Magnetosfera

Okazało się, że magnetosfera Jowisza jest asymetryczna i że z jednej strony wypływają z niej wielkie ilości jonów i elektronów. Więcej »

Przestrzeń i czas

Odpowiedzi na te pytania zaprowadzą nas poza fizykę, którą znamy, i będą wymagały nowego zrozumienia natury przestrzeni i czasu. Więcej »

 

Monthly Archives: Lipiec 2013

Teleskop Hubble’a

Ich zdjęcia, wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, hipnotyzują pięknem. Mylącą nazwę „mgławice planetarne” wprowadził 200 lat temu angielski astronom William Herschel. Był on odkrywcą licznych mgławic rozmytych, przypominających obłoczki obiektów, które można dostrzec tylko przez teleskop. Ponieważ wiele z nich ma kształt z grubsza okrągły, przypominały Herschelowi odkrytą również przez niego zielonkawą planetę Uran. Sądził, że obiekty te są układami planetarnymi, które na naszych oczach formują się wokół młodych gwiazd. Nazwa jest używana do dziś, mimo że w rzeczywistości mgławice planetarne powstają z materii traconej przez umierające gwiazdy i patrząc na nie, widzimy nie naszą przeszłość, lecz przyszłość. Taki właśnie los czeka Słońce: jego kosmiczny żywot zakończy się malowniczą orgią mgławicy planetarnej.

Czyny zabronione

Czynności partii, które uniemożliwiają jej funkcjonowanie to na przykład propagowanie rasizmu. Jeśli partia nie przewiduje dobrowolności wstąpienia i wystąpienia z partii. Jeśli partia dopuszcza możliwość zastosowania przemocy w celu zdobycia władzy. Jeśli partia nie zrobi tego niezwłocznie to sprawą zajmuje się Sąd. Może dać partii jeszcze 3-miesięczny termin na dopełnienie obowiązków formalnych, jeśli partia tego nie zrobi w ciągu 3 m-cy, zostaje wykreślona z ewidencji. Likwidacja partii politycznych: są 2 możliwości: pierwsza to oczywiście samorozwiązanie partii- wynika to ze statutu, lub druga możliwość: wykreślenie z ewidencji: gdy partia nie dopełnia obowiązków formalnych gdy zmienił się adres albo skład organów albo status, jeśli okazuje się, że partia zmierza w kierunku ugrupowania totalitarnego. Fakt, że partia ma zamiar wpływać metodami niedemokratycznymi na politykę państwa (jedynym demokratycznym sposobem jest pozycja, czyli działalność parlamencie lub jako opozycja pozaparlamentarna)

Metan

Obecna obfitość metanu, którą znamy z pomiarów Voyagera 1, umożliwia powstawanie chmur i deszczów. Jak się wydaje, jest jednak zbyt niska, by metan mógł istnieć w czystej, ciekłej formie na powierzchni księżyca (krople metanowego deszczu prawdopodobnie wyparowują, zanim opadną na grunt). Jeśli więc na Tytanie znajdują się morza, to prawie na pewno składają się z wytworzonego przez reakcje fotochemiczne etanu i z rozpuszczonego w nim metanu. Znalezienie odpowiedzi na pytanie, co jest źródłem metanu i co dzieje się z produktami niszczących metan reakcji fotochemicznych, jest jednym z najważniejszych celów misji CassiniHuygens. Czy jeziora lub morza na Tytanie rzeczywiście zawierają metan wymieszany z etanem? Taki wniosek można wysnuć z obserwacji wykonanych radioteleskopem w Arecibo (Portoryko), ale potwierdzić go mogą jedynie Cassini i Huygens.

Magnetosfera Saturna

Magnetosfera Saturna obszar zdominowany przez pole magnetyczne planety jest znacznie spokojniejsza od jowiszowej, która generuje silne szumy radiowe, bez trudu odbierane na Ziemi. Atmosferę Tytana odkryto już w 1943 roku, ale bliższe informacje o niej, podobnie jak o innych księżycach Saturna, uzyskano dopiero z nadejściem ery kosmicznej. Pierwszym statkiem kosmicznym, który badał układ Saturna, był Pioneer 11. Ten niezbyt skomplikowany próbnik przeleciał obok Jowisza w roku 1974, a Saturna minął pięć lat później. Jego aparatura wykryła nieznany wcześniej pierścień F, przeprowadziła zdalne badania atmosfery gazowego olbrzyma, oszacowała natężenie jego pola magnetycznego oraz ustaliła przybliżone rozmiary i kształt jego magnetosfery. Yoyagery 1 i 2, które przeleciały obok Saturna w 1980 i 1981 roku, zostały już wyposażone w znacznie lepsze kamery i spektrometry. W układzie pierścieni Saturna sondy te odkryły bardzo dziwne struktury ciemne radialne smugi, które na tle pierścieni wyglądają jak szprychy kola.

