E 2. (Nie)boska historia. 5.O drżących układach i Teorii Strun.

Jak tu zmierzyć coś do czego nie można się dostać i można tylko snuć przypuszczenia, że tak jest? O tym mówi inna zasada:

 Zasada nieoznaczoności (zasada nieoznaczoności Heisenberga lub zasada nieokreśloności) – reguła, która mówi, że istnieją takie pary wielkości, których nie da się jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością^[1]. (O wielkościach takich mówi się, że nie komutują. )

Akt pomiaru jednej wielkości wpływa na układ tak, że część informacji o drugiej wielkości jest tracona. Taka jest natura rzeczywistości.

Babcia interpretuje tą zasadę oczywiście po swojemu, tłumacząc z języka kosmicznego na swój domowy:

Jakieś straty zawsze się pojawiają w życiu. Jak nie podczas bijatyki z własnymi myślami, to podczas sprzatania - można zapędzić się w kozi róg ze zmęczenia.W normalnych życiowych warunkach są to np.tzw. stłuczki/kradzieże w sklepie czy podczas transportu, tak jak podczas doświadczenia naukowego ( na bardzo czułych/wrażliwych intrumentach-jakakolwiek obca ingerencja prowadzi do zaburzenia ...

......np.w ilości posiadanego towaru .

W języku handlowym wygląda to tak: jeżeli straty przewyższą to co zostało z zamówienia-to wniosek nasunie się jeden: strata stała się zamówieniem, dla tego kto capnął towar, a stratą dla tego- kto zamawiał. Także wszelka ingerencja czyli wpływ osób trzecich , zwykle wiąże się z tym że nie spina nam się zamówienie z tym co otrzymaliśmy.

I chociaż  w ,,zeszycie,, odpisze się straty, to wiadomo co jest stratą w zamówieniu, a co samym zamówieniem. Za to w środowisku nienamacalnym  trudno jest ocenić w pojedynczych przypadkach/sytuacjach badawczych - co jest stratą, a co właściwym wynikiem, dlatego....

„Zasadą nieoznaczoności” nazywa się też czasami relację pomiędzy niepewnością pomiaru a skalą wpływu, jaki ma on na mierzony układ. 

Relacja ta obowiązuje tylko dla wielu pomiarów (dla wartości uśrednionych) i może zostać złamana w przypadku indywidualnych pomiarów, co potwierdzono eksperymentalnie^[4].

Zgodnie z mechaniką kwantową najdoskonalsza próżnia wypełniona jest oceanem wirtualnych cząstek, które stale pojawiają się i znikają. 

W życiu też tak jest. Nigdy nie wiadomo skąd pojawia się np. szefostwo/ochroniarz/ niespodziewany gość /kontrola bez zapowiedzi. Przychodzą, opieprzą i odchodzą . 

Rodzą sie i umierają osoby nam obce-z innych rejonów świata. Są jak te wirtualne cząstki osobowości w internecie. Niby są, a jak ich szukać w życiu to ....nie ma człowieka. Oto ludzki wymiar mechaniki kwantowej, czyli filozoficzno-kwantowe spojrzenie babci.  I wszystko by było proste jak drut ,gdyby nie fakt, że:

 Mechanika kwantowa pozwala na pozorne złamanie zasady zachowania energii:  Z próżni może wyłonić się wirtualna cząstka, jeżeli po chwili ponownie zniknie. Proces ten nazywany jest fluktuacją kwantową i zachodzi tak szybko, że nie jest dla nas zauważalny. Jeżeli spojrzeć na to założenie z dalszej perspektywy to jest całkiem możliwe, że np. dopóki nie zniknę z tego świata(moja wirtualna/duchowa ego- cząstka) -nie pojawi się nikt inny. I to samo  pozostałymi. Jednych zastepują inni i mamy poniższe:

W skali makro bilans energetyczny wychodzi na zero, dzięki czemu zasada zachowania energii nie zostanie złamana.( Eksperymentalnie można zaobserwować istnienie wirtualnych cząstek dzięki efektowi Casimira.)

A wracając teraz do babcinego odlotowego Kosmosu w głąb i na zewnątrz, okazuje się, że ,, naukowcy spierają się co do skutków zasady nieoznaczoności, np. istnienia pewnej elementarnej długości Plancka, która wyznacza granice pomiarów. Jej wartość szacuje się na 10⁻³⁵ metra. Wartość tę można interpretować w ten sposób, że każda inna długość jest jej wielokrotnością.

W przypadku obiektów fizycznych znacznie większych od długości Plancka własności kwantowe nie są zauważalne. Przykładowo, mrówka o masie 0,1 g i długości 1 mm, która w czasie 1 s pokonuje drogę 1 mm ma pęd równy 0,1 g·mm/s. Zgodnie z zasadą nieoznaczoności jej pozycję i pęd można równocześnie zmierzyć z dokładnością nie większą niż do 10 miejsca po przecinku. ,,

***

W teorii strun (TS) przestrzeń ma więcej niż 3 wymiary, ale dodatkowe wymiary są zwinięte do mikroskopijnych rozmiarów,( jak na rozmaitości Calabi-Yau).

Czasoprzestrzeń, w której żyjemy, ma cztery normalne wymiary (3 przestrzenne i czas) i teoria fizyczna musi brać to pod uwagę. Jednak w teorii strun wewnętrzna spójność narzuca liczbę wymiarów 10 lub 26. Pozorny konflikt pomiędzy obserwacją i teorią zostaje rozwiązany, dzięki temu, że długości pozostałych wymiarów są bardzo małej wielkości (10^-35 m), zwanej długością Plancka.

TS dopuszcza powiązanie liczby wymiarów ze skalarem potencjalnej energii. ............Nieobecność energii potencjalnej w "krytycznym wymiarze" wyjaśnia, dlaczego rozwiązania dla płaskiej czasoprzestrzeni są możliwe.

W teorii superstrun cząstki są strunami mającymi rozmiary zbliżone do długości Plancka (około 10^-35m), które wibrują z pewnymi ściśle określonymi częstotliwościami. Struny te cechuje supersymetria. Każdy rodzaj drgań określa wystąpienie innej cząstki elementarnej.

A skoro już dotarliśmy do drgań .......to:

Makroskopowym odpowiednikiem oscylatora kwantowego jest klasyczny oscylator harmoniczny, którym jest ciało makroskopowe o stosunkowo dużej masie, zawieszone np. na sprężynie i wykonujące drgania; do opisu jego ruchu wystarczająca jest mechanika klasyczna. 

 Układ drgający ma energię potencjalną....która jest tym większa, im większe jest rozciągnięcie sprężyny ( jest częstością kołową ruchu drgającego).

 Energia całkowita układu jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej.

W skali mikro  mamy odpowiednik powyższego namacalnego urządzenia, którym jest kwantowy oscylator harmoniczny .

Jest to układ fizyczny rozmiarów atomowych lub subatomowych (np. jon w sieci krystalicznej ) wykonujący ruch drgający (oscylacyjny) pod wpływem siły proporcjonalnej do wychylenia od położenia równowagi. Właściwy opis ruchu wymaga zastosowania mechaniki kwantowej, co sprowadza się do znalezienia rozwiązań równania Schrödingera. 

Dowodem eksperymentalnym konieczności zastosowania mechaniki kwantowej do opisu właściwości mikroskopowych układów drgających jest np. nieciągłe widmo promieniowania emitowane przez drgające cząsteczki.

 Ponieważ drgające układy kwantowe przyjmują dyskretne poziomy energii, a teoria Schrödingera dostarcza właściwego ich opisu, dlatego w mechanice kwantowej do opisu ruchu układów fizycznych stosuje się zamiast równania Newtona równanie Schrödingera. 

