Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Boska cząstka 
  Indeks
Wielkie wykłady
Dramatis personae
Niewidoczna piłka
nożna

Pierwszy fizyk cząstek
Interludium A:
Opowieść o dwóch
miastach

Poszukiwania atomu:
mechanicy

Galileusz, Zsa Zsa
Gabor i ja

Kule i pochylnie
Piórko i grosik
Prawda o wieży
Atomy Galileusza
Akceleratory
i teleskopy

Carl Sagan XVII wieku
Człowiek bez nosa
Mistyk wyjaśnia
Papież do Galileusza:
spadaj

Słoneczna gąbka
Zarządca mennicy
Siła niech będzie
z nami

Ulubione F  Isaaca
Co nas pcha do góry
Tajemnica dwóch mas
Człowiek z dwoma
umlautami

Wielki twórca syntez
Kłopot z grawitacją
Isaac i jego atomy
Dziwne rzeczy
Dalmatyński prorok
Dalsze poszukiwania
atomu: chemicy
i elektrycy

Nagi atom
Interludium B:
Tańczący mistrzowie
wiedzy tajemnej

Akceleratory: one
rozkwaszają atomy,
nieprawdaż?

Interludium C:
Jak w ciągu weekendu
złamaliśmy parzystość
i odkryliśmy Boga

A–tom!
I wreszcie boska
cząstka

Mikroprzestrzeń,
makroprzestrzeń
i czas przed
początkiem czasu

  Źródło
Leon Lederman,
Dick Teresi

BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?

Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz


  Człowiek z dwoma umlautami
 
Człowiek z dwoma umlautami
 
N
ewton nie wiedział, dlaczego te dwie wielkości są równe; po prostu przyjął ten fakt do wiadomości. Przeprowadził nawet kilka sprytnych eksperymentów, mających na celu sprawdzenie, czy rzeczywiście są równe. Z  dokładnością do jednego procentu udało mu się udowodnić, że są. To znaczy M/m = 1,00. M  podzielone przez m  daje jeden z  dwoma zerami po przecinku. Ponad dwieście lat po Isaacu Newtonie zdołano znacznie poprawić dokładność tego pomiaru. W  latach 1888–1922 węgierski baron Roland Eötvös  przeprowadził serię niezwykle zmyślnych eksperymentów, w  których wykorzystał wahadła z  aluminium, miedzi, drewna i  różnych innych materiałów. Wykazał, że między tymi dwiema własnościami materii zachodzi równość z  dokładnością do pięciu części na miliard. W  języku matematyki wygląda to tak:
       M/m = 1,000 000 000 ± 0,000 000 005. Czyli stosunek ten zawiera się między 1,000 000 005 a 0,999 999 995.
       Dziś potwierdziliśmy prawdziwość tej równości do ponad dwunastu miejsc po przecinku. Galileusz udowodnił w  Pizie, że dwie różne kule spadają z  taką samą prędkością. Newton wykazał, dlaczego tak się dzieje. Skoro duże M  równa się małemu m, siła grawitacji jest proporcjonalna do masy obiektu. Masa grawitacyjna (M) kuli armatniej może być tysiąc razy większa niż masa kulki od łożyska, a zatem siła grawitacji, której doświadczy, będzie tysiąc razy większa. Ale też jej masa bezwładna (m) będzie wykazywać tysiąckrotnie większy opór wobec tej siły niż masa bezwładna małej kulki. Jeśli te dwa ciała spuści się z  wieży, to wspomniane efekty zniosą się nawzajem: kula armatnia oraz  kulka od łożyska jednocześnie spadną na powierzchnię Ziemi.
       Równość M  i  m  wydawała się być niewiarygodnym zbiegiem okoliczności i  dręczyła fizyków przez stulecia. Stanowiła ona klasyczny odpowiednik liczby 137. W  1915 roku Einstein włączył ten zbieg okoliczności do swej wielkiej teorii, zwanej ogólną teorią względności.
       Badania barona Eötvösa nad stosunkiem M  do m  były najpoważniejszym, ale bynajmniej nie jedynym jego wkładem w  rozwój nauki. Był między innymi rekordzistą w  dziedzinie pisowni: dwa umlauty! Co ważniejsze, Eötvös  interesował się nauczaniem przedmiotów przyrodniczych i  kształceniem nauczycieli szkół średnich – mnie także te zagadnienia są bliskie i  poświęcam im sporo czasu. Historycy odnotowali, że jego wysiłki doprowadziły do eksplozji geniuszu. Tacy luminarze fizyki, jak: Edward Teller, Eugene Wigner, Leo Szilard, czy matematyk John von  Neumann, pochodzą z  Budapesztu z  epoki Eötvösa. To masowe pojawianie się na początku XX wieku na Węgrzech fizyków i  matematyków doprowadziło pewnych, skądinąd rozsądnych, obserwatorów do uznania, że Marsjanie założyli bazę w  Budapeszcie i  stamtąd zamierzają podbić naszą planetę.
       Loty kosmiczne są niezwykle dramatyczną ilustracją prac Newtona i  Eötvösa. Wszyscy widzieliśmy filmy kręcone na pokładach statków kosmicznych. Astronauta wypuszcza długopis, który unosi się obok niego, z  wdziękiem demonstrując nam stan nieważkości. Oczywiście, ani człowiek, ani długopis nie tracą tak naprawdę ciężaru; siła przyciągania grawitacyjnego wciąż działa. Ziemia przyciąga masę grawitacyjną statku, astronauty i  długopisu. Jednocześnie ruch na orbicie zdeterminowany jest przez masy bezwładne tychże obiektów zgodnie ze Wzorem II. Skoro obie masy są równe, wszystkie ciała poruszają się jednakowo. Astronauta, długopis i  statek poruszają się razem w  nieważkim tańcu.
       Tę samą sytuację można też ująć jako swobodne spadanie, bo tym właśnie jest tak naprawdę ruch statku kosmicznego na orbicie okołoziemskiej. Księżyc w  pewnym sensie też nieustannie spada na Ziemię. Nigdy do niej nie dolatuje tylko dlatego, że sferyczna powierzchnia Ziemi oddala się od niego z  tą samą prędkością, z  którą on spada. Tak więc, jeśli nasz astronauta spada swobodnie i  jego długopis też spada swobodnie, to są w  takiej samej sytuacji jak dwa ciała spuszczane z  krzywej wieży. W  statku kosmicznym, podobnie jak podczas spadania z  wieży, waga wskazywałaby zero (gdyby tylko astronaucie udało się jakoś na niej stanąć). Stąd właśnie ten termin: „nie-ważkość”. Amerykańska agencja kosmiczna NASA wykorzystuje zjawisko swobodnego spadania podczas treningów przygotowawczych dla astronautów. Aby przyzwyczaić ich do stanu nieważkości, zabiera się ich na przejażdżkę samolotem odrzutowym, który lata na dużej wysokości po torze składającym się z  serii parabol (znowu ta krzywa). Podczas pikowania pasażerowie doświadczają stanu nieważkości, nie bez pewnych nieprzyjemnych doznań, które mu zazwyczaj towarzyszą. Nieoficjalnie samolot ten nazywany jest wymiotną kometą.
       Tak wyglądają problemy ery kosmicznej. Ale Newton wiedział wszystko o  astronaucie i  jego długopisie. Już wtedy, w  XVII wieku, mógłby Ci powiedzieć, drogi Czytelniku, co się będzie działo w  statku kosmicznym.
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach