Hogy ezt elmagyarázzam, lehetetlen kikerülni Einsteint és a híres elméleteit…nem lesz bonyolult, ígérem! Kiemeltem a legfontosabbakat, így talán egyszerűbb…
“Mióta a matematikusok megtámadták a relativitás-elméletet, azóta én magam sem értem.” (Einstein)
 |
| Energia egyenlő tömeg szorozva a fénysebesség négyzetével |
Az általános relativitáselmélet
Az általános relativitáselméletet Albert Einstein tette közzé, 1916-ban. Az elmélet a gravitációt új módon értelmezi. Itt már nem gravitációs erőről beszélhetünk, hanem egy jelenségről. A testek tömege meggörbíti a téridőt, és ez befolyásolja a testek mozgását. Ezt a hatást nevezzük gravitációnak. A speciális relativitáselméletet már 1905-ben kidolgozta, ám az anno összeütközésbe került a gravitáció klasszikus leírásával és ezt meg kellett oldania, ezt kevesebben tudják, pedig Einsteinnek tulajdonképpen két relativitáselmélete van.
Newton úgy vélte, emlékeztek még tegnap írtam erről nektek, hogy a tömeg hirtelen változása a gravitációs erő hirtelen megváltozását vonja maga után. Ehhez azonban olyan dologra van szükség, amely gyorsabb a fénynél. Hogy jobban megértsd: tegyük fel, hogy a Nap most, ebben a pillanatban felrobban. A speciális relativitás elmélet szerint ezt csak 8 perc múlva érzékelnénk a Földön., hiszen a fény ennyi idő alatt teszi meg a Nap-Föld közötti utat. Newton azonban úgy gondolta, hogy azonnal megéreznénk a hatását, pontosan a robbanás pillanatában…ami ugye nem lehetséges, hiszen semmi sem lehet gyorsabb a fénynél…nos, azért, hogy ezeket a problémákat megoldja, Einstein 1915-ben kidolgozta az általános relativitáselméletet, ami megoldotta a gravitáció kérdését, valamint kimondta, hogy a tér görbült- azaz minél nagyobb tömegű egy test, annál jobban meggörbíti maga körül a teret és ennek következtében egy nagyobb gravitációs erőt fejt ki. Kvázi pl a Nap nagyobb gravitációs erőt fejt ki a testekre, mert nagyobb a tömege.
Ha most itt felveted, hogy itt még nem oldódott meg teljesen a probléma, abszolút igazad lesz, hiszen ehhez ismerned kell a kvantumelméletet és Schrödinger macskáját is. Erről majd holnap, megígérem.
Ám először is, hogy megértsd egy kicsit ezt a tér görbülési elméletet: képzeld el, hogy kifeszítesz egy törölközőt és a közepére helyezel egy focilabdát. Ez ugye meg fog görbülni a labda körül, ha rádobok a törölközőre egy teniszlabdát, akkor a focilabda magához fogja vonzani- ez egyszerű, ugye? Nos, ugyanez van az Univerzumban, képzeld el azt, hogy a focilabda a Nap. Ha egy külső tárgy lassan közeledik felé, akkor magához vonzza és nekiütközik. Ha egy másik tárgy egy bizonyos sebességgel közeledik felé, mint pl a Föld, akkor az elkezd keringeni körüllötte, anélkül, hogy beleesne vagy elszakadhatna tőle. Beáll egy pályára. Ha viszont egy tárgy nagyon gyorsan közeledik felé, pl egy fényfoton, akkor el tud szabadulni tőle, mert a Nap közelében egy kicsit meggörbül a röppályája és folytatni tudja az útját.
Szóval, ezt mondja ki a relativitáselmélet: minden test torzítja a teret és minél nagyobb tömegű egy test, annál jobban torzítja maga körül a teret. Mivel a tér és az idő egyazon érem két különböző oldala, ahogyan az energia és az anyag is, ez azt jelenti, hogy a testek az időt is torzítják. Tehát minél nagyobb tömegű egy test, annál lassabb körülötte az idő. Ehhez kapcsolódik a mindenségelmélet, amelyen halálakor dolgozott és amelyhez később Hawkins nevét kapcsoljuk, ez pedig a kvantumelmélettel van kapcsolatban. Erről majd holnap írok, mert ez legalább annyira érdekes, ha nem érdekesebb, hiszen kapcsolatban van a kvantumugrással…
Lehetne még mesélni a teljességelméletről, a térelméletről is, amik nagyon csúnyák így leírva, de egy annyira fantasztikus dolgot ölelnek át, amelyről mindenkinek egy icipicit alapszinten tudnia kéne.
Ám vissza az eredeti témához, azaz mi történt a Big Bang után?
Az biztos, hogy a mindenségelmélet kutatása a relativitáselmélettel kezdődött. Einstein előtt a fizika Newton munkájára épült, amely tökéletes magyarázatot adott az univerzum működésére, ahogyan az ember érzékeli; erről írtam nektek tegnap, biztosan emlékeztek rá.
Ám volt két probléma a fénnyel kapcsolatban: miért nem bocsát ki fényt egy felmelegedett tárgy és miként lehet meghatározni a fény sebességének állandó mértékét. Végül Einstein volt az, aki a problémát megoldotta: 1905-ben megalkotta a speciális relativitáselméletet, amelyben rávilágított a tér és az idő összefüggésére kijelentve, hogy mindkettő relatív. Az idő pl változik, ha mozgás van a térben. Az egyetlen dolog ami állandó marad az a fény sebessége, tehát ez abszolút. Feltételezte, hogy a fénysebességhez közeli sebességnél az idő lelassul, a távolság pedig lerövidül.
A fény sebessége óriási. A fénysebesség négyzete pedig olyan nagy szám, hogy a legapróbb tömeg is brutális mennyiségű energiát tartalmaz. Figyelj, leegyszerűsítem: pl, ha a férjed 80 kg, akkor az ő testében annyi energiát hordozó anyag van, amennyi egy teljes hétig képes lenne elektromossággal ellátni egy kisebb várost. Ám a nehézség ebben az, hogyan alakítsuk át az anyagot energiává. Ezt most nem fejtem ki bővebben, nem akarom, hogy megfájduljon a fejed.:)
Szóval a lényeg az, hogy a Big Bang után ennek a fordítottja történt: az energia átalakulásából létrejött az anyag. Az első pillanatban tehát kialakult a tér, ugye automatikusan megjelent a idő (ezt is kifejtettem tegnap, hogy miért) és ez a tér rögtön kitágult.
Tehát az első pillanatban megszületett egy szupererő és megjelent az összes törvény. A hőmérséklet hihetetlenül magas volt: több tizmilliárd fok. A szupererő pedig kezdett több különböző erővé osztódni. Elkezdődtek az első nukleáris reakciók, amelyek létrehozták a legkönnyebb elemek atommagjait (hidrogén, hélium és lítium), így tehát kb 3 perc alatt létrejött a ma létező vagy valaha létezett anyagok 98 százaléka. Döbbenetes szám, nem igaz? Ez azt is jelenti, hogy csaknem az összes atom, ami a testünkben megtalálható megjárt már rengeteg csillagot és többezer különböző organizmust, mielőtt eljutott hozzánk. Becslések szerint mindannyiunknak van legalább egymillió olyan atomja, amely valamikor régen más emberé volt, kvázi mindannyiunkban sok olyan atom van, amely már ott volt Mózes, Jézus, Buddha vagy Mohamed testében.
Az ősrobbanás után tehát a világegyetem elkezdett struktúrákba rendeződni az első pillanatokban kialakult törvényeknek megfelelően. Ahogyan az idő telt, csökkent a hőmérséklet egészen addig, amíg elért egy kritikus pontot és akkor a szupererő négy erővé szakadt szét: létrejött a gravitációs erő, az erős erő, az elektromágneses erő és végül a gyenge erő. A gravitációs erő helyhez kötve csoportokba szervezte az anyagot. Kétszázmillió évvel ezelőtt kigyúltak az első csillagok, megszülettek a bolygórendszerek, a galaxisok és a galaxis halmazok. A bolygók kezdetben kis testek voltak, amelyek a csillagok körül keringtek, mintha kicsi csillagok lennének. Aztán ezek a testek lehűltek és megszilárdultak. Ez történt a Földdel is és létrejöttünk mi is.
Így leegyszerűsítve.
Ám ez felvet még egy fontos kérdést: ha a bolygók kis csillagoknak tűntek, amik később megszilárdultak, akkor egyszer ez történhet majd a Nappal is. A Nap meg fog halni, aztán a galaxis, aztán az egész világegyetem- ez elkerülhetetlen következménye a második termodinamikai főtételnek. Emlékeztek: minden, ami megszületik, az meghal.
A jelek szerint két lehetőség áll :
1. Big Freeze – azaz a nagy fagy. Ez a végső következménye a termodinamika második főtételének és az univerzum örök tágulásának. Az entrópia növekedésével a fények fokozatosan kialszanak, mindenütt egyenletes hőmérséklet lesz, tehát a világegyetem egy hatalmas, fagyott galaktikus temetővé változik. A legkorábban kb százmilliárd év múlva.
Ez egy olyan messzi szám, hogy nem tudunk belegondolni rendesen, ezért inkább képzeld el azt, hogy az Univerzum egy ember, aki 120 éves korában fog meghalni. E mérték szerint 10 éves korában jelent meg a Nap, most pedig 15 éves. Tehát van még 105 éve, nem annyira rossz, igaz?
2. Big Crunch – azaz a nagy összeomlás. Ez azt jelenti, hogy a világegyetem tágulása lelassul, aztán megáll és elkezd szűkülni. A gravitációs erőnek köszönhetően a tér, az idő és az anyag elkezdenek konvergálni és végül egyetlen végtelen energiájú ponttá zsugorodnak, kvázi ez lesz a Big Bang ellentéte.
A kettő közül az asztrofizikusok arra hajlanak, hogy a Big Freeze a valószínűbb. A Big Crunch-hoz az kellene, hogy sokkal több anyag legyen az Univerzumban, mert amennyiről most tudunk, az nem elég ahhoz, hogy a gravitáció által létrejöjjön a világegyetem zsugorodása.
Ám figyelj, a mi tudósaink ezt is megoldották: létrehozták a fekete anyag létezésének az elméletét, amely egy láthatatlan anyag, ugyanis gyenge a kölcsönhatása. Az elmélet szerint ez az anyag alkotja az univerzumban létező anyag legalább 90 százalékát. A gond azzal van, hogy mivel láthatatlan, ezért ezt az anyagot lehetetlen megtalálni.
A Big Freeze tünik tehát logikusabbnak, amit az is megerősít egy picit, hogy 1998-ban felfedezték azt is, hogy a galaxisok sebessége, amellyel távolodnak egymástól, egyre növekszik. Ez pedig egy új ismeretlen erőnek köszönhető, amit sötét erőnek neveznek, amit már Einstein is megjósolt és ez az erő harcol a gravitációs erővel. A Big Crunch-hoz az kell, hogy a tágulás sebessége lelassuljon, majd megálljon és elkezdődhessen az összehúzódás, emlékeztek, ugye? ÁM ha a tágulás sebessége nő, akkor az azt jelenti, hogy a Big Freeze felé haladunk….de van még rengeteg időnk! Használjuk hát ki okosan! 🙂
.jpg)
“Csak kétféleképpen élheted az életed. Vagy abban hiszel, a világon semmi sem varázslat. Vagy pedig abban, hogy a világon minden varázslat.” (Einstein)
Nagyon termékeny voltál a hétvégén, amikor nekem sajnos kevesebb időm van, de most próbálom pótolni :-)Érdekes témákat vetettél fel, ott majd reagálok!Sajnos ha borongós az idő, akkor wifim sincs, ma ezt megoldottam, eljöttem a Coopba, ahol működik, ráadásul a laptopot is be lehet dugni a konnektorba…
Nagyon szívesen! Dos Santos tényleg jó tanár lenne, engem teljesen a tudományba bolondított! 🙂
Igen, volt időm, mert begyulladt a torkom és Julien apa-fiú programokat csinált…:)
Megint azt tudom csak írni, hogy csodállak!Hihetetlen, hogy ezt ennyire élvezed :-)Nincs mit hozzátennem, mivel ebben úgy tűnik te most előttem jársz.Én sajnos nem vagyok fizikus, így ebbe a témába sem ástam bele magam túlságosan, csak amennyire szükséges volt.Így nekem ez mindenképpen érdekes olvasmány volt, sőt új dolgokat is megtudtam! Köszi!