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 »

 

Category Archives: Bez kategorii

Eteryczne zmarszczki

To Albert Einstein pierwszy przewidział w 1918 roku istnienie tych eterycznych zmarszczek czasoprzestrzeni, które twierdził są nieuniknioną konsekwencją jego ogólnej teorii względności. Jak wynika z teorii Einsteina, siły przyciągania, które nazywamy grawitacją, występują, ponieważ masywne obiekty zakrzywiają wokół siebie czterowymiarową strukturę Wszechświata. Jeśli jakieś gęste, masywne ciało porusza się gwałtownie w przestrzeni, ta w odpowiedzi wibruje i drży. Gdy na przykład gwiazda olbrzym wyczerpie zapasy paliwa jądrowego, może eksplodować w wybuchu zwanym supernową, który jasnością dorównuje blaskowi 10 mld Słońc. Astronomowie sądzą, że zewnętrzne warstwy takiej gwiazdy zostają odrzucone w przestrzeń, podczas gdy jej żelazne jądro imploduje z silą wystarczającą, by połączyć wszystkie elektrony i protony w neutrony i inne egzotyczne cząstki.

Rejony wszechświata

Jeżeli w momencie wyemitowania mikrofalowego promieniowania tła fala grawitacyjna rozciągała obszar z plazmą w naszym kierunku tzn. w kierunku tych rejonów Wszechświata, z których następnie powstała nasza Galaktykapromieniowanie z tego obszaru będzie przesunięte ku niebieskiej części widma, gdyż nastąpiło skrócenie długości fali (co spowodowało jednocześnie niewielki wzrost temperatury w tym obszarze). I odwrotnie, jeśli fala grawitacyjna powodowała ściskanie obszaru plazmy wzdłuż linii widzenia podczas emitowania mikrofalowego promieniowania tła, będzie wydawało się ono bardziej czerwone, gdyż zostało przesunięte ku dłuższym falom (i niższej temperaturze). Badając niebieskie i czerwone plamy w tym tle które odpowiadają cieplejszym i chłodniejszym obszarom badacze będą prawdopodobnie mogli zaobserwować ruchy plazmy spowodowane przez inflacyjne fale grawitacyjne. Sam Wszechświat stanie się detektorem fal grawitacyjnych.

Misja Apollo

Choć misje Apollo dostarczyły sporo informacji, po zakończeniu tego programu wciąż wiele kwestii pozostawało niewyjaśnionych. Badacze doszli do wniosku, że potrzebna jest całościowa mapa Księżyca wykonana za pomocą różnorodnej aparatury telemetrycznej. Przedsmak fascynujących odkryć, które mogłyby przynieść takie badania powierzchni na skalę globalną, dały na początku lat dziewięćdziesiątych dwa przeloty sondy Galileo przez układ ZiemiaKsiężyc w jej drodze ku Jowiszowi. Na południowej półkuli po stronie niewidocznej na dnie największej księżycowej niecki, basenu Biegun PoludniowyAitken (SPA South PoleAitken), naukowcy znaleźli niespodziewanie oznaki skal bogatych w żelazo. Galileo wykonał także mapy niektórych mórz przy użyciu specjalnych filtrów umożliwiających ustalenie składu chemicznego powierzchni; okazało się, że da się wykorzystać satelitarne dane telemetryczne do określenia kolejności przepływów lawy tworzącej dna mórz.

Model oddziałujących wiatrów

Model ten, zwany modelem oddziałujących wiatrów, dobrze sprawdził się w przypadku okrągłych (lub prawie okrągłych) mgławic planetarnych. W latach osiemdziesiątych obserwatorzy stwierdzili jednak, że okrągłe mgławice stanowią zaledwie około 10% całej populacji. Liczne mgławice mają kształt wydłużony (jajowaty), natomiast dość rzadkie, lecz za to najbardziej widowiskowe obiekty składają się z dwóch bąbli leżących po przeciwnych stronach umierającej gwiazdy. Astronomowie nazywają je „bipolarnymi”, choć lepiej pasują tu słowa „motyl” lub „klepsydra”. Aby objaśnić genezę takich kształtów, wraz z Vincentem Ickem i Garreltem Mellemą (pracującymi wówczas w Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii) rozbudowaliśmy model oddziałujących wiatrów. Załóżmy, że z wolnego wiatru powstaje torus krążący wokół równika gwiazdy. Taki torus działa jak dysza, podobnie jak wargi osoby gwiżdżącej, które z wydychanego powietrza formują wąski strumień.

Magnetosfera

Okazało się, że magnetosfera Jowisza jest asymetryczna i że z jednej strony wypływają z niej wielkie ilości jonów i elektronów. Cassini wykonał również serię zdjęć Jowisza, na których bardzo wyraźnie widać szczegóły burzliwej atmosfery planety. Dzięki temu, że podróż międzyplanetarna trwała tak długo, NASA i ESA miały wystarczająco dużo czasu, by rozwiązać nieprzewidziany problem. W 2000 roku odkryto wadę systemu łączności, który ma umożliwić Cassiniemu odbieranie danych z Huygensa w czasie, gdy próbnik będzie opadał na powierzchnię Tytana (dane te będą następnie przekazywane na Ziemię). Podczas testu, w którym symulowano efekt Dopplera, jaki wystąpi w czasie opadania, odbiornik Cassiniego nie mógł dostroić się do zmienionej częstotliwości. Po wielomiesięcznych rozważaniach postanowiono zmienić trajektorię Cassiniego w taki sposób, by zmalała względna prędkość orbitera i próbnika (dzięki czemu zmniejszy się dopplerowskie przesunięcie częstotliwości).

Analogowe czy Cyfrowe

W korespondencji, którą wymieniliśmy, sugerował, że organizmy żywe mogą uniknąć ograniczeń kwantowych na energię i informację przez na przykład powiększenie swych rozmiarów lub stosowanie innych rodzajów pamięci. Jak to wyraził, sprawa polega na tym, czy życie jest „analogowe”, czy „cyfrowe” tzn. czy ograniczenia wynikają z fizyki klasycznej, czy kwantowej. Naszym zdaniem, podczas tej długiej i niełatwej wędrówki życie jest cyfrowe. Czy jest jakaś nadzieja na życie wieczne? Mechanika kwantowa, która jak dowodziliśmy, stawia życiu w sposób nieugięty ograniczenia, mogłaby przyjść z odsieczą pod inną postacią. Jeśli na przykład grawitacja kwantowa pozwala na istnienie stabilnych tuneli czasoprzestrzennych, istoty żywe mogłyby obejść bariery prędkości światła, wstępować do obszarów Wszechświata niedostępnego w żaden inny sposób i czerpać stamtąd nieograniczone zasoby energii i informacji.

Układ słoneczny

Układ Słoneczny: standard czy wyjątek? Czy podobne zbiorowiska różnych obiektów towarzyszą innym gwiazdom w Galaktyce, czy też Słońce i jego układ planetarny są galaktyczną osobliwością? Choć jest to jedno z podstawowych pytań, jakie nurtują współczesną astronomię, ciągle nie potrafimy odpowiedzieć na nie w jednoznaczny sposób. W ciągu minionych dziewięciu lat astronomowie odkryli ponad 110 planet, rejestrując drobne ruchy, jakie ciała te wymuszają na swych macierzystych gwiazdach. Mestety, techniką tą można wykrywać tylko bardzo masywne planety krążące po ciasnych orbitach. Gdyby pozaziemscy astronomowie tą samą metodą obserwowali nasz Układ Słoneczny, zdołaliby zapewne zidentyfikować Jowisza i być może Saturna, ale przeoczyliby mniejsze ciała, dzięki którym słoneczna rodzina jest tak bogata i zróżnicowana: planetoidy, komety i planety ziemiopodobne.

OWP

Astronomowie od dawna podejrzewali, że taka sfera istnieje, ale niewielu sądziło, że jest ona aż tak wielka. Przez długi czas interpretacja OWP była utrudniona, ponieważ uwięzieni w Galaktyce nie potrafiliśmy ich zlokalizować. Mogliśmy wyznaczać dwuwymiarowe mapy nieba, ale w obrazie brakowało nam głębi. Nieznajomość tych odległości doprowadziła w ciągu ostatnich 40 lat do sformułowania wielu alternatywnych hipotez. W niektórych naukowcy postulowali, że OWP znajdują się w naszym gwiazdowym sąsiedztwie, a w innych umieszczali je głęboko w przestrzeni międzygalaktycznej. Niedawny przełom w badaniach był możliwy głównie dzięki temu, że teleskopy naziemne i umieszczone na orbicie dostarczyły w końcu informacji o położeniu OWP w trójwymiarowej przestrzeni. W ten sposób spojrzeliśmy na nasze gwiezdne miasto z lepszej perspektywy.

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.

Ciemna materia

Stopniowo dochodzimy więc do niewiarygodnej konkluzji: większość dzisiejszego Wszechświata składa się z niewidocznej, ciemnej materii i ciemnej energii. Co gorsza, wydaje się, że dziś gęstości ciemnej materii i ciemnej energii są porównywalne, choć w epoce rekombinacji wodoru ta pierwsza była o wiele większa niż druga. Fizycy nie lubią zbieżności, wolą postrzegać Wszechświat jako ciąg przyczyn i skutków, a nie efekt przypadku. Mało tego, inny tajemniczy czynnik pole inflatonowe zdominował wcześniejsze etapy kosmicznej ewolucji i wytworzył zarodki kosmicznej struktury. Dlaczego mielibyśmy przyjąć model kosmologiczny oparty na dowolnie wprowadzonych trzech tajemniczych czynnikach? Po pierwsze, te trzy czynniki pozwalają wyjaśnić całe bogactwo znanych wcześniej faktów. Istnienie ciemnej materii postulowano już w latach trzydziestych, by wyjaśnić lokalną gęstość materii w gromadach galaktyk.

Artykuły

(Tylko niewielki procent materii występuje w postaci świecących gwiazd. Większość to tzw. ciemna materia, która o swym istnieniu daje znać jedynie za pośrednictwem przyciągania grawitacyjnego, nie oddziałując w żaden inny znany nam sposób ani ze zwykłą materią, ani ze światłem). O ciemnej energii wiadomo niewiele, ale teoretycy oczekują, że w miarę jak Wszechświat się rozszerza, jej gęstość pozostaje stała lub zmienia się tylko nieznacznie. Obecnie gęstość ciemnej energii jest większa niż materii, ale w odległej przeszłości musiało być odwrotnie i kosmos powinien spowalniać swoją ekspansję. Kosmolodzy mają też inne powody, aby sądzić, że Wszechświat nie zawsze przyśpieszał. Gdyby tak było, nie umiano by wytłumaczyć, w jaki sposób powstały obiekty, które się w nim obecnie znajdują.

Natężenie promieniowania

Częstości te zostały wybrane w taki sposób, by obejmowały obszar o dużym natężeniu promieniowania (maksimum widma mikrofalowego promieniowania tła przypada w zakresie fal milimetrowych), ale jednocześnie niezbyt wysokim poziomie lokalnego szumu, pochodzącego z naszej Drogi Mlecznej. Sonda wiruje z częstością jednego obrotu w ciągu dwóch minut, a jednocześnie dokonuje precesji z okresem jednej godziny. Teleskopy sondy przeczesują niebo, a układy różnicowe porównują temperaturę w każdym punkcie z temperaturą w tysiącu innych punktów. Powstaje ogromny zbiór danych wzajemnie ze sobą powiązanych. Opracowanie takiego zbioru wymaga ogromnej pracy, a jednym z podstawowych problemów, obok kalibracji, jest prawidłowe odjęcie sygnału pochodzącego z naszej Galaktyki. Po roku nieustannych obserwacji sonda dostarczyła map promieniowania tła o niespotykanej dotąd precyzji. Są one wynikiem jednokrotnego pełnego przeglądu nieba.

Natura znaków drogowych

Tajniki funkcjonowania natury są dzisiejszym badaczom prawie w całości znane. Z takiej wiedzy może również korzystać zwykły śmiertelnik, ponieważ istnieją rośliny i zwierzęta, które są specyficznymi znakami, informującymi nas o stanie przyrody. Bioindykatory, bo tak się nazywają, są to organizmy, których obecność, brak lub zachowanie się wskazuje np. na występowanie określonego związku w środowisku. Do bioindykatorów zaliczyć można m.in. wszelkie porosty. Są one nadzwyczaj czułe na zawarte w powietrzu związki siarki. Ci więc, którzy nie chcą być narażeni na zanieczyszczenia siarką, powinni mieszkać tam, gdzie spotkać można porosty. Ponadto na podstawie gatunków glonów i małży występujących w danym zbiorniku wodnym można określić stopień zanieczyszczenia wód. Wiedząc jak wyglądają zielenice i okrzemki, czy racicznice i groszówki, czyli glony i małże występujące w wodach czystych, z łatwością można zdecydować, które zbiorniki nadają się na wakacyjne kąpieliska.

Osobliwość początkowa

Idąc tym tropem, badacze zaczęli dokładnie przyglądać się rozważaniom teoretycznym, na których opierała się teza o występowaniu osobliwości początkowej. Jedno z założeń przyjętych w tych rozważaniach że teoria względności obowiązuje zawsze i we wszystkich warunkach jest dość wątpliwe. W pobliżu domniemanej osobliwości istotną, jeśli nie wręcz dominującą rolę, muszą odgrywać efekty kwantowe, których teoria względności w ogóle nie uwzględnia; wnioskowanie na jej podstawie o nieuchronności wystąpienia osobliwości jest zatem mocno naciągane. Aby się dowiedzieć, co się wtedy naprawdę zdarzyło, fizycy musieliby zastąpić teorię względności kwantową teorią grawitacji. Próbowało to zrobić wielu teoretyków, poczynając od Einsteina, jednakże aż do polowy lat osiemdziesiątych ich wysiłki były praktycznie bezowocne.

Ekonomiczna teoria ryzyka

Drugą była koncepcja niepewności mierzalnej oraz niemierzalnej z roku 1921 autorstwa Knighta. Zasadniczym celem jego prac było sprecyzowanie, jakimi cechami powinna charakteryzować się niepewność, którą należy identyfikować z ryzykiem, w odróżnieniu od niepewności sensu stricte. W koncepcji tej ryzyko jest niepewnością mierzalną, zaś niepewność niemierzalna jest niepewnością sensu stricte.Trzecia koncepcja została opracowana przez Komisję do Spraw Terminologii Ubezpieczeniowej USA w 1966 roku. Efektem prac komisji były dwie definicje ryzyka. Według pierwszej z nich ryzyko jest niepewnością co do określonego zdarzenia w warunkach dwóch lub więcej możliwości. W tym rozumieniu ryzyko jest więc mierzalną niepewnością, czy zamierzony cel działania zostanie osiągnięty. Druga definicja koncentruje uwagę na zagadnieniach praktyki ubezpieczeniowej i mówi, że ryzykiem jest ubezpieczony przedmiot lub osoba.

Budowa wszechświata

Pytania dotyczące budowy Wszechświata zajmowały astronomów od czasów Newtona, który się zastanawiał, dlaczego wszystkie planety okrążają Słońce w tym samym kierunku i znajdują się niemal w tej samej płaszczyźnie. W swoim dziele Opticks z 1704 roku pisał: „Czysty przypadek nigdy nie mógłby spowodować poruszania się wszystkich planet w taki sam sposób po koncentrycznych orbitach.” Newton sądził, że tak niezwykła jednorodność w układzie planetarnym musi być rezultatem Boskiej interwencji. Dziś astronomowie wiedzą, że wspólna płaszczyzna ruchu planet jest naturalnym wynikiem tego, że Układ Słoneczny powstał jako wirujący dysk gazu i pyłu. W rzeczywistości poszerzyliśmy zasięg naszej wiedzy do dużo wcześniejszych chwil; kosmolodzy potrafią przedstawić w zarysie historię Wszechświata aż do pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu. Pojęciowo jednak jesteśmy w sytuacji niewiele lepszej niż Newton.

Grawitacja kwantowa

PRZEDSTAWIŁEM POKRÓTCE, CO pętlowa grawitacja kwantowa mówi o czasie i przestrzeni w skali Plancka, lecz teorii tej nie jesteśmy stanie zweryfikować bezpośrednio w tak małej skali. Jakże zatem w ogóle ją sprawdzić? Jednym z ważnych testów jest stwierdzenie, czy klasyczną ogólną teorię względności da się uzyskać z pętlowej grawitacji kwantowej jako jej przybliżenie. Innymi słowy, jeśli sieci spinowe potraktować jako włókna, z których utkany jest materiał przestrzeni, to pytanie owo jest analogiczne do kwestii, czy da się wyznaczyć właściwości takiego materiału przez uśrednienie właściwości tysięcy takich włókien. Czy jeśli uśrednimy po wielu długościach Plancka geometria przestrzeni i jej ewolucja opisana będzie przez sieci spinowe w sposób mniej więcej odpowiadający „gładkiemu materiałowi” klasycznej teorii Einsteina?

Cassini

Tytan może się okazać obiektem tak interesującym, że naukowcy rozpoczną planowanie następnych misji, podczas których do badań jego powierzchni i atmosfery zostaną użyte balony, sterówce i ładowniki. Długa podróż, rozpoczęta przez sondę CassiniHuygens, nieprędko dobiegnie końca. W SWEJ PODRÓŻY do uktadu Saturna sonda CassiniHuygens przebyta ponad 3 mld km. Wystrzelona w 1997 roku, przeleciała dwukrotnie obok Wenus, następnie obok Ziemi oraz Jowisza i została rozpędzona przez grawitację tych planet. 1 lipca Cassini przemknie przez przerwę między pierścieniami F i G. Przed momentem największego zbliżenia do planety uruchomi swój główny silnik i rozpocznie hamowanie (czerwona linia na górnym rysunku z prawej). Po tym manewrze zacznie okrążać Saturna po silnie spłaszczonej elipsie (na dole). Kolejne manewry skorygują tę orbitę w taki sposób, by umożliwić próbnikowi Huygens dotarcie do Tytana.

Prawo

Przepisy porządkowe zmierzają do ochrony pewnych dóbr. Przede wszystkim chodzi o życie i zdrowie ludzkie, bezpieczeństwo publiczne. Przepisy porządkowe może wydać gmina, powiat, w pewnych sytuacjach i wojewoda. Organem uprawnionym w gminie jest Rada Gminy (czyni to w formie uchwały). Gdy Rada Gminy przepisów porządkowych nie jest w stanie wydać, wtedy uprawniony jest wójt albo burmistrz. Taki akt porządkowy wydany przez organ wykonawczy gminy musi być zatwierdzony przez radę. Gdy na terenie gminy zachodzi konieczność ochrony dóbr, np. życia, zdrowia ludzkiego, porządku, bezpieczeństwa publicznego, wtedy można wydać przepisy porządkowe. Na szczeblu powiatu przepisy porządkowe można tylko wtedy wydać gdy te zjawiska, które uzasadniają wydanie tego aktu, obejmują obszar więcej niż jednej gminy. Uprawnioną jest Rada Powiatu, ewentualnie Zarząd, jeśli Rada nie może się zebrać. Wojewoda też może przepisy porządkowe wydać. Mogą one zostać w trybie nadzoru przez Radę Ministrów uchylone.