Zasady wolnych wyborów

Zasada ta wynika z ogółu postanowień konstytucyjnych. Mówi o tym, że partie polityczne i grupy wyborców swobodnie konkurują ze sobą w walce o elektorat (w granicach prawa), wygłaszając swoje programy, idee; wyborcy zaś dowolnie wybierają kandydatów, na których chcą oddać głos. Wyjątek: istnieje ustawowy zakaz propagowania nazizmu, komunizmu, faszyzmu. TK decyduje o tym czy jakaś partia łamie ten zakaz. Wybory do Sejmu są powszechne, równe, tajne, bezpośrednie i proporcjonalne. Posłów wybiera się 460. Wybiera się ich w okręgach wyborczych, które mają charakter wielomandatowy. Kandydaci startują z list okręgowych. Wybory do Senatu są powszechne, bezpośrednie i tajne. Nie są proporcjonalne, bo mandaty uzyskują ci senatorowie, którzy uzyskują największą liczbę głosów. Nie są równe, bo liczba wybieranych senatorów w danym okręgu niekoniecznie wynika z liczby ludności jaka zamieszkuje dany okręg wyborczy. Cenzus wieku: 21 lat dla posłów, 30 dla senatorów.

Orbiter

NIE ULEGAŁO WĄTPLIWOŚCI, że najważniejszym elementem takiej misji powinien być orbiter przeznaczony do badań atmosfery Saturna, jego pierścieni, księżyców i magnetosfery Długo jednak dyskutowano, czy próbnik atmosferyczny zrzucić na Saturna, Tytana czy też na oba ciała. Gdy ostatni wariant okazał się zbyt kosztowny, wybrano Tytana. Przesądziły o tym niezwykle interesujące informacje o jego atmosferze, jakie zdobyto podczas misji Voyagera 1. W 1985 roku ESA miała już opracowany projekt próbnika przystosowanego do słabej grawitacji i gęstej atmosfery Tytana. Kierownictwo agencji nazwało próbnik imieniem Christiaana Huygensa, XVIIwiecznego holenderskiego astronoma, odkrywcy Tytana. Orbiter, skonstruowany w Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii, otrzymał imię XVIIwiecznego francuskowloskiego astronoma Jeana Dominique’a Cassiniego, który odkrył cztery księżyce Saturna i największą przerwę w jego pierścieniach.

Space Adventures

W roku 2000 Space Adventures zamówiła w firmie Harris Interactive badania rynku, które wykazały, że w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie jest około stu tysięcy osób gotowych zapłacić 100 tys. dolarów za uczestnictwo w locie suborbitalnym. Inne badania, przeprowadzone przez firmę doradczą Futron Corporation ze stanu Maryland, szacują liczbę turystów zainteresowanych takimi lotami na 15 tys. rocznie, a łączną wartość rynku na 700 min dolarów. POMYSŁ URUCHOMIENIA PRYWATNYCH LOTÓW transportowych w kosmos nie jest nowy. Przez ostatnie 20 lat konstruktorzy stworzyli całe mnóstwo projektów statków kosmicznych, a niektóre z nich zmaterializowały się nawet w postaci prototypów. Pomysły były różne: rakiety podczepiane pod samolotami i uwalniane do samodzielnego lotu po osiągnięciu wysokości kilkunastu kilometrów, holowane na tę wysokość samoloty rakietowe, rakiety wynoszone na duże wysokości przez balony czy też załogowe rakiety nośne wyposażone w skrzydła.

Dyski pyłowe

O obecności planet w dyskach pyłowych można wnioskować jedynie pośrednio. Deszcz komet spadających na (3 Pictoris, który widzimy pod postacią pojawiających się i znikających linii absorpcyjnych, byłoby bardzo trudno wywołać, gdyby wokół tej gwiazdy nie krążyła przynajmniej jedna duża planeta zakłócająca swym przyciąganiem ruch planetozymali. Innych wskazówek przemawiających za istnieniem planet dostarczają widoczne na zdjęciach dysków struktury wielkoskalowe: zagęszczenia, wygięcia, przerwy i pierścienie, a w jednym przypadku wielka spirala [ilustracja z lewej]. Planeta poruszająca się po orbicie nachylonej pod pewnym kątem do dysku może pociągnąć za sobą pyłw dysku pojawi się wtedy wygięcie. Planety, których orbity leżą w płaszczyźnie dysku, mogą ten pył wymiatać, formując przerwy i pierścienie. Mogą też zostawić w pyle „kilwater”, który z Ziemi wygląda jak zagęszczenie (nasza planeta pozostawia taki ślad w pyle zodiakalnym).

Oddziaływanie grawityacyjne

W 1998 roku nieoczekiwanie odkryto drugą stronę oddziaływania grawitacyjnego. Dokładne obserwacje odległych supernowych wybuchających gwiazd, które przez krótką chwilę świecą jaśniej niż 10 mld Słońc wykazały, że są one słabsze, niż oczekiwano. Najbardziej wiarygodna hipoteza wyjaśniająca tę rozbieżność głosi, że światło supernowej, która wybuchła miliardy lat temu, przebyło znacznie dłuższą drogę, niż wskazywały na to obliczenia teoretyków. To zaś z kolei oznacza, że wbrew wszelkim oczekiwaniom Wszechświat przyśpiesza, zamiast zwalniać. Odkrycie, które radykalnie zmieniało nasze wyobrażenia o ekspansji Wszechświata, trudno było zaakceptować. Niektórzy kosmolodzy próbowali wytłumaczyć niską jasność supernowych innymi efektami, na przykład pochłanianiem światła przez pyl międzygalaktyczny Jednak w ciągu ostatnich kilku lat obserwacje jeszcze odleglejszych supernowych utwierdziły astronomów w przekonaniu, że Wszechświat rzeczywiście przyśpiesza.

Model hiperboliczny

Friedmann podkreślał, że jego równania modelu hiperbolicznego odnoszą się zarówno do skończonych, jak i do nieskończonych wszechświatów. Jest to uwaga tym bardziej zdumiewająca, że w owym czasie nie znano skończonych przestrzeni hiperbolicznych. W rzeczywistości niemal wszystkie topologie wymagają geometrii hiperbolicznej. W dwóch wymiarach skończona przestrzeń euklidesowa musi mieć topologię 2torusa albo butelki Kleina. W trzech wymiarach możliwe jest tylko 10 skończonych przestrzeni euklidesowych, konkretnie: 3torus i dziewięć prostych jego odmian, powstały na przykład przez sklejenie przeciwległych ścian, z jednoczesnym obrotem o jedną czwartą lub odbiciem zamiast prostego utożsamienia. Dla porównania: istnieje nieskończenie wiele możliwych topologii skończonego trójwymiarowego wszechświata hiperbolicznego. Ich bogata struktura wciąż jest przedmiotem in tensywnych badań. Podobnie istnieje nieskończenie wiele możliwych topologii skończonego sferycznego trójwymiarowego Wszechświata.

Źródła promieniowania

Teraz astrofizycy poznali mechanizm działania jeszcze potężniejszych źródeł promieniowania, takich jak kwazary i aktywne jądra galaktyk (niezwykle jasne centra galaktyk, które zapewne również czerpią energię z materii opadającej na supermasywną czarną dziurę). Obecnie naukowcy badają, w jaki sposób niestabilność magnetorotacyjna rozwija się w różnych sytuacjach fizycznych i czy za jej pomocą da się wytłumaczyć różnice zaobserwowane między poszczególnymi typami dysków akrecyjnych. Na przykład niektórzy badacze sprawdzają, czy turbulencja MRI rozwija się w dyskach protoplanetarnych, a jeśli tak, to jakie formy przybiera. Z powodu znacznie słabszej grawitacji gwiazdy centralnej dyski te są o wiele chłodniejsze od dysków otaczających białe karły gwiazdy neutronowe i czarne dziury; dlatego też zbudowane są głównie z materii elektrycznie obojętnej (gazu i pyłu), w której zjonizowana plazma jest jedynie niewielką domieszką

Fale spiralne

Tak jak fale dźwiękowe przenoszą energię przez powietrze, fale spiralne przenoszą energię i moment pędu dysku z jego obszarów wewnętrznych na zewnątrz, umożliwiając tym samym przepływ materii ku centrum. W niektórych dyskach w układach podwójnych astronomowie rzeczywiście wykryli fale spiralne; wydaje się jednak, że są one zbyt słabe, by zapewnić takie tempo przepływu materii, jakie jest potrzebne do uzyskania obserwowanej jasności. Wielu astrofizyków uważa, że najbardziej rozpowszechnioną przyczyną tarcia w dyskach akrecyjnych jest turbulencja. Miałaby ona przyśpieszać przepływ materii poprzez wywoływanie gwałtownych kolizji nie między pojedynczymi cząsteczkami, lecz między wielkoskalowymi elementami dysku. Ruch wody przepływającej przez rurę z niewielką prędkością jest uporządkowany: jej lepkość sprawia, że prędkość przepływu jest największa na osi rury, najmniejsza zaś przy jej ścianie (obserwujemy tu zatem znany nam już z dysków efekt ścinania).

