Eine Eine
3413
BLOG

CZY WSZECHŚWIAT JEST MILCZĄCY ?

Eine Eine Nauka Obserwuj temat Obserwuj notkę 176

 

 
Pamiętam, jak w liceum , na lekcji fizyki ,nauczyciel pokazał doświadczalnie ,że dźwięk [fale akustyczne] nie rozchodzi się w próżni.
Pod hermetycznie szczelnym kloszem szklanym umieszczony dzwonek był źródłem słyszalnego przez nas dźwięku, a gdy stojąca obok pompa próżniowa zaczęła usuwać powietrze spod klosza ,dźwięk ten znikł, mimo że serce dzwonka waliło bez przerwy w metalową czaszę.
Fale akustyczne nie rozchodzą się w próżni- to właśnie widziałem ,a nie o tym czytałem, lub spekulowałem .
 
I działo się to w czasach, gdy jeszcze w szkole średniej była nauczana fizyka, było urzędowe zaopatrzenie szkół w sprzęt laboratoryjny produkowany w kraju, w szkołach były pracownie fizyczne z gabinetami i byli nauczyciele z powołania i zamiłowania.
 
Laboratoryjna pompa próżniowa z lat 60-tych ub.wieku
 
Teraz jest inaczej.
Tak czy inaczej ,jeśli czytelnik uwierzy mi w wynik eksperymentu widzianego przeze mnie i wyżej opisanego, oraz jeśli pamięta informację medialną [ bo astronomii w szkołach średnich od 40 lat już niema] ,że w przestrzeni kosmicznej między obiektami astronomicznymi jest próżnia ,to odpowiedź na pytanie tytułowe będzie łatwa:
wszechświat jest milczący.
Między gwiazdami i planetami, fale akustyczne nie rozchodzą się.
Bowiem fala akustyczna, to rozchodzące się periodyczne odkształcenie sprężyste ośrodka materialnego: gazu, cieczy lub ciała stałego.
Rozchodzenie się fali akustycznej w pręcie drewnianym
Rozchodzenie się fal akustycznych w wodzie
 
W zjawisku tym zachodzi przekaz periodycznych [okresowych] zmian ciśnienia, gęstości i pędu lokalnych obszarów zawierających molekuły [cząsteczki] ośrodka. Zrozumiałe więc ,że zmniejszanie ciśnienia ,np. w powietrzu, oznacza mikroskopowo zmniejszanie liczby cząsteczek w elemencie objętości i tym samym wzrost odległości między cząsteczkami.
A to prowadzi do zaniku oddziaływania elektromagnetycznego między nimi i drganie dowolnej porcji cząsteczek nie pociąga za sobą sąsiedniej porcji ,bo jest ona bardzo daleko i nie jest związana fizycznie ze źródłem.
 
Gdy ciśnienie gazu jest rzędu 10^(-3)hPa to w 1 cm^3 znajduje się 10^13 molekuł, a średnia droga swobodna molekuły jest rzędu 100 mm. Taka próżnia może być uzyskana w szkolnej pracowni i w niej dźwięk już zanika.
Tymczasem w przestrzeni kosmicznej ciśnienie wynosi rzędu [10^(-7)- 10^(-16)] hPa, i w 1cm^3 jest średnio 1 molekuła, a średnia droga swobodna jest rzędu 10^8 km !
 
Wszechświat jest więc absolutnie milczący !Pojęcie fali akustycznej dla takiego środowiska traci sens fizyczny.
 
Jeśli do fenomenu fal akustycznych podejdziemy wyłącznie ze stanowiska mechaniki.
Jednak przyroda jest strukturą relacji między zjawiskami różnej natury. Jeżeli w ośrodku materialnym rozprzestrzeniają się fale akustyczne [ mechaniczne ], to mogą się pojawić zmienne potencjały elektryczne [na skutek polaryzacji ładunków elektrycznych],co doprowadzi do powstania fal elektromagnetycznych.
 
Mówimy wówczas o fali sprzężonej: mechaniczno-elektromagnetycznej [MxExB],lub elektromagnetyczno-mechanicznej [ExBxM].
Protoplastą jej, lub lepiej- zapowiadającym zjawisko fal sprzężonych - jest efekt piezoelektryczny odkryty w 1880 roku przez braci Curie , a polegający na pojawieniu się potencjału elektrycznego w kryształach po wywołaniu w nich naprężeń wewnętrznych przez przyłożenie do nich ciśnień zewnętrznych [ i efekt odwrotny, odkryty później zwany-elektrostrykcją].
 
Kiedy fale sprzężone rozchodzą się w ośrodku gazowym ,silnie rozrzedzonym [ próznia wysoka], ale jednocześnie zjonizowanym, to pojawiają się niezwykłe fale akustyczne : nieliniowe, o olbrzymiej amplitudzie tzw. fale uderzeniowe.
 
Taki ośrodek gazowy składa się z elektronów, dodatnich jonów, atomów neutralnych, ale stopień rozrzedzenia jest tak wysoki, iż mamy do czynienia z subtelnym pyłem. W fizyce plazmy nosi on nazwę : pyłu plazmowego lub kurzu plazmowego.
 
