Obecnie LHC zaobserwował takie samo zachowania podczas zderzeń między jonami (ołowiu, złota i miedzi) a protonami. Raju Vengopalan z Brookhaven National Laboratory przypomina, że podczas zderzeń protonów pojawia się plazma kwarkowo-gluonowa. Podczas zderzeń jonów i protonów plazma ta również powstaje, ponieważ jony również zawierają w sobie protony. Kwarki i gluony w plazmie pojawiają się podczas rozpadu protonów, które zbudowane są z 3 kwarków i morza gluonów. Dzisiaj teoretycy skłaniają się do teorii, że podczas owych zderzeń powstaje podobna do fali struktura gluonów nazwana kondensatem kolorowego szkła.

Kondensat kolorowego szkła sam w sobie to nowy rodzaj materii. Pojawia się on tylko na ułamki sekund i jedynie w czasie, gdy cząstka porusza się z prędkością bliską prędkości światła. Ponieważ protony zbudowane są z kwarków i gluonów, przy tak wielkich prędkościach zaczynają się one do siebie bardzo mocno zbliżać wewnątrz protonów co skutkuje powstaniem bardzo skondensowanej 'ściany' kwarkowo- gluonowej. Owa 'ściana' jest ultra-ściśnięta- bardziej niż cokolwiek co możemy sobie wyobrazić. Nazwa 'kolorowy' odnosi się do pola jakie występuje pomiędzy kwarkami i przenoszone jest przez gluony. Można sobie wyobrazić  że trzy kwarki obecne we wnętrzu protonu otoczone są chmarą gluonów, które przemieszczają się od kwarka do kwarka i dookoła roztacza się pole sił kolorowych- opisem tego pola zajmuje się chromodynamika kwantowa. Pole kolorowe w momencie 'puknięcia' się cząstek można porównać do pola magnetycznego. Podobnie jak opiłki żelaza poruszają się wzdłuż linii pola magnetycznego, podobnie pary cząstek poruszają się po liniach pola kolorowego w momencie rozpryśnięcia cząsteczek.

Ciekawym faktem jest to, że materia jaka wtedy powstaje podobna jest do szkła jakie my znamy- w krótkich odcinkach czasu zachowuje się jak ciało stałe, a w dłuższych jak ciecz (trzeba pamiętać  że szkło jakie my znamy nie jest typowym ciałem stałem).

Naukowcy Vengopalan i jego były student Dusling zajmują się teorią kondensatu szkła kolorowego i wysunęli ciekawą, ale bardzo obiecującą hipotezę- protony składają się z trzech kwarków, które na wyższym poziomie energetycznym (myślę, że poruszanie się z prędkością światła jest wystarczająco 'dającym energetycznego kopa' procesem) pozyskują dodatkowe gluony. Gluony podobnie jak elektrony występują w jednym momencie zarówno w formie cząsteczek jak i fali, a ich funkcja falowa może być skorelowana. Jeśli ich funkcja falowa jest skorelowana ze sobą mamy do czynienia z  kwantowym splątaniem tych cząstek, a to może wyjaśniać wymianę informacji dotyczącej kierunku poruszania się.

Podczas pisania posta korzystałem ze stron:
Kopalnia wiedzy
GeekWeek
Space.com
geekosystem.com

Pamiętajcie o naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie! 

Ile Ziemia ma księżyców?

Zastanawialiście się kiedyś ile Ziemia ma księżyców? Ja nie- jakoś zawsze oczywiste było, że Ziemia posiada jeden naturalny Księżyc i tyle. Z czasem przyszła wiedza o tym, że posiadamy jednego naturalnego satelitę, ale bardzo wiele sztucznych satelitów (liczonych w tysiącach) tj. satelity, resztki kosmicznego złomu itp. Dzisiaj doszła kolejna wiedza- Ziemia ma więcej naturalnych księżyców, a dokładniej oprócz tego Księżyca który znamy, posiadamy jeszcze 2 inne, naturalne satelity.

Księżyce Kordylewskiego nie są jednak typowymi księżycami. Nie są one wcale podobne do wszystkim znanego Księżyca. Ba! Księżyce Kordylewskiego nie są nawet widoczne gołym okiem, a co więcej- ich istnienie dalej poddaje się wątpliwości. Kazimierz Kordylewski, był polskim astronomem, który w 1961 roku odkrył, że dookoła Ziemi krąży coś więcej niż tylko jeden Księżyc. Zaobserwował on dwa wielkie obłoki pyłowe w pobliżu punktów libracyjnych (na rysunku: L4 i L5). Dla objaśnienia- punkt libracyjny, to inaczej miejsce w przestrzeni znajdujące się pod działaniem dwóch ciał niebieski (w rozpatrywanym przypadku  między Ziemią a Księżycem) w którym oddziaływania pozwalają na utrzymywanie się obłoków pyłowych względnie w jednym miejscu. Gdyby między Ziemią a Księżycem poprowadzić linię, punkty w których znajdują się obłoki Kordylewskiego będą znajdowały się w połowie długości liny około 3 promieni Ziemi na lewo i prawo od poprowadzonej linii.

Po wielu próbach obłoki zostały sfotografowane i opisane. Z dużym prawdopodobieństwem te ogromne chmury zbudowane z pyłu są bardzo lekkie- przestrzeń o średnicy od 14 do 50 tysięcy kilometrów waży zaledwie 10 000kg!

Do dzisiaj nie wiadomo jak uformowały się owe chmury pyłowe i na jak długo będą nam towarzyszyć  Wielu naukowców twierdzi, że są one księżycami 'na chwilę' ponieważ wywieje je oddziaływanie związane z innymi planetami wewnętrznymi. wielu naukowców nie popiera również nazywania obłoków "księżycami".

Fotografii cykl 2.

Ostatnio w 'Fotografii cykl 1.' przedstawiłem najpiękniejsze (moim zdaniem) zdjęcia z mikroświata. Dzisiaj w kolejnej odsłonie cyklu pragnę przedstawić Wam moim zdaniem najpiękniejsze zdjęcia wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.

Fotografia galaktyki 1E 0657-556 wykonana w świetle widzialnym oraz w paśmie promieniowania X.

Fotografia grupy galaktyk w konstelacji Pegazusa. 

Fotografia 'Kosmicznej Róży'- galaktyka Arp 273.

Fotografia słynnej galaktyki- M104.

Fotografia aktywnej galaktyki Centaurusa A.

Fotografia echa Czerwonej Supernowej- V838.

Umierająca gwiazda utworzyła gazowe dyski, tworzące formację zwaną jako 'Oko kota'.

Fotografie te są bardzo skromnym wycinkiem pracy Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, ale jak dla mnie one mają większe znacznie, stąd chciałem je tutaj umieścić.

Dużo pytań- dużo odpowiedzi.

Może i odgrzewanie starych postów, ale w sumie chciałbym się skoncentrować na odpowiedzeniu na pytania postawione na stronie Wykop.pl po pojawieniu się mojego posta pt. "Dlaczego nie przenikamy przez ściany". Oczywiście wielu hejterów nie wniosło nic w rozważania, ale było bardzo wiele osób z Wykop.pl, które zadawały bardzo trafne pytania. Postaram się na kilka z nich odpowiedzieć, a przyznaję, że nie było to proste. Wszystkie cytaty pochodzą z tematu pod linkiem, i każda cytowana osoba ma przekierowanie na swój profil. Dla sprostowania- nie planuje tutaj się bronić, ponieważ nie mam przed czym, a posta z odpowiedziami piszę dlatego, że istnieją jeszcze ludzie, których takie tematy interesują.

fledgeling:"Gdyby autor pokazał matematykę za tym, to coś by się wyjaśniło; bo zamiast "atomy się nie przenikają, bo się nie przenikają" mamy "atomy się nie przenikają, bo jest zakaz - bo dwa fermiony nie mogą być w tym samym miejscu na raz" - DLACZEGO?"

Odpowiedź, dlaczego nie pokazuję tutaj matematyki tych zjawisk jest prosta- nikt by tego nie zrozumiał. Matematyka fizyki kwantowej jest bardzo skomplikowana i zawiła. Jestem przekonany, że gdybym zasypał artykuł mnóstwem wzorów, pojęć i obliczeń typowo fizycznych, nic by się nie wyjaśniło. Ja próbuję przedstawić to obrazowo, a niekoniecznie matematycznie. Przytoczę tutaj przykład, dlaczego nie stosuje typowego, fizycznego żargonu do opisania Zakazu Pauliego (cytat z Wikipedii) : "W sformułowaniu szczególnym – jeżeli wśród stanów jednocząstkowych  wystąpią choćby dwa jednakowe stany, to wyznacznik Slatera znika tożsamościowo." W tym miejscu tworzy się potężny problem, ponieważ, aby zrozumiała to przeciętna osoba trzeba byłoby sięgnąć w wyjaśnianie czym są stany kwantowe, potem opowiedzieć czym jest wyznacznik Slatera. Co do stanów kwantowych można starać się to zobrazować bez wnikania w matematykę wyższą, ale w momencie, gdybym chciał tłumaczyć po co pojawił się tutaj wyznacznik Slatera, musiałbym przytoczyć funkcję falową- popularne równanie Schrödingera, a w celu jej objaśnienia, osoba czytająca musiałaby bardzo biegle znać podstawy całkowania, różniczkowania, liczb zespolonych, a do tego rozumieć sam sens fizyczny całości. Jest to jedyny powód, dla którego nie jestem w stanie pisać w języku 100% poprawnym, ponieważ fizyką o której mowa rządzą reguły opisane w języku matematyki, które niestety nie jest dla wszystkich dostępny.

Syek: "Od kiedy obowiązuje ten zakaz i kto go egzekwuje? Czy jest on nam potrzebny?

Jakie prawo obowiązywało wcześniej? Kto może unieważnić ten zakaz? Ten wpis rodzi więcej pytań niż odpowiedzi;)"

Z tym pytaniem miałem chyba najwięcej kłopotu, aby móc logicznie odpowiedzieć  Tak naprawdę nie można pytać "kto" go egzekwuję, ale "co". Tym "co" są cząsteczki subatomowe tj. elektrony. Dlaczego tak się dzieje?- ponieważ natura tak nakazuje. Wiem, że odpowiedź "natura tak zrobiła" jest bardzo wymijająca, ale nie da się tego wyjaśnić w inny sposób. W momencie Wielkiego Wybuchu powstały pewne reguły, które my- ludzie, zauważyliśmy, sprawdziliśmy, zbadaliśmy i nadaliśmy im nazwy. My nie rozkazujemy naturze jak ma wyglądać, my opisujemy naturę taką jaką ona jest. Naukowcy po prostu zaobserwowali, że elektrony mogą przebywać jedynie parami na orbitalach i Pauli opisał to zjawisko, dlatego nazwano go jego nazwiskiem. Równie dobrze mógłby to być 'Zakaz Iksińskiego', albo 'Reguła Zosi z gazowni'. Co do tego czy jest on nam potrzebny, jest to pytanie nietypowe. Ogólnie nie jest nam sam w sobie zakaz taki potrzebny w zrozumieniu sformułowania jego treści. Czy byłby on opisany, czy nie i tak i tak cząsteczki by go 'przestrzegały'. Jeśli chodzi o to jaka natura była przed opisaniem tego zakazu, odpowiedź jest dość banalna- była taka sama jak i obecnie. To, że ktoś opisał to zjawisko nie oznacza, że zmienił stan natury. Co do unieważnienia- myślę, że jedynie może go unieważnić inna, dokładniejsza obserwacja cząsteczek i ich zachowań, która wykaże rozbieżności, a na to się nie zbiera.

plat1n: "A to ja zdam pytanie, dlaczego niektóre rzeczy jak szłko, są przezroczyste a inne nie? skoro wszystko zbudowane jest z atomów, które same w sobie są prawie puste. Jaka właściwość atomu odpowiada za to że foton przechodzi przez niego, odbija się, albo jest pochłaniany i zamieniany w ciepło?"

Pytanie z cyklu 'niby proste, ale nikt nie wie dlaczego'. Jak dla mnie, było to jedno z najtrafniejszych pytań jakie padło w dyskusji pod linkiem. Zacznę od bardzo podstawowej wersji teorii wyjaśniającej te fakty- światło złożone jest z fotonów o wielu różnych długościach fali. Niektóre ciała pochłaniają część fotonów (np. czerwone ciało pochłania więcej fotonów o długości fali odpowiadającej niebieskiemu) i część fotonów odbijają (np. kolor czerwony odbija najbardziej fotony od długości fali koloru czerwonego) stąd możemy kolor przedmiotu zobaczyć. Inaczej mówiąc- bardziej naukowo, jest to zjawisko znane jako 'odbicie selektywne'- ciało część fotonów o określonej długości fali pochłania (co wpływa na wzrost jego energii wewnętrznej), a część odbija. Zajmę się teraz tym, dlaczego ciała pochłaniają niektóre długości fal, a niektóre odbijają, dzięki czemu możemy je zobaczyć. Ciała zbudowane są z atomów, a te z elektronów obecnych na różnych powłokach o różnych energiach. Aby elektron mógł zostać wzbudzony musi mu być dostarczona idealnie dobrana energia- dlatego atomy pochłaniają tylko takie światło jakie ma dokładnie taką energię, która pozwala elektronom na przechodzenie w stan wzbudzenia (stosuje tutaj ogromne uproszczenia dla atomu Bohra). Te fale elektromagnetyczne, które nie mają odpowiedniej energii są odbijane bądź przenikają przez ciało- przenikanie następuje, gdy długość fali elektromagnetycznej jest znacznie mniejsza od rozmiarów atomów. Co do tego, że ciało oświetlane robi się cieplejsze- atomy zaczynają pod wpływem bombardowania trochę szybciej drgać, a to składa się na ciepłotę ciała.

Jeszcze jedno sprostowanie do wypowiedzi platn1n: "Z doświadczenia wiem że takie swiatło słoneczne kiedy pada ma jakiś materiał to go nagrzewa, czyli foton pobudza atom przez co zmienia jego temperaturę? No ale światło z żarówki nie ogrzewa niczego..."- światło żarówki ogrzewa przedmioty, ale w tak małym stopniu, że ciężko to zauważyć  Najlepszym przykładem tego może być fakt, że sama w sobie żarówka jest bardzo gorąca. Poza tym przyłóż w pobliże żarówki termometr i zauważysz powolny wzrost temperatury- będzie to oznaczało, że światło pochodzące z żarówki ogrzewa przestrzeń atomów dookoła, a te działają na termometr.

flager: "I teraz pytanie, stan kwantowy opisują liczby kwantowe, których jest skończona ilość, jak zatem sprawić aby w danej chwili nie występowały fermiony w tym samym stanie, liczba fermionów jest raczej większa niż ilość możliwych do uzyskania kombinacji z liczb kwantowych, czy położenie cząstek również ma znaczenie, czy ta zasada ma być spełniona tylko w jakimś obszarze i nie musi być spełniona dla wszystkich cząstek znajdujących się we wszechświecie?"

Ja mogę ustosunkować się jedynie do części pytania. Nie mam pojęcia co do tego, czy zasada ta stosuję się do atomu będącego "właścicielem" tych elektronów, czy chodzi o cały Wszechświat. Niezbyt też wiem jak w tym kontekście odwołać się do fermionów, ale biorąc pod uwagę leptony- elektron-, w atomie jest jedyna możliwość dla których elektrony (nawet jeśli jest ich bardzo dużo) nie mają takich samych stanów kwantowych, a mianowicie każdy orbital jest inaczej rozmieszczony dookoła jądra (co już wiąże się z tym, że orbitale mają różne liczby kwantowe), a same w sobie elektrony mogą występować parami jeśli mają przeciwny spin. Myślę, że od tego zależą właściwości fermionów, które również podlegają Zakazie Pauliego.   Co do położenia myślę, że ma znaczenie, z uwagi na energię potencjalną względem innych atomów, ale zaznaczam, że mogę się w tej kwestii mylić.

strychnina77: ""Nie mieszamy się z otaczającym nas światem"

co za bzdura o_0 tak naprawdę to powietrzu przez nas wydychanym jest zawsze oprócz pary wodnej i CO2 trochę aminokwasów itp. i co się z nimi dzieje? przecież nic w przyrodzie nie ginie :)trochę się mieszamy z naszym otoczeniem". 

Tutaj zaszło chyba nieporozumienie. Nie wszystko co wdychamy 'wnika' w nas- azot tak jak wdychamy tak i wydychamy i nic się nie miesza. Aminokwasy nie są wchłaniane przez płuca- pobieramy je z pokarmu. Co do tego co jest w powietrzu CO2 jest w bardzo niewielkiej ilości. Co do tego, że nie mieszamy się z otoczeniem miałem na myśli to, że jak kładziesz się na łóżku to nie zlewasz się całkowicie, woda, którą pijesz nie wylewa się przez ciebie, a jednie zostaje w żołądku po połknięciu, a nie wypada przez Ciebie w głąb Ziemi.

EtaCarine: "No to z innej beczki. Skoro jądro atomu jest kwintesencją gęstości to dlaczego się nie zapada się w czarną dziurę."