Szumiąca elektronika

„Mieliśmy dziś w Hanford ciężką noc” raportuje Gustafson, wyliczając kłopoty z odmawiającymi posłuszeństwa komputerami i „szumiącą” elektroniką. Detektor w Luizjanie zachowuje się bardziej przewidywalnie. W nocy pracuje całkiem równo, jednak o 6:30 rano, kiedy na oddalonej kilka kilometrów od obserwatorium międzystanowej autostradzie nr 12 wzmaga się ruch, a w pobliskich lasach pod piłami drwali zaczynają padać sosny, linia obrazująca pracę detektora zamiera. GEO, z krótszymi 600metrowymi ramionami i mniejszą czułością, pracuje wzorowo przez ponad 90% czasu. Dla naukowców ważne jest jednak, by wszystkie trzy instrumenty pracowały jednocześnie, tymczasem w ostatnich dwóch tygodniach przebiegu próbnego udało się je zgrać zaledwie przez półtorej godziny.

Mgławice bipolarne

W takiej sytuacji najlepiej skoncentrować się na skrajnych przypadkach, ponieważ to właśnie w nich nieznane procesy mogą przejawiać się najbardziej wyraziście. Takimi skrajnymi przypadkami są mgławice bipolarne. Ich zdjęcia, wykonane przez teleskop Hubble’a, wyglądają, jakby pochodziły ze wspanialej serii obrazów kwiatów autorstwa Georgii 0’Keeffe*. Drobne szczegóły przypominające cętki występują w zwierciadlanych parach po obu stronach mgławicy Z symetrii tej wynika, że cała struktura powstała wskutek działania spójnych procesów zachodzących blisko powierzchni gwiazdy, w mniej więcej taki sposób, jak rośnie płatek śniegu lub słonecznik. W modelu oddziałujących wiatrów gaz, który wydostał się już ponad torus, płynie ze stalą prędkością, a światło pochodzące z obszaru nad torusem ma charakterystyczne przesunięcie dopplerowskie.

Turbulencje

Pomimo tych sukcesów opis Szakury i Suniajewa nie może zastąpić rzetelnej teorii turbulencji i musi być traktowany jako przykrywka dla naszej ignorancji. Różnice między przewidywaniami modeli i danymi obserwacyjnymi mogą pojawiać się dlatego, że powszechnie przyjmowane założenia są po prostu błędne. Co więcej, oprócz przekazywania momentu pędu turbulencja może wywoływać inne obserwowalne efekty, których naukowcy nie są w stanie przewidzieć bez głębszego zrozumienia procesów zachodzących w dyskach akrecyjnych. NA SZCZĘŚCIE w 1991 roku w badaniach dysków nastąpił spektakularny przełom. Steven Balbus i John Hawley z University of Virginia stwierdzili, że jeśli materia w dysku akrecyjnym jest dobrym przewodnikiem elektryczności, to nawet bardzo słabe pole magnetyczne destabilizuje dysk i staje się przyczyną rozwoju turbulencji.

Wszechświat zeszłej epoki

(Wszechświat w tamtej epoce był gęsty jedynie w porównaniu z dzisiejszym, który jest od niego miliard razy rzadszy). Tłumienie zaczynało się w skalach dziesięciokrotnie większych, którym obecnie odpowiadają odległości rzędu 100 min lat świetlnych. TAK JAK MUZYCY potrafią odróżnić znakomite skrzypce od przeciętnych, wsłuchując się w bogactwo ich alikwotów, tak kosmolodzy potrafią określić wiek, skład i geometrię Wszechświata, badając podstawową częstość pierwotnego dźwięku i natężenie wyższych tonów harmonicznych. Promieniowanie reliktowe ujawnia rozmiary kątowe obszarów największych fluktuacji temperatury, możemy więc odczytać, jak duże są plamy odpowiadające gorącymi i zimnym obszarom. To z kolei pozwala określić częstość podstawowej fali dźwiękowej. Kosmolodzy mogą również dokładnie określić długość tej fali w momencie rekombinacji, wiedzą bowiem, jak szybko rozchodził się dźwięk w pierwotnej plazmie.

Fale grawitacyjne

„Fale grawitacyjne niosą zadziwiająco wielką energię” wyjaśnia Gabriela I. González, fizyk z LIGO w LMngston. W ostatniej minucie życia układu podwójnego gwiazd neutronowych, odległego od Ziemi o 65 min lat świetlnych, powstający sygnał grawitacyjny jest tak silny, że „gdyby jego energia została wyemitowana jako światło, to byłoby ono jaśniejsze niż Księżyc w pełni” porównuje González. Jednak, w odróżnieniu od światła, które oddaje całą swą energię podczas spotkania z materią, fale grawitacyjne przenikają przez stale obiekty jak duch, jedynie z nimi słabo oddziałując. Dla fali grawitacyjnej Ziemia wraz ze wszystkim, co się na niej znajduje, jest praktycznie zupełnie przezroczysta. Tak więc nawet potężny sygnał grawitacyjny, powstający podczas łączenia się dwóch gwiazd neutronowych, przemieści każde ze zwierciadeł zaledwie o kilka attometrów (1(H8 m), co dokładnie odpowiada planowanej maksymalnej czułości pomiarowej LIGO. Kiedy jedno z ramion obserwatorium się rozciągnie, drugie się skurczy.

Fale akustyczne

Tak więc układ gorących i zimnych plam wywołanych falami akustycznymi został „wmrożony” w rozkład temperatury mikrofalowego promieniowania tła. Jednocześnie na materię przestało oddziaływać ciśnienie promieniowania, które uniemożliwiało kurczenie się jej zagęszczeń. Pod wpływem grawitacji zagęszczenia te mogły teraz zacząć się zapadać, dając początek gwiazdom i galaktykom. Okazało się, że na 100 tys. obserwowanych dziś fluktuacji temperatury promieniowania reliktowego jedna odpowiada zaburzeniu wystarczająco dużemu, by mogła z niego powstać któraś z wielkoskalowyeh struktur, jakie odkrywamy ostatnio we Wszechświecie. Co jednak było przyczyną pierwotnych zaburzeń, dzięki którym zostały wzbudzone fale dźwiękowe? To kłopotliwe pytanie. Wyobraźmy sobie, że jesteśmy świadkami Wielkiego Wybuchu i obserwujemy postępujące rozszerzanie się Wszechświata. Z każdego punktu można zobaczyć tylko skończony obszar, którego rozmiary odpowiadają drodze, jaką światło przebyło od Wielkiego Wybuchu.

Instrumentarium submilimetrowe

Instrumentarium submilimetrowe osiągnęło wymagane parametry dopiero po 13 latach od odkrycia dysku (3 Pietoris. Przełom nastąpił wraz ze skonstruowaniem Submillimeter CommonUser Bolometer Array (SCUBA) bardzo czułej kamery rejestrującej fale submilimetrowe, którą zamontowano na James Clerk Maxwell Telescope w obserwatorium znajdującym się na szczycie Mauna Kea na Hawajach. W 1997 roku grupa naukowców kierowana przez Wayne’a S. Hollanda i Jane S. Greaves, pracujących wtedy w Joint Astronomy Center na Hawajach, użyła jej do wykonania zdjęć kilku gwiazd obserwowanych wcześniej przez IRAS. Na uzyskanych obrazach stwierdzono obecność dysków wokół gwiazd innych niż (3 Pictoris. Do dziś, dzięki kamerze SCUBA, Kosmicznemu Teleskopowi Hubble’a oraz naziemnym teleskopom wyposażonym w detektory podczerwieni, udało się otrzymać zdjęcia kilkunastu dysków.

Zimne obłoki

Zimne obłoki odkryto w 1963 roku w efekcie poszukiwań promieniowania radiowego, które emitują. W przeciwieństwie do gazu odkrytego przez Miincha obłoki te nie podlegały ogólnemu obrotowi Galaktyki. Wydawało się, że z wielką prędkością opadają na galaktyczny dysk, nazwano je więc obłokami o wielkich prędkościach (OWP). W tym samym roku zaobserwowano nieco wolniejsze, ale wciąż anomalne obłoki o pośrednich prędkościach (OPP). Oort rozwinął później swoją ideę. Zasugerował, że po początkowym okresie tworzenia się Galaktyki na granicy strefy jej grawitacyjnego wpływu pozostał gaz. Dopiero po upływie co najmniej 10 mld lat gaz dotarł w pobliże dysku i stal się widoczny jako OWP Ta hipoteza dobrze pasuje do modeli mających wyjaśnić obserwowany skład chemiczny Galaktyki. Pierwiastki ciężkie powstają w gwiazdach, a gdy gwiazdy umierają, pierwiastki są rozrzucane w przestrzeni.

Teoria grawitacji i elektromagnetyzmu

To bardzo mało jak na nasze codzienne standardy, ale bardzo dużo w porównaniu z rozmiarami cząstek elementarnych. Rozpatrywanie dodatkowych wymiarów może się wydać dziwne i nieuzasadnione, ale dla fizyków to nic nowego. Ideę tę wprowadzili w latach dwudziestych polski matematyk Teodor Kałuża i szwedzki fizyk Oskar Klein, którzy opracowali niezwykłą teorię grawitacji i elektromagnetyzmu, dodając jeden dodatkowy wymiar przestrzenny. Ich koncepcja odżyła we współczesnej teorii strun, która aby pozostać matematycznie niesprzeczna wymaga 10 wymiarów przestrzennych. Jeszcze niedawno fizycy zakładali, że dodatkowe wymiary są zwinięte w maleńkie kółka o rozmiarach bliskich tradycyjnej długości Plancka 1035 m, co sprawia, że nie da się ich zaobserwować, ale wówczas problem hierarchii pozostaje nie wyjaśniony. W nowej teorii, którą tu omawiamy, dodatkowe wymiary są zwinięte w duże okręgi o promieniu co najmniej 10~14 m, a być może nawet aż jednego milimetra.

Droga mleczna

Czasami najtrudniej zrozumieć to, co wydaje nam się, że najlepiej znamy. Znamy nasze rodzinne miasto od podszewki, a mimo to turyści albo małe dzieci potrafią w nim dostrzec coś, na co my nigdy nie zwrócilibyśmy uwagi. Oczywiście nie chodzi o szczegóły, ale ogólny ogląd miasta często mają oni lepszy niż stali mieszkańcy. Podobnie jest z astronomami badającymi Drogę Mleczną. Są tak bardzo na niej skupieni, że trudno im postrzegać ją jako całość. Kiedy obserwują inne galaktyki, widzą ich ogólną budowę, a nie detale. Gdy zaś patrzą na naszą, bez trudu badają jej szczegóły, natomiast strukturę całości postrzegają tylko pośrednio. To właśnie dlatego nasze postępy w poznawaniu ogólnego schematu budowy i historii Drogi Mlecznej były tak powolne. Aż do lat dwudziestych astronomowie nie mieli nawet pewności, czy jest ona jednym z wielu miliardów odrębnych obiektów.

Układ słoneczny cz. 2

to bezsprzecznie osiągnięcie XX wieku. Dopiero w latach dwudziestych uświadomiliśmy sobie, że nasza Droga Mleczna wraz z jej 100 mld gwiazd jest tylko jedną spośród milionów galaktyk. Od tego czasu nasza empiryczna wiedza o Wszechświecie stale rośnie. Potrafimy już umieścić cały Układ Słoneczny w większym ewolucyjnym kontekście i prześledzić wstecz drogę wchodzących w jego skład atomów aż do pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu. Jeśli kiedyś odkryjemy obce cywilizacje, być może jedyną łączącą nas z nimi rzeczą okaże się zainteresowanie kosmosem, z którego wszyscy się wywodzimy. Dzięki najnowszym obserwatoriom naziemnym i orbitalnym astronomowie mogą spoglądać w przeszłość i zbierać rzetelne dowody ewolucji Wszechświata. Wspaniałe zdjęcia uzyskane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a ukazują galaktyki takimi, jakie były w odległej przeszłości: jako kule świecącego, rozproszonego gazu, w którym dostrzec można masywne, szybko spalające się niebieskie gwiazdy.

Nieoznaczoność Heisenberga

Podczas zderzenia rozlega się dzwonek. By wydłużyć czas pomiędzy alarmami, istoty uwalniałyby kulki z coraz mniejszą prędkością. Lecz w końcu zasada nieoznaczoności Heisenberga uniemożliwi określenie z dowolną precyzją zarówno prędkości, jak i położenia kulek w zegarze. Jeśli jedno lub drugie stanie się zbyt niedokładne, budzik się zepsuje i hibernacja zamieni się w wieczny spoczynek. Można sobie wyobrazić inne budziki nie podlegające ograniczeniom kwantowymi, a nawet stanowiące integralną część organizmów. Niemniej jednak nikt jeszcze nie wymyślił mechanizmu niezawodnie budzącego przy zużyciu skończonej energii i w nieskończonym czasie. PO TRZECIE, mamy wątpliwości co do zdolności do długotrwałego życia inteligentnych istot, związane z fundamentalnymi ograniczeniami obliczeniowymi. Dawniej informatycy sądzili, że niemożliwe jest dokonywanie obliczeń bez zużycia pewnej minimalnej ilości energii na operację, ilości wprost proporcjonalnej do temperatury komputera.

PIERWOTNE I WTÓRNE ZWIERCIADŁA

PIERWOTNE I WTÓRNE ZWIERCIADŁA ustawionych przeciwstawnie teleskopów sondy WMAP ogniskują promieniowanie mikrofalowe (czerwone wiązki). Zwierciadła pierwotne mają rozmiar 1.6 x 1.4 m, zwierciadła wtórne średnicę 1 m. Osłona umieszczona za bateriami słonecznymi (pomarańczowy) blokuje promieniowanie pochodzące ze Słońca, Ziemi I Księżyca, zapobiegając docieraniu niepożądanych sygnałów do aparatury pomiarowej. Mikrofale skupione przez każdy z teleskopów są kierowane do 10 rożków oświetlających (beżowe stożki) skonstruowanych tak, by próbkować pięć przedziałów częstotliwości. Cztery wąskie rożki umieszczone centralnie pracują na częstotliwości 90 GHz, odbierając mikrofale o długości 3mm. Szersze rożki peryferyjne odbierają mikrofale o częstotliwości 22, 30, 40 I 60 GHz. * U podstawy każdego rożka znajduje się urządzenie rozdzielające sygnał na wiązki o wzajemnie prostopadłej polaryzacji, kierowane następnie do niezależnych detektorów.

Własności Galaktyk

Pomimo to własności naszej Galaktyki nie odbiegają zbytnio od własności dalekich galaktyk. To tak, jakbyśmy przyszedłszy na przyjęcie, stwierdzili, że jesteśmy ubrani dokładnie tak samo jak kilkunastu naszych przyjaciół. Gdyby tylko dwóch gości było ubranych tak samo, można by to uznać za przypadek, jednak jeśli takich osób jest kilkanaście, nasuwa się wniosek, że w jakiś sposób musiały się wcześniej umówić. W kosmologii liczba ta wynosi nie kilkanaście, lecz kilkadziesiąt tysięcy tyle niezależnych, a mimo to statystycznie nieodróżnialnych obszarów można wyodrębnić na mapie nieba, która obrazuje rozkład mikrofalowego promieniowania tła. Jest oczywiście możliwe, że wszystkie te obszary miały takie same właściwości od samego początku innymi słowy że ich jednorodność ma charakter czysto przypadkowy. Fizycy widzą jednak dwie inne, bardziej naturalne możliwości wyjścia z tego impasu: wczesny Wszechświat mógł być znacznie mniejszy lub znacznie starszy, niż przewiduje standardowy model kosmologiczny.

Izolacja

BRANA EFEKTYWNIE IZOLUJE SIĘ w ten sposób od dodatkowych wymiarów. Jeśli grawiton o pośredniej długości fali próbuje się wydostać lub przeniknąć do brany, cząstki w jej obrębie przemieszczają się i udaremniają to. Grawitony tym samym zmuszone zostają do poruszania się wzdłuż brany, a zatem oddziaływania grawitacyjne spełniają prawo odwrotnych kwadratów. Jednak grawitony o dużej długości fali potrafią swobodnie przemierzać dodatkowe wymiary. Nie odgrywają one większej roli na małych odległościach, zaczynają natomiast dominować w skali rzędu własnej długości fali. Prawo grawitacji staje się wówczas coraz bliższe prawu odwrotnych sześcianów (jeśli tylko jeden z wymiarów jest nieskończony), prawu odwrotności czwartych potęg (jeśli dwa wymiary są nieskończone), a nawet jeszcze bardziej strome. Każdy z tych przypadków oznacza osłabienie grawitacji.

Znaki i gesty

W naszym społeczeństwie coraz częściej zamiast tradycyjnej komunikacji słownej występuje gestykulacja. Gestykuluje każdy, nawet nie będąc tego świadomym. Gesty to niejako drugi język, jakiego używamy. To pozawerbalny system znaków, dzięki którym sprawniej wyrażamy to, co chcemy przekazać drugiej osobie. Gestów używamy wtedy, gdy wiemy, że nasz rozmówca nas nie usłyszy, a koniecznie chcemy mu coś przekazać, np. machamy ręką na pożegnanie. Gesty towarzyszą też słowom. Potwierdzają to, co jest mówione, bądź zdradzają nieszczerość rozmówcy, gdy widoczna jest rozbieżność między słowami a gestami. Nad gestykulacją czasem nie można zapanować i przeszkadza w rozmowie. Przydatna jest umiejętność rozumienia konkretnych gestów, aby wiedzieć, rozmowy rzeczywiście przynosiły rezultaty. Modne staje się uczenie się panowania nad mową ciała i rozumienie jej. Najczęściej korzystają z tej nauki aktorzy i politycy.