 Jedną z metod znalezienia postaci równania Schrödingera jest tzw. metoda kwantowania, polegająca na zamianie ( w równaniach ruchu mechaniki klasycznej)  wektora pędu ciała ${\displaystyle p}$ na operator pędu ${\displaystyle \hat{p}.}$ Współrzędne położenia ciała( operator położenia) np.  pozostawia się przy tym bez zmian . Słuszność tej metody uzasadnia fakt, że otrzymane za jej pomocą równania dają przewidywania zgodne z wynikami eksperymentów.

Układ kwantowy drgający harmonicznie przyjmuje tylko wyróżnione wartości energii, czym różni się od układu klasycznego (makroskopowego) – ten ostatni może drgać, mając dowolną wartość energii.

...........Najmniejsza energia drgań nie jest zerowa, gdyż  Jest to tzw. energia drgań zerowych, która nie jest znana fizyce klasycznej. 

Istnienie tej energii oznacza, że układ kwantowy nigdy nie może być w absolutnym spoczynku.

Chcąc zmniejszyć cierpienia czytających, dodam jeszcze kolejny wpis, który pokaże jakimi drogami wędrował babciowy umysł zanim zaczął snuć własną końcową Teorię Wszystkiego.

(Nie)zaintresowani będą mogli odetchnąć z ulgą, a zaintersowani- przypomną sobie , fizyczne, zmagania z nauką.

E 2. (Nie) boska historia .4. O wzajemnym przyciąganiu i grach zespołowych/ustawkach.

Czerpiąc wiedzę dalszą,a raczej tym razem bliższą Ziemi i zachodzącym zjawiskom - robiąc sobie notatki z Wikipedii na 3 podstronach- wreszcie urodziłam. Dzisiejszy noworodek przyszedł na świat po sporych mózgowych perturbacjach. (https://pl.wikipedia.org/wiki/Teoria_perturbacji ) . Jak owe wyglądają?

Babcia dziecinnieje.

Wskutek owych perturbacji tj. związanych z powrotem babci do wieku szkolnego a nawet poziomu żłobka edukacyjnego, jako dzisiejsze rozwiązanie problemu -wpisowego(hmmm) otrzymałam to:

Rozwój fizyki doprowadził do powstania kilku kwantowych teorii pola. Każda z nich daje jednak w odpowiedzi nieskończone wartości parametrów, takich jak ładunki elementarne czy masy cząstek, co czyni te wyniki dyskusyjnymi.

Dzięki wynalezieniu matematycznej techniki renormalizacji udało się zrozumieć pochodzenie tych nieskończoności i wyeliminować je dla pewnej klasy modeli. Modele te są nazwane renormalizowalnymi i zalicza się do nich m.in. teorię sił elektromagnetycznych oraz silnych i słabych oddziaływań jądrowych. 

Kwantem oddziaływania elektromagnetycznego jest foton. Oddziaływanie elektromagnetyczne polega na wymianie między cząstkami naładowanymi (o ładunku elektrycznym) pośredniczącego fotonu.

 Teoria oddziaływań elektromagnetycznych (elektrodynamika klasyczna, elektrodynamika kwantowa) powstała z unifikacji teorii magnetyzmu i elektryczności, dokonanej przez Jamesa Clerka Maxwella. Centralną rolę w tej teorii odgrywa pojęcie pola elektromagnetycznego. 

Oddziaływanie elektromagnetyczne – jedno z czterech znanych fizyce oddziaływań elementarnych. Odpowiada za siły działające między cząstkami posiadającymi ładunek elektryczny.

Jak do tego doszło?

Pierwotnie uważano, że elektryczność i magnetyzm to dwie odrębne siły. W 1820 roku Hans Christian Ørsted zaobserwował, że prąd elektryczny w przewodzie powoduje ruch igły magnetycznej, później Ørsted rozpoczął bardziej intensywne badania, opublikował swoje odkrycia, dowodząc, że prąd elektryczny przepływając przez drut wytwarza pole magnetyczne.

Odkrycia Ørsteda zaowocowały intensywnymi badaniami w społeczności naukowej w dziedzinie elektrodynamiki. Wywarły one wpływ na opracowanie przez francuskiego fizyka André-Marie Ampère'a matematycznej formy opisu sił magnetycznych pomiędzy przewodnikami w których płynie prąd.

