FMFSP portāls

Izvēlne

Meklēšana

Aptauja

Kā Tev iet jaunajā semestrī?
esmu superhaipā
man jau ir parādi..
amazing, jo 114.telpā ir jauni aparāti
briesmīgi, jo Baldonē neļāva atpūsties

Rezultāti

Foto

2011. gada 4. februārī 12:00 

10 Visuma dīvainības [2.daļa] (5)

Iepriekš tika apskatītas pirmās trīs Visuma dīvainības: negatīvā enerģija, laiktelpas "vilkšana" un vienlaicības relativitāte. Tagad turpināsim tematu ar vēl četrām neparastām un dīvainām lietām.

4. dīvainība: Melnās stīgas
Viena no ilgāk neatrisinātajām Visuma mistērijām ir tas, kā gravitācija ir saistīta ar citiem fundamentālajiem spēkiem, kā, piemēram, elektromagnētismu. Viena no teorijām pirmo reizi izvirzīta 1919. gadā, parādīja – ja Visumam pievieno vēl vienu dimensiju, gravitācija vēl joprojām eksistē pirmajās četrās dimensijās (trijās telpas dimensijās un laikā), bet veids, kādā šīs četras dimensijas izliecas pār piekto dimensiju, rada citus fundamentālos spēkus. Tomēr mēs nevaram redzēt vai kā citādi reģistrēt šo piekto dimensiju, tāpēc tika pasludināts, ka šī papildus dimensija ir savērpusies un kļuvusi mums neredzama. Šī teorija galu galā noveda pie stīgu teorijas un vēl joprojām tiek iekļauta lielākajā daļā stīgu teorijas analīžu.

meln__s_st.png

Tā kā šī papildus dimensija ir tik maza, tikai ļoti mazi objekti, kā, piemēram, daļiņas, var pa to pārvietoties. Šajos gadījumos tās beigu beigās nonāk atpakaļ sākumā, jo šī dimensija ir savijusies kopā pati ar sevi. Tomēr viens no objektiem, kas paliek daudz sarežģītāks piecās dimensijās, ir melnais caurums. Piecās dimensijās tas kļūst par „melno stīgu”, kas atšķirībā no normāla 4D melnā cauruma, nav stabils (tiek ignorēts fakts, ka 4D telpā melnie caurumi „iztvaiko”). Šī melnā stīga destabilizēsies veselā melno caurumu virknē, kas ir sasaistīta ar tālākām melnajām stīgām, līdz šīs melnās stīgas tiek pilnībā atrautas un atstāj melno caurumu sēriju.

Šī 4D melno caurumu sērija tad veido vienu lielu melno caurumu. Pats interesantākais ir tas, ka, pielietojot pašreizējos modeļus, šis rezultējošais melnais caurums ir „kaila” singularitāte. Tas nozīmē, ka tam nav notikumu horizonta, un tas ir pretrunā ar kosmiskās cenzūras hipotēzi (Cosmic Censorship Hypothesis), kas nosaka visu singularitāšu notikuma horizonta esamību, lai izvairītos no ceļošanas laikā efektiem, kas notiktu tuvu singularitātēm. Tiktu izmainīta visa Visuma vēsture, kādai singularitātei izkļūstot no sava notikumu horizonta.

5. dīvainība: Geons
Kā mums vislabāk parāda vienādojums E=mc2, enerģija un matērija ir fundamentāli saistītas. Gan enerģija, gan masa rada gravitācijas lauku. Geons, ko 1955. gadā pirmo reizi postulēja Džons Vīlers, ir elektromagnētiskais vai gravitācijas vilnis, kura enerģija rada gravitācijas lauku, kas savukārt satur kopā pašu vilni šaurā telpā. Vīlers prātoja, ka varētu pastāvēt saikne starp mikroskopiskajiem geoniem un elementārdaļiņām un tās pat varētu būt viens un tas pats.

geons.png

Viens piemērs varētu būt „kugelblics” (no vācu valodas – lodveida zibens) – tajā koncentrējusies tik spēcīgi koncentrēta gaisma, ka gravitācija, ko rada gaismas enerģija, kļūst pietiekoši spēcīga, lai tas sabruktu melnajā caurumā, iesprostojot tajā gaismu. Lai gan nevar noliegt kugelblicu veidošanās iespēju, valda uzskats, ka geoni var rasties tikai īslaicīgi, jo tie neizbēgami zaudē enerģiju un sabrūk. Šis, par nelaimi, norāda uz to, ka Vīlera sākotnējais pieņēmums bijis aplams, taču tas vēl nav viennozīmīgi pierādīts.

6. dīvainība: Kerra melnais caurums
Melnā cauruma tipam, ar kuru vairums ir pazīstami - kam ārpusē atrodas notikumu horizonts, aiz kura nokļuvušajam vairs nav iespējams atgriezties un kam iekšpusē ir bezgalīga blīvuma singularitāte, patiesībā ir īpašs nosaukums - Švarcšilda melnais caurums. Tas tā nosaukts par godu Karlam Švarcšildam, kurš 1915. gadā tikai mēnesi pēc Einšteina vispārīgās relativitātes teorijas publicēšanas atrada matemātisku risinājumu Einšteina lauku vienādojumiem sfēriskai, nerotējošai masai. Tikai 1963. gadā matemātiķis Rojs Kerrs ieguva atrisinājumu rotējošai masai. Tieši tādēļ rotējošs melnais caurums tiek saukts par Kerra melno caurumu, un tam ir vairākas neparastas īpašības.

kerra_black_hole.png

Kerra melnā cauruma centrā nav punktveida singularitātes, bet gredzenveida singularitāte – viendimensionāls gredzens, kas griežas un tiek turēts „atvērts” paša gredzena spēka momenta dēļ. Tam ir arī divi notikumu horizonti – iekšējais un ārējais, ko ieskauj elipsoīds, kas tiek saukts par ergosfēru un kurā kopā ar melno caurumu ātrāk par gaismu rotē pati laiktelpa (telpas „vilkšanas” dēļ). Iekļūstot melnajā caurumā caur ārējo notikumu horizontu, telpveida ceļš kļūst par laikveida ceļu, kas nozīmē to, ka nav iespējams izvairīties no centrā esošās singularitātes, tāpat kā Švarcšilda melnajā caurumā. Tomēr, kad tiek šķērsots otrais notikumu horizonts, ceļš atkal kļūst telpveida. Starpība ir tajā, ka laiktelpa pati par sevi iekšpus šī horizonta ir apvērsta. Tas nozīmē, ka gravitācija gredzenveida singularitātes tuvumā kļūst atgrūdoša, grūžot objektu prom no centra.

Ja vien melnajā caurumā neiekļūst tieši caur tā ekvatoru, nav iespējams sasniegt pašu gredzenveida singularitāti. Papildus tam, gredzenveida singularitātes var būt saistītas cita ar citu caur laiktelpu, tādējādi kalpojot par tārpejām, tomēr izceļošana cauri melnajam caurumam un nonākšana otrā tā pusē būtu neiespējama (ja vien tā būtu „kaila” singularitāte, kas, iespējams, varētu rasties gredzenveida singularitātei griežoties pietiekoši ātri). Ceļošana caur gredzenveida singularitāti varētu novest līdz kādam citam laiktelpas punktam, piemēram, citam Visumam, taču nepametot pašu melno caurumu. Tā pat varētu vest līdz „baltajam caurumam” negatīvā Visumā, kura tiešā nozīme vēl nav zināma.

7. dīvainība: Kvantu tunelēšana
Kvantu tunelēšana ir efekts, kad daļiņa ar nepietiekamu enerģiju kāda šķēršļa pārvarēšanai to tomēr pārvar. Tas ļauj daļiņai izkļūt cauri fizikālai barjerai, kam būtu jābūt nepārvaramai, piemēram, elektronam izbēgt no atoma kodola pievilkšanas spēka, ja tā kinētiskā enerģija nav pietiekami liela, lai to izdarītu. Saskaņā ar kvantu mehāniku, ir kāda galīga iespējamība, ka ikviena daļiņa dotajā laika momentā var atrasties jebkurā vietā Visumā, kaut gan šī iespējamība ir astronomiski maza jebkurai reālai distancei no daļiņas paredzētā ceļa.

kvantu_tunel____ana.png

Tomēr, kad daļiņa sastopas ar pietiekoši mazu barjeru (aptuveni 1-3 nm platu) – tādu, kuru aprēķini parādītu par daļiņai nepārvaramu - iespējamība, ka daļiņa tomēr izkļūs cauri, kļūst diezgan ievērojama. To var skaidrot ar Heizenberga nenoteiktības principu, kas nosaka, cik daudz informācijas ir zināms par daļiņu. Daļiņa var „aizņemties” enerģiju no sistēmas, kurā tā darbojas, pielietot to, lai izkļūtu caur šķērsli, un tad to atkal zaudēt.

Kvantu tunelēšana ir iesaistīta daudzos fizikālos procesos, kā, piemēram, radioaktīvā sabrukšana, kodolsintēze, kas novērojama Saules dzīlēs. To izmanto arī noteiktās elektroniskajās komponentēs, un tā pat ir novērota enzīmos bioloģiskās sistēmās. Piemēram, enzīms glikozes oksidāze, kas katalizē reakciju, kurā glikoze tiek pārvērsta ūdeņraža peroksīdā, sevī ietver vesela skābekļa atoma kvantu tunelēšanu. Skenējošā tuneļmikroskopa darbības pamatā ir kvantu tunelēšana. Tā ir pirmā mašīna, kas spēj atainot un manipulēt ar individuāliem atomiem. Mikroskops darbojas, mērot spriegumu ļoti spicā adatiņā, kas, adatiņai tuvojoties virsmai, mainās, pateicoties elektroniem, kas tunelējas cauri vakuumam („aizliegtajai zonai”) starp tiem. Šis efekts ierīcei dod nepieciešamo jutīgumu superaugstas izšķirtspējas attēlu radīšanai. Tas arī ļauj ierīcei brīvi pārvietot atomus, pievadot adatiņai strāvu.

Autors: Mikus Voss  Apskatīt komentārus »

Atslēgvārdi: visuma dīvainības
Ieteikt draugiemTweet this!

Balsis: 6, vidējais vērtējums: 5

Vārds: E-pasts vai web-lapa:

 

« Septembris, 2017 »

POTCPSSv
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
2526272829301
234567 
šodienValdes sēde

Forums

Komentāri

Fizmatu blogi

VR Pasākumiem – virtuālās real..
Lai nebūtu pārpratumu, uzreiz saku, ka šis ierakst.. (09.06)
Spēks un Jauda 2017 un ūdrs. F..
Superjaukās piedzīvojumu sacensības jau 6. reizi. .. (09.04)
Par 30 dienu rakstīšanu un nos..
Es vēl esmu dzīvs! Tas, ka no manis kādu laiku ir .. (30.03)
#6 – Domājot par krūšgaliem (A..
Cienījamās Dāmas! Ceru, ka jums ar šo jautājumu vi.. (26.03)
Amatiera padomi garo distanču ..
Ja tu spēj pusi dienas pavasara talkā vākt gružus .. (25.03)

Iz arhīva

hostings