Fyzika se snaží popsat přírodu kolem nás. Vytváří teorie, kontroluje hypotézy, aby je následně na základě pozorovaných jevů opravovala a upřesňovala. Vzniká tak určitý „jízdní řád“ - základ , který nám dovoluje definovat i ty jevy, které se nedají pozorovat přímo.
Na počátku existence vesmíru panovala podle těchto teorií jednota, která se později transformovala do všeho, co dnes existuje. Dnes platné fyzikální zákony musely tedy mít uplatnění i v dobách raného vesmíru. Umožňují nám podívat se do doby, kdy neexistoval žádný pozorovatel, do doby, kdy vesmír byl jen malinkým zrnkem v prostoru a čase. Někteří vědci dokonce tvrdí, že extrapolací můžeme prozkoumat i dobu před vznikem vesmíru, i když je zřejmé, že se nikdy o správnosti těchto tezí nebudeme moci přesvědčit experimentem.
"Jsem jen malá část té části, která byla na začátku vším" (Goethe)
Fyzika se opírá o několik základních spolehlivých faktů. Jedním z nich je existence času. Díky němu probíhají jevy ve vesmíru kauzálně, jsou definované příčinou a následkem. Vesmír s chaoticky plynoucím časem by byl nesmyslným vesmírem.
Dalším ze základních poznatků, o které se dnešní fyzika opírá, je planckova teorie kvantování energie. Planck zkoumal kolem roku 1900 záření těles. Přišel na to, že horké těleso vyzařuje energii ve formě malých “balíčků” – kvantů. Jeho výzkum pak rozšířil Einstein, když vysvětlil, že I příjem energie se děje v kvantované formě. Za tento objev dostal v roce 1905 Nobelovu cenu. Tentýž vědec později vypracoval teorii relativity, další ze základů dnešní fyziky. Podle ní jsou všechny vlastnosti v určitém systému relativní - všechny až na rychlost světla. Jako první přišla na svět v roce 1905 speciální teorie relativity, která popisuje vlastnosti stejnoměrně se pohybujících systémů. V roce 1915 ji následovala všeobecná teorie relativity. Ta popisuje jevy v urychlovaných systémech (například v gravitačním poli).
Z výše zmíněných teorií vyplývá, že existuje určitá hranice minimálních hodnot, která udává rozměry prostoru a času, ve kterých ještě dávají fyzikální teorie smysl. Když pozorujeme časoprostor na úrovni nejmenších možných rozměrů, dojdeme k poznatku, že je “zrnitý”, kvantovaný podobně jako přijímaná a vysílaná energie. V praxi to znamená, že pozorovatel nemůže dosáhnout libovolného bodu času ani prostoru, existuje hranice, která způsobuje “rozmazanost” časoprostoru při překročení určitého rozměru. Tyto jevy dostaly název “planckův svět”. Má rozměry zhruba 10-35 m, což odpovídá časovému období 5x10-44 s. Menší rozměry nebo kratší časový úsek nelze dosáhnout nebo pozorovat.
Jako první byla objevena elektromagnetická síla. I při výzkumu elektromagnetismu, dávno před objevením kvant energie a světla, ukázaly experimenty, že elektrický náboj je předáván ve formě malých balíčků, které odpovídají náboji jednotlivých elektronů.
Objev elektřiny odstartoval vývoj nových technologií, které později umožnily výzkum dalších sil.
Silou, která působí ve vesmírných měřítcích, je gravitace. Není tak zjevná jako elektromagnetismus, kromě toho je neuvěřitelně slabá. Je 1036 krát slabší než elektromagnetická síla, na rozdíl od ní se ale nedá ničím odclonit. Proto je někdy nazývána královnou všech sil. Všude tam, kde existuje hmota, přichází dříve nebo později ke slovu i gravitace. Drží v šachu nitra hvěz a umí vytvořit takové extremní jevy, jakými jsou například černé díry.
Při průzkumu složení hmoty objevili vědci další dvě síly – slabou a silnou jadernou interakci. Obě síly působí jen uvnitř atomů.
Silná jaderná interakce drží pohromadě jádra atomů. Všechny atomy, které jsou těžší než vodík, ve svých jádrech obsahují větší nebo menší množství protonů a neutronů. Zatímco neutron s neutrálním elektrickým nábojem svého souseda nijak elektromagneticky neovlivňuje, proton, který má náboj pozitivní, by měl ostatní protony (se stejným pozitivním nábojem) podle zákonů elektromagnetismu odpuzovat. Bez vlivu silné jaderné síly by se jádra atomů musela díky této odpudívé síle rozpadnout. Silná jaderná interakce je 100x silnější než elektromagnetismus. Působí jen na velice krátkou vzdálenost, proto ovlivňuje jen protony, které se z nějakého důvodu dostaly do těsné blízkosti, například tím, že tvoří jádro atomu.
Slabá jaderná interakce je 100 000 slabší než její silná jmenovkyně. Působí na podobně krátkou vzdálenost jako ona, projevuje se jen v jádrech atomů. Umožňuje rozpad některých z nich.
Tyto čtyři síly se projevují díky specifickým částicím – tzv. “bozonům”.
Elektromagnetismus je reprezentován fotony, gravitace gravitony, silná interakce gluony a slabá interakce w- a z-bozony.
Pro úplnost - vedle těchto částic, spojených s přenosem sil, existují částice, tvořící hmotu. Jsou jimi elektron, proton a neutron (které jsou samy složené z ještě menších částic, up- a down- kvarků)
Samotné částice ale hmotu nedefinují. Celý svět kolem nás je vlastně složen z identických částic. Vlastnosti výsledné hmoty ovšem neurčuje její substance, ale spojení a vztahy částic, které mezi sebou mají.
Na počátku existence vesmíru panovala podle těchto teorií jednota, která se později transformovala do všeho, co dnes existuje. Dnes platné fyzikální zákony musely tedy mít uplatnění i v dobách raného vesmíru. Umožňují nám podívat se do doby, kdy neexistoval žádný pozorovatel, do doby, kdy vesmír byl jen malinkým zrnkem v prostoru a čase. Někteří vědci dokonce tvrdí, že extrapolací můžeme prozkoumat i dobu před vznikem vesmíru, i když je zřejmé, že se nikdy o správnosti těchto tezí nebudeme moci přesvědčit experimentem.
"Jsem jen malá část té části, která byla na začátku vším" (Goethe)
Co přesně tvoří kostru dnešní fyziky?
Fyzika se opírá o několik základních spolehlivých faktů. Jedním z nich je existence času. Díky němu probíhají jevy ve vesmíru kauzálně, jsou definované příčinou a následkem. Vesmír s chaoticky plynoucím časem by byl nesmyslným vesmírem.
Dalším ze základních poznatků, o které se dnešní fyzika opírá, je planckova teorie kvantování energie. Planck zkoumal kolem roku 1900 záření těles. Přišel na to, že horké těleso vyzařuje energii ve formě malých “balíčků” – kvantů. Jeho výzkum pak rozšířil Einstein, když vysvětlil, že I příjem energie se děje v kvantované formě. Za tento objev dostal v roce 1905 Nobelovu cenu. Tentýž vědec později vypracoval teorii relativity, další ze základů dnešní fyziky. Podle ní jsou všechny vlastnosti v určitém systému relativní - všechny až na rychlost světla. Jako první přišla na svět v roce 1905 speciální teorie relativity, která popisuje vlastnosti stejnoměrně se pohybujících systémů. V roce 1915 ji následovala všeobecná teorie relativity. Ta popisuje jevy v urychlovaných systémech (například v gravitačním poli).
Z výše zmíněných teorií vyplývá, že existuje určitá hranice minimálních hodnot, která udává rozměry prostoru a času, ve kterých ještě dávají fyzikální teorie smysl. Když pozorujeme časoprostor na úrovni nejmenších možných rozměrů, dojdeme k poznatku, že je “zrnitý”, kvantovaný podobně jako přijímaná a vysílaná energie. V praxi to znamená, že pozorovatel nemůže dosáhnout libovolného bodu času ani prostoru, existuje hranice, která způsobuje “rozmazanost” časoprostoru při překročení určitého rozměru. Tyto jevy dostaly název “planckův svět”. Má rozměry zhruba 10-35 m, což odpovídá časovému období 5x10-44 s. Menší rozměry nebo kratší časový úsek nelze dosáhnout nebo pozorovat.
Ve vesmíru působí čtyři základní síly
Jako první byla objevena elektromagnetická síla. I při výzkumu elektromagnetismu, dávno před objevením kvant energie a světla, ukázaly experimenty, že elektrický náboj je předáván ve formě malých balíčků, které odpovídají náboji jednotlivých elektronů.
Objev elektřiny odstartoval vývoj nových technologií, které později umožnily výzkum dalších sil.
Silou, která působí ve vesmírných měřítcích, je gravitace. Není tak zjevná jako elektromagnetismus, kromě toho je neuvěřitelně slabá. Je 1036 krát slabší než elektromagnetická síla, na rozdíl od ní se ale nedá ničím odclonit. Proto je někdy nazývána královnou všech sil. Všude tam, kde existuje hmota, přichází dříve nebo později ke slovu i gravitace. Drží v šachu nitra hvěz a umí vytvořit takové extremní jevy, jakými jsou například černé díry.
Při průzkumu složení hmoty objevili vědci další dvě síly – slabou a silnou jadernou interakci. Obě síly působí jen uvnitř atomů.
Silná jaderná interakce drží pohromadě jádra atomů. Všechny atomy, které jsou těžší než vodík, ve svých jádrech obsahují větší nebo menší množství protonů a neutronů. Zatímco neutron s neutrálním elektrickým nábojem svého souseda nijak elektromagneticky neovlivňuje, proton, který má náboj pozitivní, by měl ostatní protony (se stejným pozitivním nábojem) podle zákonů elektromagnetismu odpuzovat. Bez vlivu silné jaderné síly by se jádra atomů musela díky této odpudívé síle rozpadnout. Silná jaderná interakce je 100x silnější než elektromagnetismus. Působí jen na velice krátkou vzdálenost, proto ovlivňuje jen protony, které se z nějakého důvodu dostaly do těsné blízkosti, například tím, že tvoří jádro atomu.
Slabá jaderná interakce je 100 000 slabší než její silná jmenovkyně. Působí na podobně krátkou vzdálenost jako ona, projevuje se jen v jádrech atomů. Umožňuje rozpad některých z nich.
Tyto čtyři síly se projevují díky specifickým částicím – tzv. “bozonům”.
Elektromagnetismus je reprezentován fotony, gravitace gravitony, silná interakce gluony a slabá interakce w- a z-bozony.
Pro úplnost - vedle těchto částic, spojených s přenosem sil, existují částice, tvořící hmotu. Jsou jimi elektron, proton a neutron (které jsou samy složené z ještě menších částic, up- a down- kvarků)
Samotné částice ale hmotu nedefinují. Celý svět kolem nás je vlastně složen z identických částic. Vlastnosti výsledné hmoty ovšem neurčuje její substance, ale spojení a vztahy částic, které mezi sebou mají.
Žádné komentáře:
Okomentovat