W 1831 r. Michael Faraday odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, co przyczyniło się do powstania elektrodynamiki^[1].

Przeformułowania i unifikacji praw elektromagnetycznych, czyli wykazania, że elektryczność i magnetyzm są dwoma objawami tego samego oddziaływania, dokonał James Clerk Maxwell^[2]. 

Wprowadzone przez niego w 1861 roku równania Maxwella pokazały, że pole elektryczne i magnetyczne rozchodzą się w próżni z prędkością światła w postaci fali. Doprowadziło go to do wniosku, że światło jest falą elektromagnetyczną , odkrycia fal radiowych^[3].

Niezgodność elektromagnetyzmu Maxwella z prawami mechaniki Newtona doprowadziła do opracowania szczególnej teorii względności^[4].

***

Podsumowanie- czyli co jest mi przydatne z tej części materiału:

1. nieskończone wartości parametrów tj.ładunków elementarnych i masy cząstek

2.z pewnych modeli  ( dzięki tak zwanej renormalizacji) np. teoria sił elektromagnetycznych oraz słabych i silnych oddzialywań jądrowych wyeliminowano nieskończoności.

Osobiście, będąc patałachem matematyczno-fizycznym-powyższą renormalizację rozumiem  tak: pewne teorie bazują na obliczeniach , które dają w wyniku wartość skończoną, mieszczącą się w określonym zbiorze liczb o zamkniętych granicach.A pozostałe modele -ciągną wyliczenia jak ,,flaki z olejem,, i nie widać końca...Tak to babciny rozum....pojmuje.

3. kwantem oddziaływania elektromagnetycznego jest foton

4.odziaływanie elektromagnetyczne polega na wymianie między cząstkami naładowanymi - pośredniczącego fotonu.

Jak to sobie wyobrażam? 

Babcia, podjarana ( zapalona) niegdyś siatkówką, w takim samym stopniu jak chłodzącym pływaniem, widzi to tak:

Stoją sobie ciasno w kółeczku podobni do niej zapaleńcy, zwani kibicami gier zespołowych  i odbijają piłkę na chybił- trafił albo w sposób celowany- do ulubionego optymisty( z ładunkiem dodatnim) lub smutasa pesymisty ( z ładunkiem ujemnym).W kogoś zawsze trafi...Piłka jest tu fotonem... :-)

5. Ørsted : prąd elektryczny przepływając przez drut wytwarza pole magnetyczne

6. A-M Ampere -stworzył matematyczny opis sił magnetycznych  między  przewodnikami, w których płynie prąd

7. M.Faraday -odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej :

Indukcja elektromagnetyczna – zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego. Zjawisko to zostało odkryte w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michaela Faradaya^[1] oraz w 1832 niezależnie przez Josepha Henry'ego^[2].

Siła elektromotoryczna (SEM) – czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym^[1] równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w stronę przeciwną do siły pola elektrycznego działającego na ten ładunek.

Siła elektromotoryczna jest najważniejszym parametrem charakteryzującym źródła energii elektrycznej zwane też źródłami siły elektromotorycznej, są nimi prądnice (prądu stałego i przemiennego), baterie, termopary, fotoogniwa^[2][3].

8. J.C. Maxwell- elektryczność i magnetyzm są dwoma objawami tego samego oddziaływania.

O tym oddziaływaniu przekonał się każdy. Albo na własnej skórze, albo podskórnie, w układzie nerwowym. Nie od dzis bowiem wiadomo, że wszelkiego rodzaju spięcia i konflikty  oraz miziu-miziu, kiciu-kiciu ( elektryczność : emocjonalny ładunek osób uczestniczacych w danej sytuacji) powodują wzajemne odpychanie lub przyciąganie ( magnetyzm: ten sam ładunek emocjonalny np.- i - , a nawet + i + odpychanie,a + i - -przyciąganie). Przy takich oddziaływaniach wzajemnych to nawet sparowanie przez ustawkę nie pomoże..

No chyba, że dobra ustawa zneutralizuje ładunki emocjonalne wszystkich stron..

E 2. (Nie)boska historia .3. O życiu po życiu?

 Jakie informacje /dane wybrałam z Wikipedii -jest poniżej . Skleciłam je według własnej potrzeby, tak:

Układ Słoneczny powstał około 4,6 miliarda lat temu z zagęszczenia obłoku molekularnego. Owa stosunkowo rzadka chmura gazu (przede wszystkim wodoru i helu) i pyłu kosmicznego o średnicy kilku lat świetlnych zapadła się grawitacyjnie – prawdopodobnie pod wpływem jakiegoś zaburzenia zewnętrznego, związanego na przykład z niedalekim wybuchem supernowej.

 Kurczeniu się obłoku odpowiadało zwiększanie się gęstości, szczególnie w centrum, oraz formowanie się wirującego coraz szybciej dysku protoplanetarnego ..................

 Centralny obiekt dysku – protogwiazda – w końcu przekształcił się w Słońce, a w otaczającym je dysku powstały poszczególne ciała niebieskie: przede wszystkim planety, ale także i pozostałe składniki Układu Słonecznego.

Pierwotny Układ Słoneczny różnił się od obecnego: planety krążyły po innych orbitach . Promieniowanie świetlne i wiatr słoneczny wyczyściły Układ z gazu i pyłu.

 Wiele małych ciał Układu zderzyło się z dużymi ciałami lub zostało z niego wyrzuconych. Zderzenia, jak i wzajemne oddziaływania ciał, zmieniały parametry orbit. Proces ten, choć znacznie ograniczony, trwa w dalszym ciągu. 

Oddziaływania wprowadzają perturbacje do orbit planet i mniejszych ciał Układu. Zmiany te są trudne do dokładnego przewidzenia, szczególnie dla mniejszych ciał Układu Słonecznego, dlatego określa się, że mają charakter chaosu deterministycznego. Zmiany te dzieli się na zmiany potencjalne, zachowujące sumę energii ciał, jak i niepotencjalne, w których ruch jest hamowany głównie przez siły pływowe.

Co nas czeka?

Miejsce Słońca w ciągu głównym określa je jako gwiazdę w „sile wieku”. Nie wyczerpało ono jeszcze zapasu wodoru niezbędnego do reakcji termojądrowej. W miarę postępowania przemiany wodoru w hel Słońce staje się coraz jaśniejsze.

Obliczenia dotyczące stosunku wodoru i helu wskazują, że jest ono mniej więcej w połowie swojego życia jako gwiazda ciągu głównego. W końcu, za około pięć miliardów lat, Słońce zacznie się znacznie szybciej zmieniać i opuści ciąg główny – stanie się znacznie większe i chłodniejsze (czerwieńsze), zmieniając się w czerwonego olbrzyma^[16]. Wówczas jego jasność absolutna będzie kilka tysięcy razy większa od obecnej, ale temperatura jego powierzchni będzie niższa niż obecnie.

Gdy Słońce zmieni się z gwiazdy ciągu głównego w czerwonego olbrzyma  znacznie zwiększy swą średnicę, pochłaniając najbliższe mu planety, w tym prawdopodobnie także Ziemię.

***

Modele ewolucji gwiazd przewidują, że następnie Słońce odrzuci swoje zewnętrzne warstwy jako mgławicę planetarną i przekształci się w białego karła, którego temperatura i jasność będą stopniowo spadać, aż do przekształcenia w nieświecącego czarnego karła.

Układ wciąż podlega ewolucyjnym i chaotycznym zmianom i nie będzie istniał wiecznie w obecnej postaci. Za około 4 miliardy lat rozpocznie się zderzenie Galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną, a w ciągu około 5 miliardów lat Słońce wielokrotnie się powiększy, stając się czerwonym olbrzymem, co doprowadzi do zniszczenia planet wewnętrznych, w tym Ziemi.