Mgławice planetarne

Od XVIII wieku astronomowie odkryli i skatalogowali około 1500 mgławic planetarnych. Kolejnych 10 000 może się chować w naszej Galaktyce za gęstymi obłokami pyłu. Podczas gdy supernowe wybuchają w Drodze Mlecznej co kilka stuleci, nowa mgławica planetarna powstaje co roku; w tym samym czasie inne takie obiekty gasną i pogrążają się w ciemnościach. Wybuchy supernowych przebiegają znacznie bardziej efektownie, ale pozostałości po nich są mętne i nieregularne; brak im symetrii i bizantyjskiego przepychu mgławic planetarnych. Mgławice planetarne nie są tak zwiewne i spokojne, jak sugerują zdjęcia. Wręcz przeciwnie mają duże masy (około 0.3 masy Słońca), a ich żywoty bywają bardzo burzliwe. Powierzchniowe warstwy gwiazdy, słabo związane z jej rdzeniem, odpływają w przestrzeń międzygwiazdową z prędkością od 10 do 20 km/s. Ten stosunkowo powolny „wiatr gwiazdowy” niesie większość materii, z której powstaje mgławica (jest to prawie cale niewykorzystane przez gwiazdę paliwo jądrowe).

Loty w kosmos

Fizyka lotów w kosmos jest nieubłagana: czy z większym, czy z mniejszym ładunkiem dostać się na orbitę jest bardzo trudno. Do pokonania ziemskiej grawitacji potrzebna jest tak wielka energia, że obecnie budowane pojazdy kosmiczne ledwo mogą unieść paliwo potrzebne do oderwania się od naszej planety. Aby mimo wszystko dostać się na orbitę, używa się rakiet wielostopniowych, których wypalone człony są odrzucane i bezpowrotnie tracone. Jedyną inną możliwością była dotychczas podróż promem kosmicznym, który może latać w kosmos wielokrotnie, ale jest wspomagany przez rakiety na paliwo stałe, odrzucane wkrótce po starcie wraz z zewnętrznym zbiornikiem paliwa płynnego. Utrata całości lub części pojazdu podnosi oczywiście koszty kosmicznych eskapad. Wydaje się zatem, że aby te koszty ograniczyć i rozpocząć tanie, regularne loty w kosmos, należy użyć pojazdów, które w jak największym stopniu nadają się do ponownego wykorzystania.

Teorie Einsteina

Kilku naukowców, w tym Giovanni AmelinoCamelia z Universita degli Studi di Roma La Sapienza i João Magueijo z Imperial College w Londynie, a także ja, opracowało zmodyfikowaną wersję teorii Einsteina, w której fotony o wysokich energiach poruszają się z różną prędkością. W naszej teorii uniwersalna prędkość światła jest prędkością niskoenergetycznych fotonów lub co równoważne promieniowania o dużej długości fali. Inny możliwy efekt dyskretnej struktury czasoprzestrzeni związany jest z wysokoenergetycznymi promieniami kosmicznymi. Ponad 30 lat temu przewidziano, że protony promieniowania kosmicznego o energii większej niż 3 x 1019 eV powinny zderzać się z wypełniającymi Wszechświat fotonami kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła i w związku z tym nie dochodzić do Ziemi.

Symptomy

Istnieje pewien rodzaj znaków, których nikt nie wymyślił, które są niezależne od naszej woli. Takie znaki to symptomy i korzystano z nich nie dbając o mechanizmy ich funkcjonowania. Symptomem może być dym, który wskazuje, że gdzieś musi palić się ogień. Takimi znakami są tez wszystkie elementy mówiące o zmianie pogody. Nagle zrywający się porywisty wiatr i ciemne gęste chmury dają do zrozumienia, że nadciąga gwałtowna burza. Takie nieskonwencjonalizowane znaki dają nam również zwierzęta. Dziś rzadziej, ale dawniej ludzie chętnie korzystali ze znaków przyrody, obserwowali naturę, zwierzęta i rośliny i wnioskowali potem, jak długa będzie zima, czy będzie ostra czy łagodna. Wszelkimi znakami są objawy choroby, jej pierwsze symptomy, np. gorączka, która mówi, że rozpoczyna się stadium chorobowe. Znajomość takich znaków ułatwia w dużym stopniu życie. Dlatego nie można ich ignorować.

Wenus na niebie

8 czerwca 2004 roku rozpocznie się jak każdy inny dzień, ale właśnie wtedy wielu szczęściarzy obejrzy niezwykle rzadkie zjawisko astronomiczne. Osoby znajdujące się we właściwym miejscu i mające dostęp do odpowiednich filtrów, lornetek lub małych teleskopów zobaczą planetę Wenus jako czarny krążek, który przez prawie sześć godzin będzie się przesuwał przed ognistym dyskiem Słońca. Zjawisko to, zwane tranzytem Wenus, obejrzą w całości mieszkańcy Europy oraz większości obszarów Azji i Afryki. W Australii będzie można przed zmierzchem ujrzeć tylko początkową fazę tranzytu, a na wschodnim wybrzeżu USA i Ameryki Południowej tylko jego fazę końcową (zanim wzejdzie tam Słońce, Wenus pokona już trzy czwarte drogi na tle jego tarczy). Pechowcy z zachodniego wybrzeża USA i z południowozachodniej części Ameryki Południowej w ogóle nie zobaczą tego wydarzenia.

Czarne dziury

To jednak sprawa dalekiej przyszłości, na razie bowiem nie potrafimy wytwarzać czarnych dziur, choćby najmniejszych. W istocie każdy eksperymentalny test pętlowej grawitacji kwantowej wydaje się zadaniem niezwykle karkołomnym technicznie. Problem polega na tym, że efekty przewidziane przez tę teorię stają się znaczące dopiero przy skalach rzędu długości Plancka, ze względu na znikomość kwantów powierzchni i objętości. Jest to o 16 rzędów wielkości mniej niż skala zjawisk badanych w największych akceleratorach cząstek elementarnych (im mniejsze odległości, tym większe energie wchodzą w grę). Ponieważ zejście na poziom skali Plancka w akceleratorach jest nierealne, wielu naukowców porzuciło wszelką nadzieję, by teorię grawitacji kwantowej dało się empirycznie potwierdzić. Jednak w ostatnich latach kilku młodych badaczy wymyśliło nowe metody testowania pętlowej grawitacji kwantowej za pomocą dostępnych obecnie środków, oparte na badaniu propagacji światła we Wszechświecie.

Istnienie wszechświata

Czy też Wszechświat istniał już wcześniej? Jeszcze dziesięć lat temu takie dociekania zostałyby uznane za bluźnierstwo. Większość kosmologów uważała je po prostu za pozbawione sensu tak samo jak pytanie, co znajduje się na północ od bieguna północnego. Jednakże postępy fizyki teoretycznej, a zwłaszcza narodziny teorii strun, doprowadziły do zmiany tej sytuacji: Wszechświat przed Wielkim Wybuchem stał się przedmiotem badań kosmologii. Rosnące zainteresowanie tą tematyką oznacza, że wahadło intelektu, które waha się tam i z powrotem od tysiącleci, osiągnęło kolejne skrajne położenie. W tej czy innej postaci kwestia początku wszechrzeczy zaprzątała umysły filozofów i teologów w niemal wszystkich kulturach. Jest ona elementem rozległej problematyki, którą najkrócej zreasumował Paul Gaguin w swym słynnym obrazie z 1897 roku: D’ou venonsnous? Que sommesnous? Ou ałłonsnous? (Skąd przychodzimy? Kim jesteśmy? Dokąd zmierzamy?).

Partie polityczne

Status partii politycznych w Polsce- ustawa o partiach politycznych z 1997 r. o tym mówi. Rejestracja partii: jest dużo trudniej założyć partię niż miało to miejsce pod rządami ustawy z 1990 r. Organem rejestrującym (ewidencyjnym) jest Warszawski Sąd Okręgowy. Do takiego zgłoszenia trzeba dołączyć statut i podpisy co najmniej 1000 osób, które popierają partie. W statucie musi się znaleźć nazwa partii, jej siedziba, sposoby nabycia i utraty członkostwa, prawa i obowiązki członków, organy partii i procedury ich wyboru, zasady tworzenia jednostek terenowych partii, warunki łączenia partii z innymi ugrupowaniami, oraz warunki jej rozwiązania. Jeśli taki wniosek nie budzi sprzeciwów, wtedy Sąd taką partię ewidencjonuje. Jeśli są jakieś zarzuty natury formalnej, wtedy w normalnym trybie te braki trzeba uzupełnić. Gdy pojawiają się zastrzeżenia natury merytorycznej, a więc wątpliwości czy partia polityczna, która chce zostać zarejestrowana na pewno będzie działać zgodnie z Konstytucją.

Prędkość stała

Pojęcie stałej prędkości wymaga istnienia inercjalnego (nieprzyśpieszanego) układu odniesienia. Ale nieprzyśpieszanego względem czego? Newton postulował istnienie absolutnej przestrzeni, która była dla niego nieruchomym układem odniesienia definiującym wszystkie lokalne układy inercjalne. Mach uważał natomiast, że układy inercjalne są określone przez rozmieszczenie materii we Wszechświecie. Teoria względności Einsteina jest w dużym stopniu oparta na tym założeniu. Teoria względności była pierwszą teorią grawitacji, która dawała możliwość otrzymania spójnego obrazu całego Wszechświata. Opisywała nie tylko ruch ciał w przestrzeni i czasie, lecz także dynamiczną ewolucję przestrzeni i czasu. Używając jej do opisu Wszechświata, Einstein poszukiwał rozwiązań skończonych, statycznych i spełniających zasadę Macha. (Np. rozwiązanie, w którym skończona ilość materii rozbiega się w pustkę, nie odpowiadało wizji Macha, zgodnie z którą przestrzeń nie może istnieć bez definiujących ją obiektów materialnych).

Rozkład temperatury

Pierwsze zaburzenia w jednorodnym rozkładzie temperatury mikrofalowego promieniowania tła na niebie odnalazł właśnie COBE. Okazało się, że temperatura tego promieniowania w dwóch punktach na niebie różni się zaledwie o około jedną stutysięczną kelwina. Satelita ten nie miał jednak wystarczającej zdolności rozdzielczej, by dostrzec na niebie ślady dzisiejszych struktur (galaktyk, gromad i supergromad galaktyk). Pod koniec lat dziewięćdziesiątych kilka międzynarodowych zespołów badawczych, MAXIMA (astronomowie amerykańscy), BOOMERANG (grupa europejskoamerykańskoaustralijska), ARCHEOPS (program europejski), przeprowadzi∏o obserwacje promieniowania t∏a za pomocà instrumentów umieszczonych w gondolach balonów stratosferycznych. Wynoszone około 30 km nad powierzchnię Ziemi przy rządy pomiarowe są mniej narażone na termiczny szum naszej atmosfery. Wyniki okazały się rewelacyjne

Grawitacja

W owej epoce fluktuacje ewoluowały pod wpływem grawitacji w inny sposób niż obecnie. Znajduje to odbicie w nachyleniu widma mocy, które w dużych skalach jest wyraźnie większe niż w małych. Wiedząc, w jakiej skali nachylenie widma zmienia się najszybciej, można obliczyć całkowitą gęstość materii we Wszechświecie. Obserwowanej skali około 1.2 mld lat świetlnych odpowiada gęstość 2.5 x 10~17 kg/nr3, która zgadza się z wynikami innych pomiarów. Ważne jest też to, że widmo mocy ma największą wartość w małych skalach. Fakt ten silnie sugeruje, że ciemna materia jest zimna (jak już wiemy, gorąca ciemna materia „wygładziłaby” fluktuacje drobnoskalowe, co doprowadziłoby do pojawienia się maksimum widma mocy w zakresie skal średnich).

Albert Einstein

W 1917 roku Albert Einstein stanął przed poważnym problemem, na który natknął się, próbując pogodzić swoją nową teorię grawitacji, ogólną teorię względności, z ówczesną ograniczoną wiedzą o Wszechświecie. Podobnie jak większość jemu współczesnych był przekonany, że Wszechświat jest statyczny (ani się nie rozszerza, ani nie kurczy). Niestety, zgodnie z ogólną teorią względności ten pożądany przez wszystkich stan był nieosiągalny. W desperacji Einstein ad hoc wprowadził do swych równań człon kosmologiczny, który przeciwstawiał się grawitacji i umożliwiał uzyskanie rozwiązania statycznego. Dwanaście lat później amerykański astronom Edwin Hubble odkrył jednak, że Wszechświat jest daleki od statyczności. Stwierdził, że odległe galaktyki oddalają się od nas, przy czym prędkość ucieczki każdej z nich jest proporcjonalna do odległości dzielącej ją od naszej Galaktyki. Człon kosmologiczny nie był potrzebny do opisu rozszerzającego się Wszechświata i Einstein porzucił własną ideę.

Kolizja

Ten z ogromną prędkością wzniósł się ponad krater, przebił się przez atmosferę, wyrzucając kryształki kwarcu, które jeszcze przed chwilą tkwiły nawet 10 km pod ziemią. Pióropusz nabrzmiał do średnicy 100200 km i już w kosmosie rozszerzył się, otaczając całą Ziemię. Pod wpływem ciążenia ziemskiego materia z powrotem zaczęła opadać przez atmosferę niemal z taką samą energią, z jaką została wyrzucona. Poruszające się z prędkością 740 tys. km/h szczątki rozświetliły nieboskłon jak biliony meteorów i rozgrzały atmosferę do temperatury kilkuset stopni, po czym powoli opadły na Ziemię, tworząc warstewkę, którą możemy zobaczyć dzisiaj. Zespół Melosha wyliczył, że spadające szczątki mogły podpalić roślinność na wielkich połaciach globu. W 1990 roku nikt jednak nie znał miejsca i dokładnych rozmiarów kolizji, toteż nie dało się obliczyć całkowitej ilości ciepła ani wyznaczyć rozmieszczenia pożarów.

Rakiety kosmiczne

Wczesnym rankiem 15 października 1997 roku stałem w ciemnościach na brzegu pełnej aligatorów zatoczki w pobliżu przylądka Canaveral na Florydzie. Jak tysiące innych gapiów patrzyłem na oddaloną o kilka kilometrów, jasno oświetloną rakietę, pod którą pojawił się słaby płomień. Gdy chwilę później przebijała się przez chmury, a potem kierując się w kosmos, przemykała nad oceanem, można było dostrzec już tylko ognisty ogon jej silnika. Na szczycie rakiety znajdował się najbardziej skomplikowany bezzałogowy statek kosmiczny, jaki kiedykolwiek zbudowano: orbiter Cassini i połączony z nim próbnik Huygens. Czekała go siedmioletnia podróż międzyplanetarna. Mój udział w planowaniu tej misji rozpoczął się, gdy byłem jeszcze doktorantem, a do jej zrealizowania pierwszych długotrwałych badań układu Saturna dochodzi dopiero teraz, gdy jestem w połowie mojej kariery naukowej. W lipcu br. sonda CassiniHuygens powinna wejść na orbitę wokół Saturna.

Rozmieszczenie galaktyk

Oba przeglądy dostarczają informacji o rozmieszczeniu galaktyk. Nie mówią jednak nic o ciemnej materii, która stanowi większość masy Wszechświata. Badacze nie mają a priori żadnych powodów, by zakładać, że galaktyki są rozmieszczone w taki sam sposób, jak ciemna materia. Na przykład galaktyki mogłyby mieć tendencję do powstawania tylko w tych obszarach, w których gęstość ciemnej materii jest znacznie większa od gęstości średniej. Taki scenariusz astronomowie określają słowem „obciążenie” (biasing). Analizując starsze katalogi przesunięć ku czerwieni, wykazałem wraz ze współpracownikami, że rozkłady galaktyk i ciemnej materii są ściśle ze sobą związane. Nie byliśmy jednak w stanie znaleźć różnic pomiędzy prostymi modelami „obciążenia” a przypadkiem „bez obciążenia” (w którym gęstość materii świecącej jest zawsze takim samym ułamkiem całkowitej gęstości materii).

Orientacja wewnętrzna

Fale grawitacyjne natomiast mają wewnętrzną orientację, gdyż rozchodzą się jako zaburzenia lewo lub prawoskrętne. Wzór utworzony w wyniku polaryzacji spowodowanej przez fale grawitacyjne będzie wyglądał jak przypadkowa superpozycja wielu wirów o różnych rozmiarach. Badacze mówią, że taki rozkład ma różną od zera rotację, natomiast pierścienie i promieniste wzory wytwarzane przez niejednorodności w rozkładzie masy mają zerową rotację. Jednak nawet najwprawniejsze oko obserwatora nie będzie w stanie stwierdzić, czy rozkład polaryzacji taki jak na stronie 83 ma zerową rotację, czy nie. Na szczęście rozszerzona analiza Fouriera technika matematyczna pozwalająca na rozłożenie obrazu na szereg fal umożliwia wydzielenie w danym rozkładzie polaryzacji składowej z rotacją i bez rotacji.

Przestrzeń i czas

Odpowiedzi na te pytania zaprowadzą nas poza fizykę, którą znamy, i będą wymagały nowego zrozumienia natury przestrzeni i czasu. Aby naprawdę poznać historię Wszechświata, uczeni muszą odkryć głębokie związki między kosmicznym królestwem tego, co bardzo duże, i kwantowym światem tego, co bardzo małe. Wstyd przyznać, ale astronomowie ciągle nie wiedzą, z czego zbudowany jest nasz Wszechświat. Obiekty wysyłające promieniowanie, które potrafimy obserwować, takie jak gwiazdy, kwazary i galaktyki, stanowią tylko niewielki ułamek całkowitej materii Wszechświata. Olbrzymia jej większość jest ciemna, a natura tej ciemnej materii pozostaje nieznana. Większość kosmologów uważa, że składa się ona ze słabo oddziałujących cząstek, będących pozostałością po Wielkim Wybuchu, ale może to być również coś jeszcze bardziej egzotycznego. Niezależnie od tego wiadomo, że galaktyki, gwiazdy i planety są tylko późniejszym dodatkiem we Wszechświecie zdominowanym przez coś zupełnie innego

Skały osadzone

w SKAŁACH osadzonych na obszarze dzisiejszych stanów Kolorado i Montana Iain Gilmour i jego współpracownicy z Open University w Wielkiej Brytanii odkryli chemiczne i izotopowe ślady bakterii utleniających metan, co oznacza, że zanik życia był tak drastyczny, iż w niewielkich ekosystemach słodkowodnych musiały zapanować warunki beztlenowe. Chociaż obecność tych bakterii nie jest świadectwem pożaru, wskazuje jednak na powszechne i gwałtowne obumarcie życia roślinnego, które daje się wytłumaczyć tylko globalną pożogą. Na usta ciśnie się pytanie, jak w ogóle cokolwiek przetrwało takie piekło. Decydującym czynnikiem było nierównomierne rozprzestrzenienie ognia. Symulacje wskazują, co potwierdzili paleobotanicy, że północne obrzeża Ameryki Północnej i Europy uniknęły największych zniszczeń. Arthur Sweet z Geological Survey of Canada odkrył, że na obszarach dzisiejszych Terytoriów PólnocnoZachodnich ilość pyłków roślin nagozalążkowych (nagonasiennych) spadła dramatycznie, ale nie całkowicie.