Som Jeffrey Hasbun, fyzik. Poďme odpovedať na zopár otázok z internetu o fyzike.
Používateľ support at Pizazz 91 sa pýta, ako čierne diery ovplyvňujú časopriestor okolo nich. Všetko, čo má hmotnosť, ohýba časopriestor. Ak si predstavím túto elastickú plachtu ako časopriestor bez ničoho v ňom, hneď ako tam položím niečo s hmotnosťou, ohne to časopriestor okolo. Ak potom vezmem niečo malé, ako túto guľôčku, a dám jej trochu impulzu, bude obiehať okolo toho objektu. Práve toto sledovanie zakrivenia časopriestoru je dôvod, prečo sa Zem pohybuje okolo Slnka.
Ak mám veľmi veľký objekt a pozriem sa, ako vyzerá v časopriestore, ohýba ho ešte viac. Kľúčom k čiernej diere je vytvorenie niečoho, čo je veľmi, veľmi husté. Ako zvyšujem hustotu, časopriestor sa naťahuje ďalej a ďalej, až natoľko, že svetlo nemôže uniknúť z tohto zakrivenia. A to je to, čo nazývame čiernou dierou.
Čo je to časopriestor?
Používateľ pedals for Jack sa pýta, čo je vlastne časopriestor. Časopriestor je to, v čom žijeme. Sú to štyri dimenzie – tri dimenzie priestoru a k tomu pridaná dimenzia času. Je to to, čím sa pohybujeme, keď sedíme nehybne, a tiež to, čím sa pohybujeme, keď kráčame po dome.
Ako rozštiepiť atóm
Používateľ Afeni smack sa pýta, ako rozštiepiť atóm. V skutočnosti štiepiš jadro. Predstavme si, že toto je jadro atómu uránu. To, čo urobíš, je, že na neho vystrelíš inú časticu, zvyčajne neutrón, veľmi, veľmi rýchlo. Keď ho vystrelíš na jadro, jadro sa rozpadne na niekoľko rôznych menších jadier. Keď to urobíš, uvoľní sa aj veľa energie. Odtiaľ pochádzali prvé jadrové bomby a energia, ktorú získavame z jadrovej energie.
Čo by sa stalo, keby Slnko zmizlo?
Používateľ aier 8203 sa pýta: Ak by Slnko náhle zmizlo, trvalo by nám 8 minút, kým by sme to zistili. Ale bude Zem stále obiehať tam, kde bolo Slnko, alebo vyjde z orbity okamžite po jeho zmiznutí?
Odpoveď je, že bude pokračovať v pohybe okolo Slnka ďalších 8 minút. My na Zemi nevieme, že Slnko zmizlo, pretože trvá 8 minút, kým sa k nám zo Slnka dostane svetlo. Rovnako trvá 8 minút, kým sa k nám dostanú akékoľvek zmeny v gravitácii zo Slnka.
Gravitačné vlny
Používateľ Mike biani sa pýta, či som počul o gravitačných vlnách. Áno, počul som o gravitačných vlnách a pomáhal som publikovať niektoré nedávne výsledky o gravitačných vlnách.
Gravitačné vlny sú expanzie a kontrakcie časopriestoru, ktoré k nám prichádzajú z supermasívnych čiernych dier v centrách vzdialených galaxií. Jednou z naozaj zaujímavých vecí na gravitačných vlnách je, že prechádzajú vesmírom bez prekážok. Môžeme sa pomocou pozorovaní gravitačných vĺn dostať bližšie k Veľkému tresku. Naučia nás všelijaké zaujímavé veci o ranom vesmíre.
Ako detegovať gravitačné vlny
Používateľ only 166 sa pýta, ako detegovať gravitačné vlny v časopriestore.
Prvý spôsob, akým sme pred niekoľkými rokmi detegovali gravitačné vlny, bolo použitie laserov vo veľkých vákuových trubiciach. Rozdelíš laser, vyšleš ho do dvoch trubíc a sleduješ, ako ďaleko od seba sú zrkadlá, pomocou laserov, ktoré ti povedia vzdialenosť medzi zrkadlami. To sa nazýva LIGO.
Druhý spôsob, ktorým sa naučili detegovať gravitačné vlny, je pomocou exotických hviezd zvaných pulzary. Sú to veľmi rýchlo sa otáčajúce hviezdy, ktoré pulzujú vždy, keď sa dostanú do nášho zorného poľa. Sledujeme tieto pulzy v čase. Ak prídu pulzy o niečo neskôr alebo skôr, môžeme to pripísať expanzii a kontrakcii časopriestoru medzi nami a týmito hviezdami. Som súčasťou tímu, ktorý sleduje takmer 70 takýchto hviezd vo všetkých smeroch a monitorujeme ich už takmer 20 rokov.
Je svetlo vlna alebo častica?
Používateľ thek hatib píše: Úprimne ti zaplatím 1 000 dolárov, ak na toto odpovieš správne. Je svetlo vlna alebo častica?
Odpoveď je, že svetlo je vlnou aj časticou. Vlnové vlastnosti svetla poznáme už dlho. Existuje klasický experiment nazývaný Youngov experiment s dvojitou štrbinou. Ukážme si ho hneď teraz.
Vezmeme si laserové ukazovadlo, čo nie je to, ako bol pôvodný experiment vykonaný. Vezmem túto dosku, ktorá má v sebe malú štrbinu, a namierim cez ňu laser. Čo sa stane, je, že rozdelí svetlo na dve rôzne vlny a tie vlny sú od seba trochu oddelené. Nie sú úplne zladené, pretože sa stretávajú dve rôzne vlny. Tomu hovoríme interferencia a to je to, čo nám dáva ten vzor. V skutočnosti tam dopadajú dve vlny a konštruktívne interferujú.
Čierne miesta sú v podstate to isté, čo dostanete v slúchadlách s potlačením hluku – jedna vlna ruší druhú vlnu. A takto sa správa len vlna.
Svetlo je v skutočnosti niečo väčšie než vlna alebo častica. Je to niečo, čo nazývame kvantové pole. Toto kvantové pole má vlastnosti podobné časticiam aj vlnám a my môžeme merať oboje.
Rozdiel medzi štiepením (fúziou) a fúziou
Používateľ Dr zgc Disney sa pýta, aký je rozdiel medzi štiepením a fúziou.
Štiepenie je, keď vezmete veľké jadro atómu a rozdelíte ho na kúsky. Fúzia je, keď beriete kúsky atómov a tlačíte ich dokopy, aby ste vytvorili niečo väčšie. Fúzia je to, čo sa deje v Slnku, kde sa spájajú malé jadrá, a to je obrovská explózia. Na Zemi sa snažíme vybudovať niečo podobné, aby sme vyrábali energiu, ale zatiaľ sme neprišli na to, ako to kontrolovať.
Ako skončí vesmír?
Používateľ shivanu 21212 sa pýta, ako skončí vesmír.
Vesmír skončí tepelnou smrťou, čo znamená, že časom sa vesmír rozpína a všetko svetlo, o ktorom vieme, sa degraduje a absorbuje čiernymi dierami. Proste sa stane veľmi chladným a veľmi tmavým. Nebudeme môcť vidieť nič v diaľke a… proste nič.
Tepelná smrť vesmíru nie je niečo, o čo by sme sa mali obávať, pretože sa stane za 40 až 50 miliárd rokov a my sme len asi 14 miliárd rokov od začiatku vesmíru.
Sú čierne diery v skutočnosti guľe?
Používateľ clown Prince Charlie sa pýta: Počkaj, sú čierne diery alebo červie diery v skutočnosti gule? Pozerám Interstellar.
Čierne diery sú takmer dokonalé gule. Ak sa točia, sú trochu viac rozšírené okolo svojho rovníka, kde sa točia, než na póloch, ale v podstate sú to gule. Takže v tom klasickom obraze z Interstellar vidíte v strede túto v podstate guľatú čiernu dieru a potom vidíte všetko toto svetlo, ktoré je svetlo z druhej strany čiernej diery, ohýbajúce sa okolo nej. A ten disk, ktorý vidíte naprieč prednou stranou, vám hovorí, že čierna diera sa vlastne točí, a každá čierna diera, o ktorej vieme, sa točí, rovnako ako každá iná hviezda vo vesmíre.
Čo je taká špeciálna špeciálna teória relativity?
Používateľ 52x Max sa pýta, čo je také špeciálne na špeciálnej teórii relativity.
Špeciálna teória relativity je špeciálna z niekoľkých dôvodov. Po prvé, dáva nám univerzálny rýchlostný limit, ktorým je rýchlosť svetla. Nič nemôže ísť rýchlejšie ako svetlo. To je jedinečné pre Einsteina, prišiel na to v roku 1905 a nikto predtým skutočne nemyslel, že existuje nejaký univerzálny rýchlostný limit.
Niekoľko ďalších vecí, ktoré sú naozaj špeciálne na špeciálnej teórii relativity, je, že vám hovorí, že ak sa pohybujete blízko rýchlosti svetla, čas sa roztiahne. Ak sa pohybujete veľmi rýchlo, prežívate čas pomalšie ako niekto, kto sa nepohybuje veľmi rýchlo.
Paradox dvojčiat
Používateľ Cowboy vard sa pýta, či by mu niekto mohol vysvetliť paradox dvojčiat jednoduchými slovami.
Máte dvojičky, obe na Zemi. Jedno z dvojčiat sa rozhodne byť astronautom. Odletí v kozmickej lodi idúcej super rýchlo, takmer rýchlosťou svetla. Trvá jej 50 rokov, kým doletí k hviezde a vráti sa späť. Keď sa astronautka vráti, jej dvojča, ktoré zostalo, je o 50 rokov staršie, zatiaľ čo ona môže byť stará len 20 rokov. To všetko závisí od toho, ako rýchlo išla. Takže osoba v rakete vidí, ako čas plynie pomalšie, a zostarne len o 20 rokov.
Je rýchlosť svetla konštantná?
Používateľ AES Force One hovorí: Rýchlosť svetla ako konštanta je nepravdivá. Aká je rýchlosť svetla vo vode? Pomalšia.
Rýchlosť svetla ako konštanta nie je nepravdivá. Mám pohár vody a vložím do neho túto ceruzku. Keď vložím ceruzku, ceruzka vyzerá ohnutá. Svetlo, ktoré vychádza von a ktoré vidíte, je ohnuté. Toto ohýbanie pochádza z faktu, že keď svetlo narazí pod určitým uhlom, akoby sa vychýlilo v tom smere. Svetlo interaguje s vodou, je absorbované a znovu vyžiarené, vidí o niečo dlhšie dráhy, a to spôsobuje, že svetlo vyzerá akoby ohnuté.
Tieto interakcie trvajú trochu času a preto hovoríme, že sa efektívne pohybuje pomalšie medzi jednou interakciou a druhou. Rýchlosť svetla je rýchlosť svetla.
Ako funguje dilatácia času?
Používateľ Aquarius donek sa pýta, ako funguje dilatácia času.
V skratke, dilatácia času je fakt, že keď sa pohybuješ veľmi blízko rýchlosti svetla, čas plynie pomalšie. Je celkom jednoduché napísať, že čas, ktorý plynie pre niekoho, kto sa pohybuje nejakou rýchlosťou, je úmerný tomu, ako plynie čas pre niekoho, kto sa nepohybuje touto rýchlosťou. A je tam tento zvláštny druhý odmocnina dole a to, o čo ide, je porovnanie, ako rýchlo sa tá osoba pohybuje, to je to, čo je V, v porovnaní s rýchlosťou svetla. A ako sa pohybuješ rýchlejšie a rýchlejšie, tento faktor delta T Prime sa predlžuje, takže čas plynie pomalšie a pomalšie. Keď sa dostaneš na rýchlosť svetla, čas už neplynie.
Sú čierne diery v skutočnosti červie diery?
Používateľ Neil Cameron 78 sa pýta, či sú čierne diery v skutočnosti červie diery, alebo sú červie diery v skutočnosti čierne diery.
Vieme, že čierne diery existujú. Môžeme vidieť dôkazy o nich tam vonku. Videli sme svetlo okolo týchto čiernych dier a ako to vyzerá. Videli sme siluetu čiernej diery.
Červie diery sú skratkou cez časopriestor z jedného miesta na druhé. Prvou myšlienkou červej diery je niečo, čo sa nazýva Einsteinov-Rosenov most. Vyžadovalo by to pohyb rýchlejší ako rýchlosť svetla, aby sa ním dalo cestovať, a nemáme vôbec žiadne dôkazy, že červie diery existujú.
Niektorí fyzici tvrdili, že ak použijeme niektoré zo špeciálnych charakteristík kvantovej teórie poľa, možno by sme mohli vytvoriť maličké, maličké červie diery, cez ktoré by sme mohli poslať signál z jedného miesta v časopriestore na druhé. A zatiaľ čo tieto boli úspešné ako myšlienkové experimenty a úspešné ako počítačové simulácie, zatiaľ to nebolo videné v skutočnom svete v reálnom experimente.
Je cestovanie v čase možné?
Používateľ Matt P1 1949 sa pýta, či si myslím, že cestovanie v čase je možné podľa súčasného fyzikálneho porozumenia.
Nie, pravdepodobne nie, aspoň nie podľa toho, čo teraz chápeme. Existuje niekoľko spôsobov, ako uvažovať o tom, ako by sme mohli cestovať v čase. Jeden spôsob je pomocou červej diery. Niektorí fyzici urobili tento myšlienkový experiment a napísali všetky kúsky, ktoré by ste potrebovali.
Takže postavíte červiu dieru, ktorá nejako mení a tuneluje cez časopriestor späť do minulosti. Napíšete matematiku pre to, ako tá červia diera vyzerá. Druh hmoty, ktorý by ste potrebovali na udržanie tejto červej diery otvorené, neexistuje v našom súčasnom chápaní fyziky. Typ hmoty, ktorý by ste potrebovali na udržanie červej diery otvorenej, sa nazýva exotická hmota, veci ako záporná hustota energie, čo znamená, že si predstavujeme niečo so zápornou hmotnosťou. Takže neviem, či budeme v blízkej budúcnosti stavať stroj času, ak nepríde na to, ako nájsť a vyrobiť túto exotickú hmotu.
Existuje vo svete niečo nekonečné?
Používateľ Brad Alexandre sa pýta, či existuje vo svete niečo nekonečné, alebo je nekonečno len koncept v našich mysliach.
Nekonečno nie je len konceptom v našich mysliach. Najdôležitejšie nekonečno, ktoré študujem, je, že vesmír je nekonečný. To je skvelý príklad niečoho, čo je nekonečné. Nekonečno používame stále, keď robíme predpovede vo fyzike, a ukazuje sa, že veľkosť vesmíru je nekonečná. Množstvo času, počas ktorého bude vesmír existovať, je tiež nekonečné.
Rozdiel medzi časticovou fyzikou a kvantovou fyzikou
Používateľ one day wellbe okay sa pýta, či niekto pozná rozdiel medzi časticovou fyzikou a kvantovou fyzikou.
Časticová fyzika je malou súčasťou kvantovej fyziky. Kvantová fyzika je oblasť fyziky, ktorá skutočne študuje maličké veci a interakcie na veľmi, veľmi malých škálach. Ale časticová fyzika sa zameriava na častice, ktoré tvoria atómy, fundamentálne častice, ktoré tvoria všetko okolo nás.
Je kvantová fyzika sci-fi?
Používateľ Cipher 707 sa pýta, či je kvantová fyzika len fan fikcia.
Absolútne nie. Kvantová fyzika je to, ako funguje svet, ale musíte sa pozrieť na naozaj malú škálu, aby ste pochopili, čo sa deje. Ak hodím loptu do vzduchu, vráti sa mi späť do ruky. To je klasická fyzika. Kvantová fyzika sa chová prekvapujúcimi spôsobmi. Takže namiesto čistých predpovedí o tom, čo sa stane na kvantovej úrovni, dostávame len pravdepodobnosti. Je tu 50% šanca, že sa stane toto, 20% šanca, že sa stane toto iné.
Ak pozeráte veľa Marvel filmov, chápem, prečo by ste si mysleli, že je to fan fikcia, pretože sa používa kedykoľvek neviete vysvetliť vedu, ktorú chcete robiť.
Heisenbergov príspevok k fyzike
Používateľ Raven biter hovorí: Prednášajúci sa práve opýtal, čím Heisenberg prispel k fyzike, a veľa ľudí odpovedalo, že metamfetamínom.
To je iný Heisenberg. Heisenberg, ktorého poznáme, je veľmi známy kvantový fyzik. Pracoval s nemeckou vládou počas druhej svetovej vojny, ale je naozaj známy tým, že bol jedným z ľudí, ktorí prišli na všetky tieto pravidlá kvantovej mechaniky veľmi skoro. Prišiel s niečím, čo sa nazýva princíp neurčitosti. V podstate, ak poznám jeden aspekt častice, napríklad kde sa nachádza, nemôžem dobre vedieť, ako rýchlo sa pohybuje, alebo ak viem, ako rýchlo sa pohybuje, nemôžem vedieť, kde sa nachádza.
Kvantové previazanie
Používateľ Tim amberie píše: Práve som sa dozvedel o kvantovom previazaní a som v šoku. Ako môžu byť dve častice tak spojené, že sa navzájom ovplyvňujú, aj keď sú svetelné roky od seba?
Dve častice svetelné roky od seba môžu byť absolútne spojené, ak sme ich nastavili v previazanom stave. A to znamená, že vezmeme dve častice, kde meranie má niečo spoločné s náhodou. Takže ak hodím túto kocku, akúkoľvek hodnotu dostanem na tej strane, dostanem rovnakú hodnotu na druhej kocke, ak je to tak, ako som nastavil previazaný systém. A tieto dve častice môžu byť veľmi, veľmi ďaleko od seba a toto je jednoducho to, ako príroda funguje.
Zvláštna časť tohto je, že bez ohľadu na to, ako hodím kocku, nech už padne na čokoľvek, druhá kocka padne na presne rovnakú hodnotu. Toto je len základný spôsob, ako vesmír funguje.
Veľký hadrónový urýchľovač (LHC)
Používateľ UTB sa pýta, čo vlastne robí Veľký hadrónový urýchľovač.
Veľký hadrónový urýchľovač je najväčším urýchľovačom častíc na svete. Je to obrovský 10 km kruh vo Švajčiarsku, kde berieme dva prúdy protónov. Protóny sú druhom hadrónu, hadróny sú veľmi ťažké častice. Vezmeme tie dva prúdy protónov a zarovnáme ich presne správne. Idú takmer rýchlosťou svetla a narazia do seba.
Čím rýchlejšie môžeš dostať tie protóny do pohybu, tým viac vecí vyjde z tej explózie, keď ich zrazíš. Vytvárame nové častice, ktoré sme ešte nevideli. Sú súčasťou prírody, ale vyžadujú toľko energie na vytvorenie, že neexistovali od Veľkého tresku, keď bol vesmír naozaj maličký a veľmi, veľmi energický.
Takže nielenže sa učíme o týchto základných silách, učíme sa aj o fyzike priamo na začiatku nášho vesmíru.
Teória strún – slepá ulička?
Používateľ physics in history sa pýta, či je teória strún naozaj slepou uličkou.
Nie, nie je to slepá ulička. Teória strún je teória, ktorá hovorí, že namiesto toho, aby boli základnými časťami vesmíru častice, sú to struny. A tieto struny môžu vibrovať rôznymi spôsobmi. Môžeš mať struny, ktoré sú dlhé, môžeš mať struny, ktoré sú v slučkách.
A nielenže to opisuje celú časticovú fyziku a kvantovú mechaniku, niektoré časti tohto vlastne predpovedajú, ako by vyzerala kvantová gravitácia, gravitácia na veľmi malej škále, čo nie je teória, ktorú máme v súčasnosti.
Obrázky: AI, Zdroj informácii: Wired.com