Metoda kosmicznej krystalografii

Roland Lehoucą i Mark LachièzeRey z Wydziału Astrofizyki w CEA Saclay we Francji oraz Philippe Uzan z Laboratoire de Physiąue Théoretiąue w Orsay wraz z Luminetem starali się obejść problem utożsamiania galaktyk w inny sposób. Wymyśliliśmy metodę kosmicznej krystalografii, która w euklidesowym wszechświecie pozwala rozpoznać wzór statystycznie, bez konieczności rozróżniania konkretnych galaktyk jako swoich wielokrotnych obrazów. Jeśli obrazy galaktyk powtarzają się okresowo, to histogram wszystkich odległości pomiędzy galaktykami powinien wykazać maksima przy pewnych odległościach odpowiadających prawdziwym rozmiarom Wszechświata. Na razie nie zauważyliśmy żadnego wzoru, ale może mieliśmy zbyt mało danych dotyczących galaktyk położonych dalej niż dwa miliardy lat świetlnych od nas. Sloan Digital Sky Survey (cyfrowy przegląd nieba będący wynikiem współpracy amerykańskojapońskiej, mający dostarczyć trójwymiarowej mapy dużej części Wszechświata) zapewni większy zbiór danych do takich badań.

Topologia hiperboliczna

Sfera na przykład może mieć dowolne rozmiary fizyczne (powiedzmy w metrach), ale jej powierzchnia zawsze wyniesie 4it razy kwadrat jej promienia, czyli 4it radiany kwadratowe. Ta sama zasada odnosi się do topologii hiperbolicznej, dla której również da się zdefiniować promień krzywizny. Najbardziej zwarta topologia hiperboliczna, odkryta przez jednego z nas (Weeksa) w 1985 roku, może być zbudowana poprzez utożsamienie par ścian osiemnastościanu. Jej objętość wynosi około 0.94 radiana sześciennego. Inne topologie powstają z wielościanów o większej liczbie ścian. Geometria sferyczna, tak samo jak hiperboliczna, dopuszcza wiele różnych topologii. W trzech wymiarach sfera jest uogólniona do hipersfery. (Aby wyobrazić sobie hipersferę, pomyślcie o niej jako o tworze składającym się z dwóch zwykłych kul w przestrzeni euklidesowej, sklejonych ze sobą powierzchniami: wszystkie punkty na powierzchniach obu kul są wspólne.) Objętość hipersfery wynosi 2it2 razy sześcian promienia jej krzywizny.

Widmo pyłu

Obserwacje rzeczywiście sugerują, że z czasem zmniejsza się ilość pyłu [ilustracja na stronie 55], prawdopodobnie dlatego, że maleje liczba planetozymali. Podczas zderzeń obiekty te co najmniej częściowo zamieniają się w pyl, a zaburzenia grawitacyjne, jakim ulegają pod wpływem planet, mogą wyrzucać je poza obręb dysku lub spychać na centralną gwiazdę. W widmie (3 Pictoris zaobserwowano linie absorpcyjne, które pojawiają się i znikają. Astronomowie wywnioskowali, że powstają one podczas spadku komet na tę gwiazdę. Ocenia się, że w ciągu roku kończy w ten sposób życie około 200 komet. W czasach swej młodości Układ Słoneczny również musiał zawierać znacznie więcej planetoid i komet niż dzisiaj. Niewykluczone więc, że pyłowe dyski innych gwiazd będą w przyszłości wyglądały tak, jak teraz wygląda nasz własny.

Gęstość krytyczna

Model rozgraniczający te dwa przypadki odpowiada wszechświatowi o gęstości krytycznej, który co prawda wiecznie się rozszerza, ale tempo jego ekspansji asymptotycznie dąży do zera. W teorii Einsteina krzywizna wszechświata jest związana z jego średnią gęstością, istnieje więc też związek między geometrią wszechświata i charakterem jego ewolucji. Wszechświat o dużej gęstości ma dodatnią krzywiznę, podobnie jak powierzchnia balonu. Krzywizna wszechświata o niskiej gęstości jest ujemna, podobnie jak powierzchni siodła, a wszechświat o gęstości krytycznej ma krzywiznę zerową (jest płas ki). Stwierdziwszy istnienie wszystkich tych zależności, kosmolodzy nabrali przekonania, że wyznaczenie geometrii naszego Wszechświata lub wyznaczenie jego gęstości pozwoli przewidzieć jego przyszłe losy.