Czas na ciekawostki:

 Słońce jest gwiazdą I populacji; narodziło się w późniejszych etapach ewolucji Wszechświata. Zawiera więcej pierwiastków cięższych od wodoru i helu, czyli tzw. „metali” (mówiąc w żargonie astronomicznym) niż starsze gwiazdy II populacji^[17]. Pierwiastki cięższe niż wodór i hel powstają tylko w jądrach gwiazd, a pierwiastki cięższe od żelaza – tylko podczas eksplozji gwiazd. 

Duża masa Słońca umożliwiła uzyskanie wystarczająco wysokiej temperatury, by mogła zachodzić reakcja termojądrowa, uwalniająca ogromne ilości energii, która jest wysyłana w przestrzeń w większości jako promieniowanie elektromagnetyczne, w tym światło widzialne.

Tyle chwilowo z Wikipedii. 

To co przykuło moją uwagę, tj. jakie elementy- wypunktuję tutaj:

1. zagęszczenie obłoku molekularnego i zaburzenia zewnętrzne

2.kurczenie się obłoku i formowanie wirującego dysku protoplanetarnego

3.zderzenia jak i wzajemne oddziaływania ciał U.Słonecznego zmieniają parametry orbit, po jakich krążą planety i inne...,,mole,, 

4.zmiany powyżej(3) określa się mianem chaosu deterministycznego i dzieli się na zm. potencjalne i niepotencjalne( mój dopisek: dualność-  przeciwieństwa)

5.wskutek przemiany wodoru w hel -Słońce robi się jaśniejsze czyli wypromieniowuje =uwalnia energię powstałą wskutek reakcji termojądrowej

6. wodór jest niezbędny do reakcji termojądrowej

7.Układ S. wciąż podlega ewolucyjnym i chaotycznym zmianom

8. modele ewolucji gwiazd przewidują co może wydarzyć się w przyszłości : 

a. wypadek przy pracy (?) podczas zderzenia Drogi Mlecznej z Galaktyką Andromedy

b. śmierć naturalna- czyli wypromieniowanie własnej energii, gdy skończą się zasoby własne wodoru...

Wtedy wiadomo- koniec. Nie ma wodoru-nie ma helu, nie ma energii...Słoneczko robi swój ostatni wydech  . Wyzionie Ducha.

A jaki jest ciąg dalszy po wyzionięciu Słonecznego Ducha? 

9. planety wewnętrznego układu zostaną pochłoniete przez Coś co utraci własną energię, a przez to zyska nową formę...białego karła 

Biały karzeł to pozostałość po gwieździe małej lub średniej  masy( jak Słońce) po wypaleniu paliwa jądrowego i odrzuceniu zewnętrznego płaszcza , będąca niezwykle gęstym i gorącym rdzeniem wielkości Ziemi. Materia jest zdegenerowana i stygnie przez długi czas, stając się hipotetycznie  czarnym karłem. 

Także jeżeli ktoś miał watpliwości co tego czy krasnaludki istnieją, to chyba dostał odpowiedź... Po śmierci - nie dość że zostawiamy zewnętrzny płaszcz tj.ciało, to reszta czyli nasze niematerialne ego - z jego doświadczeniem, wiedzą, emocjami i ideami oraz wartościami , które tworzą nasz rdzeń staje się Białym Krasnalem. Czy ulegnie dalszej degeneracji ? Być może nie-  właśnie z powodu owego rdzenia.....

Mamy za to białe karły : helowe, węglowe i węglowo-tlenowe.

Jest jeszcze taka opcja...przegląd od AI:

• Wiek Wszechświata: Ponieważ wystygnięcie białego karła trwa dłużej niż wynosi obecny wiek Wszechświata (13,8 mld lat), żaden czarny karzeł jeszcze nie powstał.
• Wyjątki: Białe karły, które w układach podwójnych zyskają dodatkową masę (przekraczając granicę Chandrasekhara), mogą eksplodować jako supernowe typu Ia, zamiast stygnąć do postaci czarnego karła. 

Także co by nie mówić, to szansa na reinkarnację w Supernową Ja - zawsze jest. No chyba, że właśnie odkryłam się na nowo... :-)

 Jeszcze za życia.