Myślę, że jest to spowodowane tym, że Czarne Dziur powstają pod wpływem ogromnych sił grawitacji, które są generowane przez potężne masy. Jądro atomu jest za małe, aby wygenerować taką siłę grawitacji, która pozwoliłaby się mu zapaść  Poza tym w jądrze działa bardzo wiele innych sił (np. elektrostatycznych), które nie pozwalają mu na zapadanie się.

Jak dla mnie pytania, które umieściłem i starałem się na nie odpowiedzieć są bardzo fajne i trudne w swojej prostocie. Mam nadzieję, że udzieliłem wystarczających odpowiedzi i fajnie by było, gdyby trafiło to w przyszłości do autorów pytań. Być może rozwinie się z tego kolejna dyskusja.

Koniec Świata

Wszechświat nie jest wieczny. Nieskończoność Wszechświata nie miałaby sensu z tego prostego powodu, że liczby nieskończone nie mają sensu. One są, ale nie da się ich policzyć. W wiemy, że nic nie jest wieczne, nawet twór tak piękny, ogromny i przytłaczający jak Wszechświat. To, że znak odwróconej ósemki możemy napisać na papierze... to nic nie znaczy, to tylko znak. Wszechświat jest skończony, nawet jeśli jego koniec jest bardzo oddalony. Aktualnie jesteśmy dokładnie w tym miejscu w którym jesteśmy, około 14 miliardów lat od powstania Wszystkiego co tylko znamy. Wszechświat to nie tylko Ziemia. Myślę, że wielu ludzi nie zdaje sobie sprawy z jego ogromu. W momencie Wielkiego Wybuchu powstało wszystko. Czas, przestrzeń, fundamenty wszystkiego tego co teraz kochamy, nienawidzimy, za czym tęsknimy. Wszystko to miało początek w jednej, potężnej, przerażającej, ale bardzo pięknej chwili stworzenia. Nie chcę doszukiwać tutaj Boga, bo go tutaj nie ma. W tamtym momencie w potężnie małych, ale brzemiennych i ważnych przedziałach czasowych powstały wszystkie prawa fizyki, które Nami rządzą. W tamtej jednej chwili, która trwała mniej niż cokolwiek co możemy sobie wyobrazić powstała cała energia z której wykrystalizowała się materia. Każdy atom naszego ciała ma początek w Wielkim Wybuchu pośrednio bądź też nie. Niektóre cięższe pierwiastki powstały z wodoru i helu w sercach wielkich gwiazd, ale właśnie wodór i hel z którego powstały zrodził się w Wielkim Wybuchu, więc wszystko co nas otacza, co dotykamy, czym oddychamy ma 14 miliardów lat.

Jestem przekonany, że 'Nasz' Wielki Wybuch nie był jedynym. Skłaniam się do teorii Multiversum, albo wielkiego ciągu narodzin i śmierci- jeden Wszechświat umiera, by mógł narodzić się kolejny. Nie wiem, czy dobrze myślę, ale jestem przekonany, że to co kiedyś miało swój wyznaczony, konkretny początek, będzie miało również swój koniec, nawet jeśli nastąpi on w tak odległej przyszłości, którą będziemy mogli uznać za podążającą ku nieskończoności. Obojętnie kiedy to się stanie, koniec Wszechświata będzie miał miejsce. Zadajmy sobie jednak pytanie... czym jest tak naprawdę w swoim najgłębszym sensie koniec Świata?

Nie mówię tutaj o śmiesznie głupiej i przede wszystkim bezpodstawnej opinii, że Koniec Świata nastąpi 21 grudnia 2012 roku. To jest śmiesznie niepoważne. Podobnie nie mam na myśli 2060 roku w którym wg. Isaaca Newtona ma nastąpić koniec Wszystkiego. Myślę, że jeśli mowa o prawdziwym Końcu Świata, powinniśmy uważać go za ostateczny koniec Wszystkiego- całkowitą odwrotność Wielkiego Wybuchu. Nie mam pewności, czy w pewnym momencie Wszechświat zamiast rozszerzać się, zacznie się cofać. Jeśli w zakamarkach przestrzeni, których nie widzimy jest na tyle materii, że będzie ona w stanie zatrzymać ekspansję Wszechświata, myślę, że jest to całkiem możliwe i to co obecnie znamy zakończy się w Wielkim Kolapsie.

Chciałbym znaleźć się jako jedynie obserwator na kilka chwil przed ostatecznym zapadnięciem się tego co znamy. Czy byłby to pojedynczy punkt w którym zgromadziłby się cały Wszechświat, czy byłoby to zapadnięcie przestrzeni... nie wiem, ale wiem, że byłaby to jedna z najpiękniejszych rzeczy jakie moglibyśmy sobie wyobrazić. W ułamkach sekund cała materia, energia obecna we Wszechświecie mogłaby się stłaczać w jeden, bardzo mały, gorący i zapadający się punkt. Cała przestrzeń wraz z zawartością jak obrus na stole pokryty talerzami i potrawami zostałaby wciągnięta w jeden punkt, który byłby ostatecznym końcem tego co znamy. Być może chwilę później z tego punktu nastąpiłby kolejny Wielki Wybuch? Możliwie, że punkt by po prostu przestał istnieć.

Możliwie, że Wszechświat ma za mało materii i nigdy nie dojdzie do jego skurczenia. Jak dla mnie jest to niemożliwe, ponieważ musielibyśmy wprowadzić tutaj nieskończoność,  ponieważ taki Wszechświat rozszerzałby się nieskończenie długo nawet jeśli w jego wnętrzu pozostałyby jedynie pojedyncze fotony, pozytony, i neutrina. Myślę, że tak jak się zaczęło tak też się skończy, dlatego nie zawracam sobie głowy Wielkim Ochłodzeniem.

Niewątpliwie takie zapadnięcie się Wszechrzeczy do stanu z której się wyłoniła unicestwiłoby dosłownie wszystko. Każdą galaktykę, gwiazdę, planetę, każde stworzenie, myśl i informację. Może kiedyś w Nowym Wszechświecie, który narodzi się po śmierci Naszego powstanie nowa cywilizacja tak zaawansowana technicznie, że uda im się odtworzyć Stary Wszechświat. Może Nam uda się wysłać informację, która wytrzyma koniec Wszechświata i ktoś, za wiele miliardów, miliardów lat ją odczyta. Może wtedy, gdy nie będzie już Naszego gatunku, gdy zniknie wszystko co stworzyliśmy, ktoś dowie się o tym, że istnieliśmy?

W tym momencie możemy zastanowić się jaki jest sens, że istniejemy? Po co, skoro wszystko co tworzymy kiedyś zniknie wraz z całym Wszechświatem? Myślę, że nie ma w tym sensu. Istniejemy bo tak wyszło z natury i tak jak każdy gatunek kiedyś wyginiemy. Nie ważne czy stanie się to za 10, 100 czy milion lat. Kiedyś my, tak jak i inne gatunki przestaniemy istnieć  Może wyniesiemy się z naszej macierzystej planety. Może uda Nam się rozpierzchnąć po innych układach planetarnych, może nawet w innej galaktyce. Nieważne jak daleko zajdziemy i tak wyginiemy, ale może uda się zachować chociaż jedną, małą wiadomość dla stworzeń z innego, być może następnego Wszechświata, że kiedyś istnieliśmy?
Ciekawe co o Nas pomyślą.

Swoją drogą jestem bardzo ciekawy jak wygląda moment w którym prawa fizyki przestają być stałe, moment w którym nukleony rozpadają się, jądra atomów destabilizują, elektrony odrywają się od atomów, materia zamienia się w promieniowanie i wszystko dociera do swojego ostatecznego punktu.

Fotografii cykl 1.

Mikroświat. Od dzisiaj postaram się wprowadzić na bloga posty złożone z kilku różnych, pięknych zdjęć przedstawiających różną problematykę. Dzisiaj zdjęcia mikroświata. Pod każdym zdjęciem jest podpis co to zdjęcie przedstawia, oraz odnośnik do oryginalnej strony, skąd zdjęcie zostało pobrane.

Zdjęcie wykonane  przez David'a Killpack.  Link.
Uchwycona fagocytoza komórek erytrocytalnych.

Zdjęcie zrobione przez Andrew Paul Leonard. Link.
Zdjęcie przedstawia kryształy kamieni nerkowych. 

Zdjęcie liścia lawendy z widocznymi włoskami i aparatami szparkowymi.
Link.

Autor- Daniela Malide. Link.
Zdjęcie przedstawia barwione komórki NIH-3T3 ze zmodyfikowanym genem,
który powoduje produkcję  białka 5 fluorescencyjnego.

Autor- Antonio Guillén. Link.
Zdjęcie pięknej algi zbudowanej z dwóch identycznych komórek.

Zdjęcie fotosyntezującej algi.
Link.

Piękne zdjęcie ludzkiej komórki jajowej!
Link.

Zdjęć nie będę dodawał dużo, ponieważ co za dużo to niezdrowo.

Długość długości nie równa- czyli o tym, jak wielka jest wielkość.

Nowszy artykuł o podobnej tematyce znajdziecie pod linkiem: Zaskakujące liczby.

Czy wielkość ma znaczenie?  Pytanie dość podchwytliwe, ale skupmy się dzisiaj na aspekcie wielkości, długości, szerokości,objętości, wagi najróżniejszych przedmiotów. Dzisiaj chciałbym przedstawić Wam artykuł na temat różnych skal i zobrazować jak wielki i mały jest Świat jaki Nas otacza. Pominę tutaj całą procedurę matematyczną jaką stosowałem do obliczania podawanych wielkości, ale łakomych wiedzy zapraszam do pisania na priv (tomaszplowucha@gmail.com), albo na naszej stronie na Facebook ;)

Zacznijmy naszą zabawę ze skalami w najmniejszym dostępnym elemencie naszego Wszechświata, a mianowicie zacznijmy zabawę od długości Plancka. Z punktu widzenia fizyki jest to najmniejsza miara jakiejkolwiek długości, która ma sens fizyczny (teoretycznie długość struny jest jeszcze mniejsza, ale nie chciałbym się w nią zagłębiać z uwagi na jej niepotwierdzony stan i w sumie i tak i tak nie wniesie ona nic do tematów, które ja chciałbym omówić). Najmniejsza długość we Wszechświecie jaka ma sens wynosi zaledwie 10^-33cm- stąd bardzo prosta droga do policzenia najmniejszej możliwej powierzchni fizycznej, która ma zaledwie 10^-66cm² i do najmniejszej objętości jaka może tylko istnieć- 10^-99 cm³. Dla porównania  możemy wspomnieć, że cały Wszechświat ma około 10⁸⁵cm³  dzięki czemu wyraźnie widać, że w 1cm³ jest więcej objętości Plancka, niż centymetrów sześciennych w całym Wszechświecie. Ale dajmy sobie spokój z tak małymi, dość fikcyjnymi do wyobrażenia długościami. Zajmijmy się czymś znacznie większym od długości Plancka- atomem. Atom jak wiemy składa się z jądra atomowego, gdzie skupiona jest cała masa atomu i z elektronu, który krąży daleko, daleko od jądra atomowego- ale jak daleko?

Dla najprostszego atomu- wodoru- promień jądra wynosi 10^-15m, a promień całego atomu (czyli jądra i krążącego dookoła niego elektronu) wynosi 10 ^-11m. Gdyby promień protonu miał wielkość 1m to elektron krążyłby dookoła protonu w odległości 500000m- jest to zatrważająca odległość  która potwierdza, że materia to w znacznej części próżnia. Nic dziwnego, że odkrycie jądra atomowego przez studentów Rutherforda w 1909 roku graniczyło z cudem, ale jednak się udało! Weźmy jeszcze raz na tapetę atom wodoru. Wiemy, że masa protonu jest znacznie większa od masy elektronu (masa protonu to około 1,672*10^-27kg, a masa elektronu to około 9,109*10^-31kg). Gdyby proton ważył 1 kilogram to elektron ważyłby 0,5447 grama!- to mniej więcej jak kilogramowa paczka mąki porównana z 1 kuleczką do pistoletu kulkowego!

Mol. Pojęcie liczności materii. My zajmiemy się głownie pojęciem objętości molowej, czyli takiej objętości w której znajduje się dokładnie 6,22*10²³ cząsteczek, bądź atomów. Jeden mol cząsteczek gazu w warunkach normalnych zawsze zajmuje dokładnie 22,4dm³. Zakładając, że cząsteczka helu (najlżejszego gazu szlachetnego, którego wdychanie prowadzi do krótkotrwałego mówienia podobnie do kaczora Donalda) ma dokładnie 31pm promienia i jej mol zajmuje dokładnie 22,4dm3, po powiększeniu cząsteczki helu do wielkości 1cm, jeden mol takich cząstek zajmowałby objętość 72*10¹⁰dm³ czyli zajmowałyby objętość jaką zajmowałoby 7200000000000 litrów wody! Taka objętość wypełniłaby całe jezioro Morskie Oko i jeszcze zostałoby na zalanie pobliskich terenów!

Cząsteczka pentanu. 

Przejdźmy teraz do czegoś większego od atomu- do cząsteczki. Tutaj mamy ogromny wybór- kilkanaście milionów związków. Zanim przejdziemy do konkretnego związku pierw przybliżymy jaka jest skala długości wiązań między atomami w związkach. Każde wiązanie chemiczne ma swoją określoną długość. Dla przykładu dwa atomy wodoru tworzące cząsteczkę wodoru mają długość 74,2pm (pm- pikometr- 10^-12m), a długość wiązania między atomami tlenu w cząsteczce tlenu to 147pm. Ja wezmę na przykład wiązanie wodór- węgiel występujące powszechnie w związkach organicznych. Długość tego wiązania wynosi 109pm. Jeśli założylibyśmy, że atom węgla ma wielkość 1m to wiązanie między tym atomem a atomem wodoru (który w takim wypadku miałby mniej więcej 35cm) wynosiłoby około półtora metra. Jeśli weźmiemy teraz pod lupę cząsteczkę pentanu (cząsteczki w której połączone jest ze sobą w 'sznurku' pięć atomów węgla) dla którego odległości między węglami wynoszę 153pm i powiększylibyśmy każdy atom węgla do wielkości 1cm to od pierwszego węgla do ostatniego długość cząsteczki wynosiłaby około 10cm.

Plemnik dobierający się do komórki jajowej.

Żeby za długo nie przebywać w świecie tak małym jak świat atomów zbliżymy się teraz do czegoś co jest ''bliżej nas'' a mianowicie do komórek. W ciele człowieka jedną z najmniejszych komórek jakie można spotkać jest komórka plemnikowa obecna w spermie- jej wielkość dochodzi w porywach do około 50um (um- mikrometr- 10^-6m). Największą komórką jest żeńska komórka jajowa (jest to chyba jedyna komórka jaką można zobaczyć gołym okiem, ponieważ ma ona około 0,2mm). Jeśli przyjęlibyśmy  że i komórka plemnikowa i jajeczko jest idealną sferą to w jednej komórce jajowej zmieściłoby się około 70 plemników.

Załóżmy, że mamy człowieka o wysokości 2 metrów (załóżmy, że będzie to koszykarz). Podczas spaceru po plaży nasz koszykarz nadepnął na ostry kamień. Receptory bólu w jego nodze przekazują impulsy nerwowe do centrali w mózgu, mózg przetwarza informacje o tym, że coś jest nie w porządku i z powrotem przesyła impulsy nerwowe do stopy, aby ją podnieść. Łącznie droga impulsu stopa-mózg-stopa to 4m. Szybkość przewodzenia impulsów to około 100m/s- oczywiście w różnych miejscach ciała, zależnie od rodzaju nerwów i miejsca prędkość ta jest różna, ale w przybliżeniu wynosi ona  100m/s. Oznacza to, że w momencie, gdy koszykarz nadepnie na ostry kamień, jego mózg dowie się o tym po 0,02s, a podniesienie stopy nastąpi po 0,04s.

Przejdźmy teraz do znacznie większych rozmiarów- rozmiarów Wszechświata, a zaczniemy od naszej matki- Ziemi. Gdyby nasza Ziemia skurczyła się do wielkości kulki o średnicy 1cm, Słońce miałoby średnicę wielkości 110cm i byłoby oddalone od Ziemi o 118m! Dla porównania w takiej skali Księżyc oddalony byłby od Ziemi o około 30 centymetrów! Gdybyśmy natomiast wzięli pod uwagę cały Układ Słoneczny jako model o łącznej masie 100 kilogramów, Słońce (w Naszym modelu) ważyłoby około 99 kilogramów, ponieważ Słońce stanowi ponad 99% masy całego Układu Słonecznego! Gdybyśmy natomiast wzięli pod uwagę, że odległość Ziemi do Słońca wynosi 1 metr, to odległość Słońca od środka galaktyki wynosiłaby  1645569 kilometrów!!!

Przykładów takich można podawać bardzo, bardzo, bardzo wiele. Dla każdego zainteresowanego na priv mogę podać, lub przeliczyć wiele innych skali, albo podać sposoby jak to robić. Na zakończenie chciałbym dodać  że średnica Wszechświata jest około 176*10³⁵m większa od średnicy najmniejszego atomu- atomu wodoru.