Najnowsza astrofizyka odchodzi od pojęcia próżni kosmicznej właśnie z uwagi na pył plazmowy. Ziemia i planety posiadające pole magnetyczne, są w takim obłoku pyłu [lub kurzu]plazmowego. Wiatr słoneczny w dużej odległości od Słońca jest pyłem plazmowym, mgławice [różnego typu]są chmurami gazu i pyłu plazmowego.
 
Największe zasługi odkrywcze w dziedzinie pól sprzężonych [ ExBxM] w fizyce pyłu plazmowego
ma wybitny fizyk niemiecki, hinduskiego pochodzeniaPadma Kant Shukla[ rocznik 1950 ], wieloletni profesor fizyki teoretycznej ośrodka ciągłego na uniwersytecie w Bochum [1].
 
Padma Kant Shukla [ 1950- ]
 
Bez przesady można o nim powiedzieć ,że uformował światową fizykę plazmy ,założył szkoły tej fizyki i rozwinął jej front badawczy na skalę wręcz niepojętą.
 
Profesor visting i doktor honorowy wielu uniwersytetów, prezes wielu stowarzyszeń i organizacji ważnych dla rozwoju i postępu ogólnego fizyki światowej [ np. przewodniczący Międzynarodowej Unii Fizyki Czystej i Stosowanej –IUPAP],autor setek prac ,z których każda wnosi nowe idee i nowe rezultaty tej nauki, twórca oryginalnej kwantowej teorii ośrodka ciągłego gazowego[ czyli coś takiego, jak “kwadratowe koło”]. Cieniem na komitecie noblowskim jest fakt nie przyznania do tej pory Shukli nagrody Nobla z fizyki.
 
W modelu kwantowego pyłu plazmowego Shukla przyjął, iż składa się on z zdegenerowanych elektronów, pozytonów i dziur. Zdegenerowany cząstki (elektrony, pozytony, dziury) podlegają statystyce Fermiego-Diraca.
W takim pyle kwantowej plazmy ,na skutek kwantowych efektów[ tunelowanie przez potencjał Bohma, ciśnienie elektron-pozyton, oddziaływanie spin-spin] musi pojawić się nieznany dotąd rodzaj siły przyciągania między jonami plazmy [2].
 
Shukla wyznacza jej formułę, a następnie zastosuje ją do dynamiki pyłu kwantowej plazmy otrzymując w symulacjach komputerowych nieliniowe fale akustyczne, solitony, wiry i fale uderzeniowe.
Trudno wymienić rozliczne zastosowania teorii kwantowego pyłu plazmowego autorstwa Shukli i jego uczniów [ zob. 3].
 
Obrazy mgławicowych światów kosmicznych nabierają sensu i stają się zrozumiałe. Nie tylko rozumiemy lepiej mechanizm formowania się gwiazd i ich fazę pośmiertną, ale model Shukla otwiera nowy rozdział w pojmowaniu zjawisk i procesów we wnętrzach gwiazd.
 
Model wiatru słonecznego: kwantowa pyłowa plazma  [ jako składnik ]
 
 
Mgławica planetarna Kocie Oko [NGC 6543],kwantowa pyłowa plazma  [ jako składnik ].
 
Wracając do tytułu tego artykułu.
Według profesora Shukla, wszechświat rozbrzmiewa przeróżnymi dźwiękami. Najpiękniej jego zdaniem, dźwięczą pierścienie Saturna, są tam liczne ,rozległe klastry pyłowej plazmy kwantowej, w której spinowe fale elektromagnetyczne inicjują fale akustyczne o zagadkowej częstotliwości. Sądzę ,że układ ten [pierścienie Saturna] jest jakimś cudownym zespołem orkiestralnym wykonującym od milionów lat tajemnicze utwory muzyczne.
 
W pierścieniach Saturna kwantowy kurz i pył plazmy rozbrzmiewa frazami muzycznymi wytwarzanymi przez fale solitonowe,wiry i sprzężone z nimi spinowe fale ExB
 
Zgoła przeciwnie jest z akustyką plazmową w takich obiektach jak mgławice. Według modelu Shukla tam mamy do czynienia z niewyobrażalnym hukiem ciągłym, z grzmotem o monstrualnej mocy [solitony i fale uderzeniowe mają kosmicznie wielkie amplitudy czyli moc, energię poza tym plazma ekspanduje radialnie ], może najlepiej opisanym w hinduskim świętym tekście : “Pieśni Pana”[4].
 
Można także zamyślić się nad dźwiękami /falami akustycznymi jakie towarzyszyły wydarzeniu o nazwie Bing Bang ...
 
Literatura
[1]B.Elasson,P.K.Shukla, Theoretical and numerical investigation of the shock formation of dust ion acoustic waves , arXiv:physics/0410072
[2] PK Shukla , B. Eliasson, "Novel attractive force between ions in quantum plasmas", "Phys. Rev. Lett., 108 , 165007 ,2012
[3] PK Shukla,B.Eliasson, "Nonlinear aspects of quantum plasma physics", Phys. Rev. Usp 53 , 51–76 ,2010.
[4] Bhagawadgita , czyli Pieśń Pana, tł.J.Sachse,Ossolineum,
Wrocław,1988
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eine
O mnie Eine

No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie