Mokslo vaisiai

Ši žinia nuvilnijo per visus stambiausius dienraščius ir kitus žinių kanalus. Grandiozinio projekto užbaigtuvių proga susivienijo pasaulio mokslininkai: vieni kilnojo šampano taures, kiti etanolio kolbas, o treti, žiūrėk, apsvaigo nuo visuotinės euforijos. Sukruto internautų (tiek mokslui prijaučiančių, tiek ir apie subatominę fiziką neraukiančių) tinklaraščiai. Dievobaimingieji pradėjo ruoštis pasaulio pabaigai. Hakeriai, matyt sportinio azarto vedami, suskubo įsilaužti į vidinį CERN kompiuterių tinklą. O rezonanso paveikti reperiai net ėmė kurti “dainas” apie LHC…

Apie ką tokį?

Lietuvos spaudoje Large Hadron Collider vadinamas Didžiuoju hadronų greitintuvu arba Didžiuoju hadronų priešpriešinių srautų greitintuvu. Aš norėčiau neiškraipyti originalaus pavadinimo, todėl vartosiu anglišką trumpinį “LHC”.

Taigi kas yra LHC, kokia jo paskirtis ir kodėl jis tos velniškai svarbus, kad net privertė mane atgaivinti savo seniai kerpėmis apaugusį blog'ą?

Pirmiausia siūlau pažiūrėti trumpą, bet efektingą įvadinį filmuką (anglų k.):

Keliais sakiniais apie LHC (jei neskaitote spaudos, nežiūrite teliko ir su niekuo nebendraujate). Tai didžiausias Pasaulyje dalelių greitintuvas, kurį sudaro 27 km ilgio apskritas tunelis, iškastas maždaug 100 m gylyje, Prancūzijos ir Šveicarijos teritorijoje. Jame išdėstyta virš 1600 superlaidžių elektromagnetų, atšaldytų iki temperatūros, artimos absoliučiam nuliui. Šie elektromagnetai reguliuoja subatominių dalelių skrydį tuneliu. Dalelės skrieja priešingomis kryptimis, įsibėgėja beveik iki šviesos greičio, įgyja milžinišką energiją ir susiduria. Įdomiausi ir keisčiausi reiškiniai vyksta būtent susidūrimo metu. Specialūs detektoriai juos “fotografuoja”, o gautus duomenis mokslininkai analizuoja, padedami programinės įrangos.

Pradėtas statyti prieš 25 metus ir jau kainavęs kelis milijardus eurų, š.m. rugsėjo 20 d. LHC buvo pagaliau paleistas į darbą. LHC - neabejotinai ambicingas projektas, kartais vadinamas didžiausiu visų laikų žmonijos eksperimentu. Jį taip pat galima pelnytai vadinti didžiausiu visų laikų “Va-Bank”, nes niekas nežino, ar jis padės rasti tai, ko taip ilgai ieško fizikai, ir kiek visa tai užtruks. Ne mažiau tikėtina ir tai, kad LHC pagalba mes aptiksime tai, ko jokie teoretikai negalėjo numatyti.

Kitame straipsnyje pamėginsiu detaliau apžvelgti, kokie bandymai bus atliekami su LHC, kaip jie gali pakeisti mūsų supratimą apie materiją ir Visatą, ir kas galų gale yra tie “hadronai”.

Skaitydamas komentarus, susidariau įspūdį, kad į Lietuvos vidurinių mokyklų fizikos kursą įtrauktos tik trys medžiagų būsenos: kieta, skysta ir dujinė. Taip praleidžiama viena, - mano galva, kur kas įdomesnė, - medžiagos būsena - plazma, kurią sudaro ne vien neutralios molekulės, bet ir elektrinį krūvį turintys jonai bei laisvieji elektronai. Čia dalelės sąveikauja ne vien susidurdamos ir išsiskirdamos (kaip dujose), bet ir skleisdamos elektromagnetines bangas, kaip ir visi judantys krūviai. Laisvieji elektronai kartais prisijungia prie jonų, tokiu būdu išspinduliuodami dalį savo energijos. Ši spinduliuotė gali pasireikšti regimosios šviesos pavidalu - tuomet plazma švyti.

Klausiate, o kur yra ta plazma ir kaip ją pamatyti? Tiesą sakant, mes ją regime kasdien, nes plazma yra labiausiai paplitusi medžiagos būsena Visatoje. Štai keletas pavyzdžių…

Saulė ir žvaigždės šviečia ir skleidžia šilumą, nes jos sudarytos beveik vien tik iš įkaitusios plazmos. Plazmos yra ir kosminiuose ūkuose.

Žaibas yra labai stipri natūrali elektros iškrova, kuri jonizuoja orą ir įkaitina jį - kartais iki 28000 °C. Iškrovos kanalą sudaro plazma, kuri įkaista taip staigiai, kad aplinkinio oro šiluminio plėtimosi greitis viršija garso greitį - dėl to kyla šoko banga, vadinama griaustiniu. (Bent jau tokia yra dabartinė griaustinio kilmės teorija; ateities tyrimai gali pateikti kitokių paaiškinimų.)

Liepsna yra silpnai jonizuotos dujos. Dėl to ji laikoma daline plazma.

Plazminį televizorių sudaro daug mažų celių, užpildytų neono ir ksenono dujomis. Kai dujomis paleidžiama elektros srovė, jos jonizuojasi ir tampa plazma. Plazminiame televizoriuje šviečia ne pati plazma, bet elektrodai - sužadinti jonų, jie spinduliuoja fotonus.

Viršutinis Žemės atmosferos sluoksnis vadinamas jonosfera dėl to, kad jame yra jonizuotų dujų, t.y. plazmos. Jų taip pat yra mūsų planetą supančiame magnetiniame lauke - magnetosferoje. Įprastomis sąlygomis mes nematome šios plazmos. Tačiau kai mus pasiekia Saulės vėjas (intensyvus plazmos srautas, kurį išspjauna viršutiniai Saulės sluoksniai), jis susiduria su magnetosferos plazma, ir ši atsiskleidžia žmogaus akiai visu savo grožiu - mes regime šiaurės pašvaistę.

Netgi tarpžvaigždinė erdvė, - juodasis kosmosas, - nėra visiškai tuščia. Ją užpildo labai išretintos dujos ir plazma.

Plika akimi regimas švytėjimas - tik viena iš plazmos keistenybių. Dangaus kūnai spinduliuoja ne vien šviesą, bet ir šilumą, ir visą elektromagnetinių bangų spektrą - nuo gama spindulių iki radijo bangų. Jeigu man pavyko jus sudominti plazma, pasakysiu, kad Visatoje yra dar keistesnių medžiagos būsenų. Jas apžvelgsime sekančiame straipsnyje.

Susiję straipsniai:

• Medžiagos būsenos

Bet kokia materija bet kuriuo metu yra tam tikros būsenos. Kieti daiktai elgiasi kitaip nei skysti. Dujos - dar kitaip. Keturios gerai pažįstamos medžiagų būsenos: kietieji kūnai, skysčiai, dujos ir plazma - atitinka keturis klasikinius gamtos elementus: žemę, vandenį, orą ir ugnį. Fizinės savybės išduoda medžiagos būseną, kuri nusako, kaip medžiaga sąveikauja su savimi, tiksliau, kokie ryšiai sieja jos sudedamąsias daleles. Sąvoką “sudedamosios dalelės” čia pavartojau ne atsitiktinai. Kodėl nerašau tiesiog “molekulės” ar “atomai”? Todėl, kad yra kitokių egzotiškų būsenų, kuriose medžiagą sudaro ne molekulės ir netgi ne atomai. Bet apie tai vėliau.

Kad suprastume, kas iš tiesų išskiria vieną medžiagos būseną iš kitų, pažvelkime į mums jau žinomas būsenas. Tarkim, kas būdinga visiems kietiesiems kūnams? Be abejo tai, kad jie kieti. O ką reiškia “kietas”? Ar bandytum šokti į baseiną, kuriame nėra vandens? Greičiausiai ne, nes žinai, kad į vandenį galima panerti, o štai į betono plokštę - sunkiai. Ji atkakliai priešinasi bandymui keisti jos formą. Tačiau vanduo leidžiasi deformuojamas, t.y. lengvai prisitaiko prie bet kokio indo ar bet kokio į jį panardinto kūno. Tai charakteringa skysčių savybė. Kita vertus, deformuotis gali ir kai kurie kietieji kūnai, pavyzdžiui, plastiliną galima juokais vadinti minkštu kietu kūnu. O kaipgi medus? Šviežias jis būna lyg ir skystas, o ilgokai pastovėjęs - lyg ir kietas. Matome, kad vien stebėdami kūnus plika akimi, negalėsime nubrėžti griežtos linijos tarp medžiagų būsenų. Tad lįskime gilyn į materijos vidurius.

Kietuosius kūnus išskiria toks požymis: jų molekulės nejuda viena kitos atžvilgiu. Žinoma, visada yra šiluminis judėjimas - nežymi vibracija, tačiau tarpmolekuliniai ryšiai yra tokie, kad neleidžia molekulėms nevaržomai klajoti po medžiagą. Pastaroji elgsena būdinga skysčiams - čia molekulės išlaiko tam tikrus atstumus (t.y. per daug nenutolsta viena nuo kitos), tačiau tuo pat metu gali judėti skysčio tūryje ir net “iššokti” iš jo (taip vyksta garavimas). Dujose molekulių ryšiai yra tokie silpni, kad jos tiesiog laksto iš vieno galo į kitą, apsilenkdamos, susitikdamos ir vėl išsiskirdamos - kaip kamuoliukai ant biliardo stalo. Atkreipkite dėmesį, kad aš nieko nekalbėjau apie atstumus tarp molekulių. Tai, kad kūnas yra kietas, dar nereiškia, kad jo molekulės yra glaudžiau susispaudusios nei skysto kūno. Viską lemia molekulių tarpusavio sąveika. Skysčiai gali būti daug kartų tankesni už kietuosius kūnus. Kartais netgi ta pati kieta medžiaga skystėdama tankėja. Geras pavyzdys - vanduo, kuris skystoje būsenoje yra 8% tankesnis nei kietoje (štai kodėl ledas neskęsta).

Bet šįvakar aš jau pavargau. Kitame straipsnelyje pakalbėsim apie įdomesnę medžiagos būseną - plazmą.

Šis straipsnelis dokumentuoja jau gerokai senstelėjusį įvykį, tačiau siekiant istorinio teisingumo jį parašyti reikėjo. Kažkada minėjau, kad astronomai aptiko dešimtąją planetą, kuri tuo metu buvo oficialiai vadinama 2003 UB313. Šis dangaus kūnas buvo gana mažas, dėl to kilo nesutartimas, ar verta jį vadinti “planeta”. Kita vertus, 2003 UB313 buvo šiek tiek didesnis už kitą mums jau seniai žinomą nykštuką - Plutoną. Savo straipsnyje drįsau spėti, kad Tarptautinė astronomų sąjunga (IAU), norėdama išlaikyti status quo, paliks Plutonui planetos vardą, o naujai atrastą objektą priskirs kokiai nors kitai kategorijai.

Galbūt jau žinote, kad mano drąsus spėjimas nepasitvirtino. 2006 m. rugpjūtį IAU ne tik nepadidino Saulės sistemos planetų skaičiaus iki 10, bet sumažino jį iki 8! Dabar Plutonas oficialiai vadinamas ne planeta, bet nykštukine planeta. Į tą patį katilą pateko 2003 UB313, kuriam pagaliau buvo suteiktas labai gražus vardas - Eridė (angl. Eris). Negana to, prie kompanijos prisijungė dar ir trečias narys - Cerera (angl. Ceres). Cerera yra mažiausia iš trijų nykštukių. Ji, priešingai nei kitos dvi, skrieja asteroidų žiede, o Saulę apkeliauja gana greitai - per 4,6 metų.

Iliustracijoje matote dydžių palyginimą. Iš apačios į viršų: Žemė, Eridė, Plutonas ir Cerera.

Taigi atėjo laikas perrašyti astronomijos vadovėlius. Norime mes to ar ne, Saulės sistema nuo šiol turi 8 planetas ir 3 nykštukines planetas. Lik sveikas, Plutonai…

Praėjusį savaitgalį atšventėme tokį ypatingą laiką metuose, kurį krikščionys vadina Joninėmis, pagonys - Rasomis, o astronomai - saulėgrįža. Kiekvieni švenčia savaip: krikščionys sveikina anytas Janinas ir šešurus Jonus, pagonys nuogi voliojasi žolėje, o astronomai … skaičiuoja, kaip visada. Trumpiausia metų naktis Lietuvoje truko tik 6 val. 42 min. Tiesa, “trumpiausia metų naktis” - pavadinimas ne visai korektiškas, tiksliau, visai šiaurietiškas. Jis galioja tik šiaurės pusrutulio gyventojams, nes pietų pusrutulis tuo pat metu šventė kitokią saulėgrįžą - trumpiausią metų dieną, ilgiausią naktį. Spėju, kad pietiečiai tikrai nesivoliojo rasoje, nes pas juos šiuo metu gili žiema. Taip jau yra, kad birželis, liepa ir rugpjūtis mums asocijuojasi su karščiais ir vasaros linksmybėmis, o, tarkim, Pietų argentiniečiams - su žiemos speigu. Tiesą sakant, žemiausia temperatūra, užfiksuota Argentinoje, buvo -39°C liepos mėnesį.

Ar neatrodo keista, kad toje pačioje planetoje tuo pačiu metu vienas pusrutulis elgiasi priešingai nei kitas - kai pirmasis žiemavoja, antrasis vasaroja, ir atvirkščiai?

Kaip jau turbūt girdėjote, kintantis atstumas tarp Žemės ir Saulės turi labai mažą poveikį klimato kaitai. Viską lemia 23° kampas, kuriuo Žemės sukimosi ašis yra pasvirusi. Dėl šio kampo šiaurinės saulėgrįžos metu, šiaurinis pusrutulis yra pakrypęs į Saulę, todėl čia dienos būna ilgesnės, Saulės spinduliai krenta statesniu kampu, ir daugiau šilumos pasiekia žemę. Dėl to klimatas įšyla - turime vasarą. Tuo pat metu pietinis pusrutulis gauna kur kas mažiau spindulių ir šilumos - atvėsę orai ten lemia žiemos periodą. Tačiau po pusės metų Žemė atsuks Saulei savo pietinį pusrutulį - ten bus vasara, o pas mus - žiema. Šio periodo pikas vadinamas pietine saulėgrįža, nes pietų gyventojai tuo metu turi ilgiausią dieną.

Šis 23° Žemės pasvirimo kampas nėra pastovus. Jis tai padidėja iki 24.5°, tai sumažėja iki 22.1°. Tokio svyravimo periodas - 41 tūkst. metų. Kai kampas padidėja, vasaros tampa dar karštesnės, o žiemos - dar šaltesnės. Kai kampas sumažėja, juntamas ne toks ryškus skirtumas tarp metų laikų. Šiuo metu pasvirimo kampas mažėja, tačiau šio reiškinio poveikio klimatui mes nepajusime - tiesiog mūsų gyvenimas per trumpas.

Visą pasaulio materiją (taigi ir mus pačius) sudaro 12 elementariųjų dalelių: elektronas, miuonas, tau, 6 tipų kvarkai ir 3 tipų neutrinai. Bet kaip jau minėjau, egzistuoja toks mistiškas dalykas, vadinamas antimaterija. Kas galėjo pagalvoti, kad metafizikai buvo teisūs, teigdami, kad visatoje viskas turi savo priešingybę (prisiminkite Yin ir Yang)? Pasirodo, kiekviena dalelė turi savo antidalelę: elektronas - pozitroną, miuonas - antimiuoną, tau - antitau, kvarkai - antikvarkus, o neutrinai - antineutrinus. Antidalelė yra identiška atitinkamai dalelei, tačiau turi priešingą elektros krūvį. Pavyzdžiui, pozitronas yra tokios pat masės kaip elektronas, bet teigiamo krūvio (+1). Apačioje matote 1932 m. darytą nuotrauką, kurioje užfiksuota pozitrono trajektorija. Tai buvo pirmas antimaterijos stebėjimas.

Kitas pavyzdys: Up kvarkas turi krūvį +2/3, o Antiup kvarkas -2/3. Atitinkamai Down kvarkas -1/3, o Antidown kvarkas +1/3. Antikvarkai, kaip ir kvarkai, yra susieti stipriąja sąveika. Kai susijungia du Antiup ir vienas Antidown, susidaro antiprotonas, kuris turi protono masę, bet neigiamą krūvį: -2/3 -2/3 +1/3 = -1. Jeigu aplink antiprotoną ima skrieti pozitronas, gauname antivandenilio atomą (įprastame vandenilio atome elektronas skrieja aplink protoną). 1995 m. tai buvo pirmą kartą atlikta CERN'e.

Bėda su antimaterija yra ta, kad ji, vos susidūrusi su materija, anihiliuojasi, t.y. pavirsta visokio plauko energija. Todėl antidalelės paprastai gyvena itin trumpai. Yra toks anekdotas:

- Ar nebūtų puiku sukurti rūgštį, kuri graužtų bet kokią medžiagą?
- Taip, bet kur tu ją laikytum?..

Pagavote mintį? Nors mes ir mokame pagaminti antivandenilį (kad ir niekingai mažais kiekiais), nėra tokio indo, kuriame galėtume jį laikyti, nes visi indai yra sudaryti iš materijos atomų, su kuriais kontaktuojantys antiatomai kaip mat anihiliuojasi. Dėl šios priežasties antivandenilio kol kas neįmanoma pritaikyti praktikoje. Kita vertus, materijos ir antimaterijos anihiliavimo metu išsiskiria milžiniški kiekiai energijos (kodėl taip atsitinka, žr. E = mc²), kurią būtų galima panaudoti kaip kurą. Mokslinės fantastikos mėgėjai turbūt yra girdėję apie antimaterijos variklius bei antimaterijos bombas. Tokie įrengimai būtų itin efektyvūs. Yra paskaičiuota, kad norint nuskristi iki Marso per vieną mėnesį, pakaktų kelių gramų antimaterijos.

Susiję straipsniai:

• Elementariosios dalelės
• Elementariosios dalelės II

Pirmoje straipsnio dalyje pakalbėjom apie protonus, neutronus, elektronus, kvarkus ir gliuonus. Primenu, kad protonai ir neutronai yra subatominės, bet ne elementarios dalelės, nes jie patys sudaryti iš kvarkų ir gliuonų. Tuo tarpu elektronas yra nedalus (kiek mums šiuo metu žinoma).

Taip pat žinome, kad kvarkai būna teigiamo krūvio (+2/3) ir neigiamo (-1/3). Tuo jų klasifikacija nesibaigia. Iš viso yra šešių tipų kvarkai: Up (+), Down (-), Charm (+), Strange (-), Top (+) ir Bottom (-). Visi jie yra stambesnių subatominių dalelių sudėtinės dalys (Up ir Down kvarkai sudaro protonus ir neutronus). Tiesa, Top kvarkas yra išimtis. Jis egzistuoja taip trumpai, kad nespėja “prisijungti prie kompanijos” ir tuoj pat numiršta (t.y. pavirsta kitomis dalelėmis). Jo gyvenimas trunka maždaug 10e-25 sekundės, t.y. 0,0000000000000000000000001 sekundės.

Visai atskira elementariųjų dalelių klasė - neutrinai (nepainioti su neutronais). Kaip skelbia pavadinimas, neutrinai yra neutralūs, t.y. neturi elektros krūvio. Be to, jų masė beveik nulinė, ir jie skrieja greičiu, artimu šviesos greičiui. Dėl tokių savybių neutrinai beveik nesąveikauja su materija, t.y. jie gali prasiskverbti pro bet kokią medžiagą, neužkliudę nei vieno atomo, nei vienos dalelės. Juos pagauti ypatingai sunku. Pavyzdžiui, neutrinai, kuriuos išspinduliuoja Saulė, nesunkiai prasiskverbia pro mūsų planetą ir lyg niekur nieko išlindę kitame jos gale nuskrenda į kosmoso platybes. Neutrinai taip pat išsiskiria radioaktyvių medžiagų skilimo metu. Ypač didelius neutrinų kiekius spinduliuoja supernovos (sprogstančios žvaigždės).

Liko aptarti dar dvi materijos daleles: miuoną ir tau. Miuonas turi neigiamą krūvį (-1) ir yra panašus į elektroną, tik 200 kartų sunkesnis. Be to, miuonas yra nestabilus - jis paprastai miršta per 2 mikrosekundes, o jo vietoje gimsta elektronas. Prie tam tikrų sąlygų miuonas gali atlikti elektrono pareigas atome - tokiu būdu susidaro miuoninis atomas. Kitas elektrono kompanionas - neigiamo krūvio dalelė tau. Tau yra sunkesnis ir už elektroną, ir už miuoną, ir netgi už protoną! Deja, jis taip pat yra pats nestabiliausias iš visų trijų: suyra per trečdalį pikosekundės.

Štai ir visos elementariosios dalelės, kurios sudaro mus supančią materiją. Bet tai dar ne visa istorija. Pasaulį formuoja ne vien materija, bet ir antimaterija bei įvairios jėgos. Be to, dalelės moka kombinuotis į sudėtingesnes daleles su unikaliom savybėm. Taigi straipsnis reikalauja tęsinio.

Susiję straipsniai:

• Elementariosios dalelės
• Elementariosios dalelės III
  

Prieš pratęsdami pažintį su elementariosiomis dalelėmis trumpam sustokime ties terminu “kvarkas” (angl. “quark“). Šį keistai skambantį žodelį galbūt ir esate girdėję, bet vargu ar žinote, iš kur jis kilo ir ką jis reiškia. 1961 m. Amerikos fizikas Murray Gell-Mann sumąstė tuo metu žinomų subatominių dalelių klasifikavimo sistemą.

Gell-Mann sistemoje buvo numatyta, kad kiekvieną protoną ir neutroną sudaro trys smulkesni vienetai. Tiems smulkesniems vienetams reikėjo sugalvoti pavadinimą - tokį, kuris būtų fundamentalus ir nesutaptų su jokiu kitu fizikiniu terminu. Jis nutarė pasisemti idėjų, paimdamas į rankas Džeimso Džoiso romaną “Finegano pabudimas” (Finnegans Wake). Reikia pripažinti, drąsus pasirinkimas. Paties Džoiso brolis yra pasakęs, kad šis romanas yra arba psichopato kūrinys, arba didžiausia literatūrinė suktybė. Žodis “kvarkas” paimtas iš sakinio “Three quarks for Muster Mark“, kuriame jis neturi jokios reikšmės ir yra ne kas kita kaip sąmonės srautas, gimęs rašytojo lingvistinių eksperimentų metu.

Gell-Mann tuo metu manė, kad kvarkas tėra matematinis triukas. Tačiau vėliau buvo įrodyta, jog ši elementarioji dalelė iš tiesų egzistuoja.

Susiję straipsniai:

• Kas sugalvojo atomą?
• Elementariosios dalelės

Taigi jau girdėjome, kas yra atomas ir kad jis nėra nedalus. Dabar pabandysime pasikapstyti giliau - po smulkiausius žmogui žinomus materijos statybinius blokelius. Dalelės, kurios yra mažesnės už atomą ir nėra sudarytos iš dar smulkesnių dalelių (dabartinėmis mokslo žiniomis), vadinamos elementariosiomis. Šiame straipsnyje bandysiu trumpai apžvelgti, kokios dalelės šiuo metu yra atrastos ir kuo kiekviena iš jų ypatinga. Pradėkime nuo to, ko moko vidurinėje mokykloje. Atomą sudaro teigiamo krūvio branduolys ir aplink jį skriejantys neigiamo krūvio elektronai. Branduolį sudaro teigiamo krūvio protonai ir neutralūs neutronai.

Protonų ir neutronų dydis ir masė beveik vienodi. Kad įsivaizduotumėte, apie kokius matmenis eina kalba, pateiksiu tokią analogiją: vienas protonas yra tiek kartų mažesnis už smėlio smiltelę, kiek kartų smėlio smiltelė yra mažesnė už Žemę. Tuo tarpu elektronas yra dar 1000 kartų smulkesnis ir 1800 kartų lengvesnis.

Griežtai šnekant, protonai ir neutronai nėra elementarios dalelės, nes jos pačios turi vidinę struktūrą. Kiekvieną protoną sudaro trys kvarkai: du teigiamo krūvio (po +2/3) ir vienas neigiamo (-1/3). Protono krūvis (+1) gaunamas susumavus jame esančių kvarkų krūvius: 2/3 + 2/3 - 1/3 = +1. Kiekvieną neutroną taip pat sudaro trys kvarkai: vienas teigiamo krūvio (+2/3) ir du neigiamo (po -1/3). Toks balansas lemia neutrono neutralumą: 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0.

Šitie kvarkai - įnoringi padarai. Jie egzistuoja tik grupėse po 2, 3 arba 4 kvarkus ir niekada negyvena atskirai. T.y. per visą mokslo istoriją niekas nesugebėjo pastebėti laisvojo kvarko. Tiesa, 1996 m. amerikiečių mokslininkams dirbtinėmis sąlygomis pavyko sukurti izoliuotą kvarką (pavadintą top kvarku), tačiau bėda ta, kad jis miršta vos spėjęs užgimti. Kodėl taip nutinka, kol kas dar nėra iki galo išaiškinta. Taigi galima sakyti, kad kvarkai - “socialios” dalelės. Tokia fundamentali jų savybė angliškai vadinama confinement. Bet aš tai vadinsiu lietuviškai - įkalinimu.

Įkalinimą lemia stiprioji sąveika - kvarkų tarpusavio traukos jėga. Ši jėga skiriasi nuo įprastos gravitacinės ar elektromagnetinės traukos tuo, kad ji stiprėja, kai kvarkai tolsta vienas nuo kito. Suprantu, kad tai nei kiek neintuityvu. Juk paprastai bet kokia sąveika tarp kūnų silpnėja, didėjant atstumui (pvz, įsivaizduokite du magnetus). Tuo tarpu kvarkai elgiasi visiškai priešingai. Lyg apsikabinę meilužiai, nieku gyvu nenorintys vienas kito paleisti: kuo labiau bandai juos atitraukti, tuo stipriau jie priešinasi, tuo atkakliau veržiasi atgal į mylimojo glėbį.

Už tokio tvirto ryšio palaikymą atsakingi gliuonai - elementariosios dalelės, neturinčios nei masės, nei krūvio. Tarsi “meilės kerai” gliuonų debesys supa kvarkų poras, trejetus arba ketvertus ir neleidžia jiems atsikabinti - taip perduoda stipriąją sąveiką. Gliuonų debesis niekada neišsisklaido, nes jie patys yra surišti stipriąja sąveika. Štai jums ir tobulos meilės formulė.

Bet aš jau matau, kad šis straipsnelis išbujojo labiau nei tikėjausi. Todėl nutrauksiu jį tiesiog čia, o pratęsiu kituose įrašuose.

Susiję straipsniai:

• Kas sugalvojo atomą?
• Kodėl kvarkas?
• Elementariosios dalelės II
• Elementariosios dalelės III

Iš anksto atsiprašau visų, kuriems kalbos apie antrą galą yra nepriimtinos. Jeigu vyro varpos dirbtinio didinimo problematika patenka į Jūsų tabu sferą, rekomenduoju toliau neskaityti šio straipsnio. Rašyti tokia tema mane paskatino susierzinimas dėl internetu bei el. paštu plintančių svetainių ir pranešimų, mėginančių įrodyti, kodėl esu nelaimingas vyras, ir įkyriai brukančių vieną ir tą patį. Vis dėlto noriu nuraminti: minėtą klausimą pasistengsiu nagrinėti be emocinių nukrypimų.

Taigi vėl gavote elektroninį laišką, siūlantį “naują revoliucinį metodą/produktą”, kurio pagalba galite pasididinti savo varpą. Jūs tuoj pat suprantate, kad tai SPAM'as, ir net nedvejodami ištrinate žinutę. Teisingai darote. Tokias “reklamas”, be abejo, siuntinėja sukčiai, norintys išvilioti Jūsų sąžiningai uždirbtus pinigus. Galima nusistebėti: nejaugi masiškas tokių akivaizdžiai aferistinių pasiūlymų siuntimas gali turėti kokią nors ekonominę naudą? Nejaugi yra tokių, kurie užkimba ant kabliuko?

Sprendžiant iš pastangų, kurias deda spamer'iai, tokių vyrų iš ties atsiranda. Galbūt ne visi jie užsisako reklamuojamas “paslaugas”, tačiau bent jau susivilioja intriguojančiu pasiūlymu. Apklausos skelbia, kad daug vyrų yra nepatenkinti savo varpos dydžiu, neretai motyvuodami tuo, kad jų neva yra mažesnis už vidutinį. Kadangi didelė varpa dažnai laikoma neatsiejamu vyriškumo atributu, tokie įsitikinimai kai kuriuos stipriosios lyties atstovus verčia kompleksuoti dėl savo “pasididžiavimo”. Nuomonė apie tai, koks turėtų būti “standartas”, dažnai susidaroma iš pornografinių filmų, nes tai bene vienintelis vaizdinis šaltinis, eksponuojantis varpą erekcijos būsenoje (kasdienėje veikloje tokia galimybė paprastai nepasitaiko). Deja, pornografijos versle besisukantys “aktoriai” yra atrenkami pagal gerokai aukštesnius “vyriškumo standartus”, todėl žanro mėgėjai ekrane regi toli gražu ne “vidutiniokus”.

Ir tai matyt ne vienintelis dezinformacijos šaltinis. Kartais vyras save lygina su kitais vyrais, kai yra galimybė matyti juos nuogus (pavyzdžiui, dušuose arba persirengimo kabinose). Tačiau tokiais atvejais stebima varpa yra ramybės būsenoje, o iš to labai sunku spręsti apie jos dydį sujaudinimo būsenoje, nes erekcijos metu skirtingų vyrų varpos išauga labai nevienodomis proporcijomis. Kai kurie seksologai mano, kad vyras gali laikyti savo varpą nepakankamai didele dėl paprasčiausio nepasitikėjimo savimi.

Norint išsiaiškinti vidutinį vyro varpos ilgį (maksimalios erekcijos metu), pasaulyje ne kartą buvo atliekami statistiniai matavimai. Bendras rezultatas svyruoja tarp 13 cm ir 15 cm. Taigi jeigu Jums iš tiesų labai norisi save įvertinti (čia vyrams), išsimatuokite ir palyginkite. Jeigu vis tiek jaučiatės esąs “per mažas”, nesusigundykite internetu plintančiais “Enlarge Your Penis” pasiūlymais - visi jie neturi jokio mokslinio pagrindimo, kartais prieštarauja sveikam protui, ir dažniausiai tiesiog žemina vyro orumą. Šiaip ar taip, visi mes žinome, kad vyriškumo šaknys kur kas gilesnės nei kartais bandoma įteigti.

XX a. pradžioje prancūzų mokslininkas Žanas Perinas, remdamasis Alberto Eišteino veikalu apie Brauno judėjimą, eksperimentiškai įrodė, kad materiją iš tiesų sudaro atomai. Tai buvo pirmas kartas, kai atomas buvo “pastebėtas”, nors ir netiesioginiais metodais. Taip buvo išspręstas amžių ginčas dėl atomų egzistavimo. Iki tol atomo sąvoka jau buvo plačiai naudojama chemijoje ir fizikoje, tačiau mokslininkai nesutardavo, ar tai yra reali dalelė, ar tik patogi matematinė koncepcija.

Idėja, kad visą pasaulį sudaro mažytės dalelės, kurių pačių negalima padalinti į dar smulkesnius vienetus, gimė gerokai seniau. Atomos graikų kalba reiškia “nedalus”. Tokį terminą žinome iš Senovės Graikijos filosofo Demokrito užrašų. Iš to seka populiari nuomonė, esą Demokritas pirmasis sugalvojo atomą. Tai nėra tiesa, nes šią sąvoką jis perėmė iš savo mokytojo - Leukipo (V a. pr.Kr.).

Tačiau žvelgiant globaliu mastu, graikai nebuvo pirmieji idėjos autoriai. Seniausi įrašai apie smulkiausias daleles, iš kurių sudaryti keturi pasaulio elementai (žemė, vanduo, oras ir ugnis), randami VI a. pr.Kr. Senovės Indijos filosofų Kanada ir Pakudha Katyayana veikaluose. Tokią dalelę jie vadino Parmanu.

Šiuo metu yra gerai žinoma, kad atomas turi vidinę struktūrą, t.y. jį sudaro dar smulkesnės - elementariosios dalelės.

Susiję straipsniai:

• Elementariosios dalelės

Šv. Velykų proga norėčiau patyrinėti vieną paslaptį, kuri neatsiejama nuo šios gražios šventės. Turbūt esate girdėję apie Turino drobulę - lininę maršką, į kurią, kaip manoma, po mirties buvo įvyniotas Jėzus ir kurioje liko jo atvaizdas. Pasak Šventojo rašto, Kristaus kūnas tuomet buvo paguldytas į kapą, o trečią dieną jis prisikėlė iš numirusiųjų - stebuklas, kurį kasmet prisimename švęsdami Velykas.

Pati drobulė nėra mitas. Ji iš tiesų egzistuoja. Šiuo metu ji saugoma San Giovanni Battista katedroje Turine (Italija). Galbūt žinote šį miestą, jei mėgstate sportą (jame vyko 2006 m. žiemos olimpinės žaidynės) arba saldumynus (jame pradėtas gaminti kietas šokoladas). Savo oficialiame kreipimesi į brolius ir seseris popiežius Jonas Paulius II pavadino drobulę “iššūkiu mūsų protui”. Iš tiesų ją gaubia daug paslapčių. Bet pradėkime nuo to, ką žinome:

• marškos dydis: 4.4 m x 1.1 m
• medžiaga: linas ir medvilnė
• įžiūrimas blyškus 1.75 m ūgio nuogo vyro atvaizdas iš priekio ir nugaros
• gerai matomos veido detalės: barzda, ūsai, ilgi plaukai
• tamsiai raudonos (manoma, kraujo) dėmės:
• ties riešu (manoma, nukryžiavimo padarinys)
• šone (manoma, durtinė žaizda)
• dryžiai ties liemeniu ir kojomis (manoma, dėl plakimo)
• nedidelės žaizdelės aplink kaktą (manoma, “erškėčių vainikas”)

Šios dėmės yra vienas iš tvirčiausių argumentų, palaikančių hipotezę, kad drobulėje gulėjo Jėzus, nes žaizdų išsidėstymas tiksliai atitinka Naujajame Testamente aprašytus Kristaus kankinimus. Dauguma tyrėjų sutinka, kad tai kraujo dėmės, o kai kurie netgi nustatė kraujo grupę: AB.

Tačiau tyrinėtojai nesutaria, ar tikrai drobulėje gulėjo Jėzus, kokio žmogaus atvaizdas matomas joje ir kaip jis galėjo atsirasti. Skeptikai čia įžvelgia kruopščią klastotę, sukurtą viduramžiais, norint išvilioti pinigų iš piligrimų. Tirdami marškos audinio radioaktyvius anglies izotopus, specialistai nustatė, kad ji buvo pagaminta XIII - XIV a. Tai automatiškai panaikintų bet kokius ryšius su Jėzumi, kuris gyveno eros pradžioje. Tačiau tyrimas susilaukė kritikos dėl netinkamos testavimo metodikos ir šiuo metu nėra visuotinai pripažintas.

Kai kurios detalės iki šiol verčia mokslininkus laužyti galvą. Man įdomiausias pasirodė faktas, kad drobulėje regimas vaizdas yra negatyvinis, t.y. jo negatyvas yra tikrasis vaizdas - pozityvas:

Dar vienas niuansas - drobulėje matomas atvaizdas yra visiškai paviršinis, t.y. spalva nėra įsiskverbusi į medžiagą. Tokio atvaizdo neįmanoma “nupiešti”. Jeigu tai klastotė, turėjo būti naudojama kažkokia kitokia technika. Mikroskopais ir cheminiais tyrimais nepavyko atrasti jokių dažų pėdsakų (išskyrus tyrėją Walter McCrone, tačiau kitų mokslininkų rezultatai prieštarauja jo išvadoms). Buvo iškeltos įvairios idėjos, kaip atvaizdas galėjo atsirasti marškoje:

• išdegintas saulėje
• įspaustas su atitinkamo reljefo skulptūra
• likęs po cheminių reakcijų, kurias sukėlė dujos, ištekančios iš pūvančio kūno
• ir kt.

Įdomiausia hipotezė teigia, esą karališkoji šeima tokiai užduočiai pasamdė Leonardą da Vinčį, o šis pirmą kartą istorijoje panaudojo kažkokį fotografijos metodą, kad perkeltų (galbūt savo paties) atvaizdą ant drobės. Deja, nei šios, nei kitų iškeltų idėjų nepavyko patvirtinti, todėl jas visas kol kas tenka laikyti spekuliacijomis. Galų gale daugeliui krikščionių Turino drobulė yra ne tiek mokslo, kiek tikėjimo klausimas.

Jeigu vaikas jūsų paklaustų, kodėl žolė žalia, turbūt paaiškintumėt, kad kaip ir daugumos augalų, jos lapeliai gamina žalius “dažus” - chlorofilus. O kas tuomet nudažo dangų mėlynai? Nei oras, esantis atmosferoje, nei mus saugantis ozono sluoksnis neturi jokios spalvos. Tai tiesiog permatomos dujos. Naktį dangus yra juodas, o dieną tampa šviesus, nes atmosferą pasiekia saulės spinduliai. Bet saulės šviesa yra balta. Kodėl tuomet dangus nėra baltas?

Tokio reiškinio mokslinį pagrindimą pirmasis pateikė Albertas Einšteinas. Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime prisiminti optikos pagrindus. Regimoji šviesa yra elektromagnetinė banga, kurios ilgis - nuo 400 iki 700 nm (nanometrų). T.y. žmogaus akis reaguoja į bangas, esančias šio diapazono ribose, o smegenys interpretuoja jas kaip spalvas. Trumpos bangos (arti 400 nm ribos) suvokiamos kaip melsvos spalvos tonai, vidutinės - kaip žalios ir geltonos atspalviai, ilgos (arti 700 nm ribos) - kaip rausva spalva. Visas optinis spektras atrodo maždaug taip:

Balta saulės šviesa yra sudaryta iš įvairaus ilgio elektromagnetinių bangų: ir trumpesnių, ir ilgesnių. Tačiau kai ji pasiekia Žemės atmosferą, ore esančios molekulės pradeda ją sklaidyti, t.y. keisti bangų sklidimo kryptį. Individualios molekulės poveikis čia yra labai nežymus. Tačiau atmosferoje jų sklando devynios galybės, ir bendras efektas pasiekiamas - šviesa tarsi “išsibarsto” po visą dangų. Įdomiausia tai, kad trumpos bangos yra sklaidomos labiau nei ilgos. O juk trumpas šviesos bangas žmogaus akis interpretuoja kaip mėlyną spalvą! Kaip tik todėl dangus įgyja melsvą atspalvį.

Šis reiškinys taip pat lemia saulės spalvą, kai ji yra arti horizonto. Kadangi tuo metu saulės šviesa nukeliauja ilgą kelią per Žemės atmosferą, kol pasiekia žmogaus akį, trumposios bangos būna beveik visai išsklaidytos. Lieka tik ilgiausios - t.y. gelsva bei rausva spalva. Todėl saulėtekio ir saulėlydžio metu saulė tampa raudonesnė nei įprastai. Šis efektas dar labiau sustiprėja, jei atmosfera tuo metu yra tiršta nuo vandens garų. Jei aplink yra debesėlių, rausva šviesa nudažo ir juos - taip susidaro įspūdis, tarsi paraustų visas rytinis/vakarinis dangus.

Susiję straipsniai:

• Kodėl žvaigždės mirga?

“Pasaulis sukasi beprotišku tempu, ir kuo toliau, tuo greičiau” - sako televizorius. Pastarajam antrina tūlas tautietis, abuojas kaimynas ir visi kiti aplinkui. Nori nenori, pats imi tuo tikėti. O be reikalo.

Štai pradžiai paprastas klausimėlis: kiek kartų Žemė apsisuka aplink savo ašį per eilinius (t.y. ne keliamuosius) metus? Tūlas tautietis primes, kad Žemė apsisuka aplink savo ašį per vieną dieną, o abuojas kaimynas pridurs, kad eiliniuose metuose yra 365 dienos. Taigi išeina, kad per metus Žemė spėja apsisukti 365 kartus. Teisingai?

Neteisingai. Dėmesio - atsakymas: 366 kartus. Kaip taip gali būti - nustemba tūlas tautietis. Tuo tarpu abuojas kaimynas pasiraitoja rankoves, atsistoja į grėsmingą pozą ir rūsčiu tonu pareiškia, kad nedumčiau jam akių, nes jeigu tai būtų tiesa, kasmet turėtume 366 dienas, o taip nėra.

Ir vis dėlto aš nemeluoju. Reikalas tas, kad para yra 24 valandos. O aplink savo ašį Žemė spėja apsisukti per maždaug 23 val. 56 minutes, t.y. beveik 4 minutėm greičiau. To priežastis yra ta, kad mūsų planeta nestovi vietoje: kol praeina para, ji atlieka nedidelę dalį savo kelio aplink Saulę. Ši nedidelė dalis kelio ir atitinka tas 4 minutes. Kasdien po 4 minutes - ir po metų susidaro visa para. Todėl per metus Žemė apsisuka vienu kartu daugiau nei prabėga dienų.

Negana to, Žemės sukimasis lėtėja. Atsakomybė už tokį akibrokštą tenka Mėnulio traukos jėgai. Kartu ilgėja ir para. Prieš 4.5 milijardo metų (gyvavimo pradžioje) Žemė apsisukdavo labai greitai: maždaug per 6 valandas. Šiuo metu paros ilgis yra 24 valandos ir 2 milisekundės. Ir ateityje kas šimtą metų para pailgės 1.7 milisekundėmis. Todėl netikėkite televizoriumi, tūlais tautiečiais ir abuojais kaimynais - iš tiesų pasaulis sukasi vis lėčiau ir lėčiau.

Ankstesniame įraše apie keturmatį kubą sulaukiau komentaro, esą mes iš tiesų gyvename keturmatėje erdvėje, nes laikas yra ketvirtoji dimensija. Čia reikia pastebėti, kad erdvės matavimas yra sutartinis. Dažniausiai patogu laikyti, kad erdvė yra trimatė. Pavyzdžiui, jei norite išmatuoti atstumą tarp dviejų taškų, jums pakanka žinoti jų abiejų X, Y ir Z koordinates. Šiuo atveju laikas nesvarbus, nes bet kuriuo laiko momentu šis atstumas bus tas pats (prie tų pačių koordinačių).

Tačiau įsivaizduokime, kad atstumas tarp taškų priklauso ne tik nuo to, kur jie yra, bet ir nuo to, kada jie yra. T.y. laikas yra neatskiriama erdvės dalis. Skamba sudėtingai. Paaiškinti tokį reiškinį įmanoma tik išnagrinėjus Eišteino reliatyvumo teorijas (jų yra dvi). Tam reikėtų ne vieno savarankiško straipsnio, todėl kol kas tuo neužsiimsiu. Taigi prie tokių sąlygų vienareikšmiškai nusakyti atstumą galima turint ne tris, bet keturis dydžius: X, Y, Z bei laiką T. Taip gaumane funkciją, kuri operuoja keturmatėje erdvėje:

Fizikoje tokia erdvė, kurioje ketvirtasis matmuo yra laikas, vadinama erdvėlaikiu. Jei pažvelgsime filosofiškai, gamtoje neegzistuoja nei X-ai, nei Y-ai, nei Z-ai. Tai žmogaus proto - matematinio aparato - kūrinys. O kaip su laiku? Jei traktuojame laiką kaip dar vieną matmenį, tuomet išeina, kad gamtoje laikas taip pat neegzistuoja. Bet dabar aš rizikuoju nuklysti į pseudo-mokslinius apmąstymus, todėl šį klausimą paliksiu atvirą, o straipsnį užbaigsiu daugtaškiu…

Susiję straipsniai:

• Keturmatė erdvė

Kovo 29 d. (trečiadienį) Lietuvoje matysime dalinį saulės užtemimą. Jis prasidės 13 val., baigsis 15 val. Per pačią kulminaciją, 14 val., mėnulis uždengs beveik pusę saulės paviršiaus. Pilną užtemimą matys afrikiečiai, turkai ir kai kurios kitos azijos šalys.

Jei norite stebėti šį reiškinį, nedarykite to plika akimi. Taip pat jokiu būdu nenaudokite tamsintų akinių, aprūkusių stiklų, lanksčiųjų diskelių ir pan. priemonių. Jos neapsaugo nuo žalingo saulės spindulių poveikio. Akies tinklainė yra nesunkiai pažeidžiama, tačiau nejaučia skausmo, todėl pasekmes galite pastebėti jau tada, kai bus per vėlu.

Saugiam stebėjimui siūlau tokias alternatyvas:

• Galite nusipirkti specialų saulės filtrą, kuris blokuoja UV ir IR spindulius.
• Vilniečiai gali rinktis Katedros aikštėje (jei nebus apsiniaukę) arba Vilniaus universiteto astronomijos observatorijoje (Čiurlionio gatvėje) - ten patyrę astronomai leis jums stebėti užtemimą per apsaugotus teleskopus.
• Galite stebėti visiško užtemimo Turkijoje tiesioginę transliaciją internetu. Pradžia: 13:00, pabaiga: 14:15 (Lietuvos laiku). Vėliau toje svetainėje turėtų atsirasti užtemimo vaizdo įrašas.

2005 m. vasarą žiniasklaidoje pasirodė pranešimų apie atrastą “dešimtąją planetą”. Ši naujiena buvo sutikta gan entuziastingai. Tuoj pat pasigirdo kalbos apie poreikį perrašyti vadovėlius, naujajai planetai pradėti kurti vardai: Ksena, Lila… Jau prabėgo aštuoni mėnesiai, o Saulės sistema oficialiai kaip turėjo 9 planetas, taip ir turi iki šiol. Kas tuomet yra šis keistas objektas ir koks jo statusas?

Viršuje matote “dešimtosios planetos” nuotrauką. Apie ją šiuo metu žinomi tokie faktai:

• Oficialus objekto pavadinimas - “2003 UB313“. “2003″ reiškia, kad jis buvo atrastas 2003 metais (apie atradimą buvo paskelbta tik 2005 m. liepą).
• Kol kas laikoma, kad tai nėra planeta. “2003 UB313” vadinamas trans-neptūniniu objektu, kaip ir daugybė kitų nedidelių aplink Saulę skriejančių objektų, kurie yra toliau už Neptūną.
• Šiuo metu jis yra didžiausias trans-neptūninis objektas: didesnis net už Plutoną, bet mažesnis už Mėnulį.
• Jis nutolęs nuo Saulės (vidutiniškai) 10 milijardų kilometrų - 1,7 karto toliau už Plutoną.
• Jis juda labai lėtai: Saulę apskrieja per 557 metus.
• Jis turi palydovą, kuris laikinai pavadintas “S/2005 (2003 UB313)”. Nuotraukoje palydovas matomas kaip nedidelis taškelis dešinėje.

Tarptautinė astronomų sąjunga pasižadėjo 2006 m. rugsėjį paskelbti “planetos apibrėžimą”. Tuomet bus aišku, pagal kokius kriterijus atskirsime, kas yra ir kas nėra planeta. Šis sprendimas gali turėti vieną iš trijų pasekmių:

• “2003 UB313” atitiks naujuosius kriterijus ir bus pripažintas planeta. Turėsime 10 planetų.
• “2003 UB313” nebus pripažintas planeta. Turėsime, kaip ir dabar, 9 planetas.
• Nei “2003 UB313“, nei Plutonas (kuris yra mažesnis už “2003 UB313“) neatitiks naujųjų kriterijų, todėl jie abu neteks planetos statuso. Turėsime 8 planetas.

Aš drįstu spėti, kad bus pasirinktas antras variantas - t.y. status quo. Greičiausiai bus iškelti pakankamai griežti reikalavimai, kurių neatitiks nei “2003 UB313“, nei Plutonas. Tačiau Plutonas dėl istorinių priežasčių ir toliau bus vadinamas planeta.

O kiek planetų jūs norėtumėt turėti?

Lietuvos astronomų klubo Albireo 2005 m. rudenį organizuotame renginyje “Žvaigždėtos naktys” buvo atliekamas toks eksperimentas. Kambaryje visiška tamsa. Viename jo gale stovi prožektorius, skleidžiantis siaurą šviesos spindulį, kuris kitame kambario gale atsimuša į sieną ir atrodo kaip taškelis. Įsivaizduojam, kad tas taškelis yra žvaigždė - tokia, kokią matome stebėdami dangų nuo žemės. Iš pradžių taškelis nejuda. Tačiau kai tarp prožektoriaus ir sienos, po šviesos spinduliu, pastatomos kelios degančios žvakės, taškelis pradeda pastebimai mirgėti. Kuo chaotiškiau dega žvakės (pavyzdžiui, sukėlus lengvą “vėjelį”), tuo aiškiau matomas mirgėjimas.

Lygiai taip pat yra su žvaigždėmis. Žvaigždės šviesa, kirsdama Žemės atmosferoje besisukančias šilto oro sroves, šiek tiek “išsiblaško” (keičia kryptį, lūžta). Dėl to stebėtojui atrodo, kad žvaigždė mirga. Toks efektas apsunkina astronomų dalią, nes sumažėja dangaus kūnų ryškumas. Jei stebėtume iš kosmoso, tokio mirgėjimo nebūtų. Tai, be kita ko, yra viena iš priežasčių, kodėl Hubble teleskopas, skriejantis orbitoje aplink Žemę, yra toks naudingas Visatos stebėjimams.

Susiję straipsniai:

• Kodėl dangus mėlynas?

Straipsnyje apie keturmatę erdvę aprašiau jos supaprastintą matematinį modelį, kuriame bibliotekos knygą traktavau kaip tašką, turintį keturias koordinates. Tačiau kad ir kaip gražiai skambėtų tokia analogija, noras “išvysti” ketvirtają dimensiją savo akimis niekur nepradingo. Juolab kad geriau vieną kartą pamatyti nei dešimt kartų išgirsti, tiesa?

Na, tai prie darbo. Keturmačių objektų yra ne ką mažiau nei trimačių. Vaizdavimui pasirinksime patį paprasčiausią - kubą. Taip taip, kubas gali būti ne tik trijų, bet ir keturių, penkių, šešių ir dar aukštesnių dimensijų. Tokie “didžiamačiai” kubai vadinami hiperkubais. Keturmatis hiperkubas savo ruožtu vadinamas teseraktu. O atrodo jis štai taip:

Ką, nepanašu į keturmatį kubą? Žinoma, juk aš negaliu plokščiame kompiuterio ekrane pavaizduoti keturių matmenų objekto! Net ir paprasti kubai, kuriuos matote nupieštus ekranuose arba knygose, taip pat nėra trimačiai - tai tik jų projekcijos į dvimatę erdvę (t.y. ekraną arba knygos puslapį). Projekcija yra vienintelis būdas pavaizduoti aukštesnės dimensijos objektą žemesnės dimensijos aplinkoje. Taigi piešinėlis, kurį matote viršuje, yra keturmačio kubo (teserakto) projekcija į dvimatę plokštumą.

Jums gali kilti klausimas, kodėl ši projekcija atrodo būtent taip. Tą suprasti nesunku, jei įsivaizduosime, kaip gi toks daiktas konstruojamas. O principas paprastas: aukštesnės dimensijos kubas konstruojamas iš žemesnės dimensijos kubų. Pirmiausia grįžkime į dvimatę erdvę: kvadratą (dvimatį kubą) sudaro keturios linijos (vienmačiai kubai). Paprastą trimatį kubą sudaro šeši kvadratai. Tuo tarpu keturmatį kubą (teseraktą) sudaro aštuoni trimačiai kubai.

Jeigu gyventume keturmatėje erdvėje, darnioje keturmatėje šeimoje, ir savo keturmatei atžalai padovanotume keturmatį konstruktorių, kurio “kaladėlės” būtų aštuoni trimačiai kubai, iš kurių reikėtų sudėlioti vieną didelį keturmatį kubą, tai konstravimo procesas atrodytų maždaug taip:

Iš čia gerai matosi, kaip tam tikra tvarka sudėjus aštuonis trimačius kubus gaunamas teseraktas. Dėmesio: laikykite šį brėžinį vaikams nepasiekiamoje vietoje, jei nenorite, kad jie užsigeistų keturmačio LEGO!

Susiję straipsniai:

• Keturmatė erdvė
• Laikas (kaip ketvirtoji dimensija)

Ši nuotrauka daryta 1994 m. iš NASA šatlo, skrendančio orbitoje aplink Žemę. Plonytė oranžinė linija - Didžioji kinų siena (apie ją plačiau skaitykite šiame AmberSoul straipsnyje). Ar galima tai laikyti įrodymu, kad šis objektas matomas iš kosmoso?

Atsakymas - negalima. Ši “nuotrauka” daryta radaro, kuris siuntė signalus į Žemę ir gaudė grįžtančius tų signalų atspindžius. Siena matoma tik todėl, kad jos paviršius yra lygus, todėl signalas nuo jo atsispindi geriau nei nuo aplinkinių kalnų. Kol kas dar niekas nepadarė tikros nuotraukos, t.y. tokios, kuri atskleistų, kaip atrodo Didžioji siena žiūrint plika akimi.

Per visą astronomijos istoriją tik du astronautai patvirtino regėję Didžiąją sieną savo akimis. Tam reikėjo idealių oro sąlygų, tam tikro saulės šviesos kritimo kampo (kad išryškėtų sienos šešėliai) ir žemos orbitos. Net ir prie tokių palankių sąlygų siena buvo vos įžiūrima. Netgi oro uostų pakilimo takai matėsi geriau nei Didžioji kinų siena.

Taigi atėjo tiesios momentas:

     1. Didžioji kinų siena yra matoma iš kosmoso, bet tik iš nedidelio aukščio ir tik esant ypatingai geroms sąlygoms.
     2. Didžioji kinų siena atrodo kur kas blyškiau už kitus žmogaus statytus objektus, todėl ji nėra vienintelis toks objektas, matomas iš kosmoso.
     3. Didžiosios kinų sienos neįmanoma pamatyti iš Mėnulio.

Pamenu, kaip mokykloje žavėjausi ketvirtojo matavimo egzistavimo galimybe. Mano menkos smegenėlės niekaip negalėjo suvesti galų, kai bandydavau įsivaizduoti keturmatę erdvę. Vieną pamoką mūsų fizikos mokytojas pasakė kažką tokio: “Ir gerai, kad negalite įsivaizduoti. Jei galėtumėte, būtumėte nesveiko proto”. Taigi sveikam protui, o galbūt tik tai proto daliai, kuri atsakinga už objektų vizualizaciją, toks uždavinys yra neįkandamas. Bet ar tai reiškia, kad ketvirtasis matavimas neegzistuoja?

Dar ir kaip egzistuoja. Tiesiog tai yra matematinis dydis, kurio negalima pavaizduoti, bet galima aprašyti, ir netgi atlikti operacijas. Pradėkime nuo to, kad bet kokie matavimai yra tik abstrakčios matematinės sąvokos. Gamtoje niekas nieko nematuoja. Žmogui kažkada prireikė priemonės, kuri leistų nurodyti objekto padėtį erdvėje, ir jis sumąstė išties patogią trimatę koordinačių sistemą, gebančią aprašytą bet kokio taško poziciją - kito taško (koordinačių pradžios) atžvilgiu. Jei, tarkim, užkasėte lobį kažkur futbolo stadione ir nenorite pamiršti tos vietos, jums pakanka pasirinkti koordinačių pradžią (pvz, stadiono centrą) ir užsirašyti tris skaičius: (20, 10, 3), kurie reiškia: “eiti 20 m į rytus, 10 m į šiaurę ir iškasti 3 m gylio duobę”. Šie trys skaičiai vienareikšmiškai nurodo lobio vietą stadione, todėl lobis yra taškas trimatėje erdvėje.

Tačiau trijų koordinačių kartais neužtenka. Įsivaizduokite didelę biblioteką, kurioje daug salių, kiekvienoje salėje daugybė lentynų, kiekvienoje lentynoje keletas eilių, kiekvienoje eilėje sudėtos knygos. Norint nusakyti konkrečios knygos poziciją, reikėtų maždaug tokių instrukcijų: “trečioje salėje, dvyliktoje lentynoje, penktoje eilėje, septyniolikta knyga”. Trumpiau būtų galima užrašyti knygos koordinates: (3, 12, 5, 17). Dabar jau turime keturis matavimus, todėl šiuo atveju knyga yra taškas keturmatėje erdvėje.

Galima prigalvoti panašių pavyzdžių penkiamatei, šešiamatei ir kitokioms erdvėms. Negana to, matematikoje egzistuoja objektai, kurių dimensija yra trupmeninė arba net iracionali (pavyzdžiui, fraktalai). Tik nemėginkite to įsivaizduoti, jei branginate sveiką protą.

Susiję straipsniai:

• Keturmatis kubas
• Laikas (kaip ketvirtoji dimensija)

Didžiausia Saulės sistemos planeta - Jupiteris - visais laikais buvo vienas ryškiausių dangaus taškų (kartu su Saule, Mėnuliu, Venera ir Marsu). Jis, be kita ko, gali pasigirti įspūdinga palydovų kolekcija. Didžiausiuosius: Ganimedą, Kalistą, Ijo ir Europą - dar XVII a. pradžioje pastebėjo Galilėjas Galilėjus, naudodamas savo paties sukonstruotą teleskopą. Jie iki šiol vadinami Galilėjaus palydovais.

Ilgainiui teleskopai tobulėjo, kas leido padidinti žinomų palydovų skaičių iki 13. Galiausiai 1979 m. Voyager 1, praskrisdamas Jupiterį, rado dar tris mažus palydovus. Taigi bendras skaičius pakilo iki 16. Ir jei atsiverstumėt seną gerą 1993 m. “Mokslas ir Visata” leidimą, rastumėte būtent tokius duomenis.

Tačiau šiandien padėtis jau dramatiškai pasikeitusi. 1999-2003 m. Havajuose dirbantys astronomai, naudodami itin jautrius teleskopus, atrado dar 47 Jupiterio palydovus. Taigi dabar jų iš viso yra 63 - daugiau nei bet kurioje kitoje Saulės sistemos planetoje. Daugumos jų skersmuo yra mažesnis nei 10 km, o blyškiausių - vos 1 km. Manoma, kad tokių nykštukų gali būti ir daugiau.

O štai kai kurių didesnių Jupiterio palydovų nuotraukos (mažėjimo tvarka):

Ar kada nors susimąstėte, kur tiksliai galėtų būti Visatos centras? Į šį klausimą galima rasti daug atsakymų. Teisingiausiojo parinkimas priklauso nuo to, koks didelis Tavo Ego. Pradėkime nuo egocentriškiausio - Visatos centras esi Tu. Juk visas pasaulis yra toks, kokį Tu regi, tarsi būtų specialiai Tau sukurtas. Žmonės, įvykiai, garsai, vaizdai ir kiti dirgikliai - visa tai pasiekia Tave ir yra skirta kaip tik Tau, nes Tu esi svarbiausia esybė tame pasaulyje, kurį suvoki savo juslėmis.

Sekanti versija - kuklesniems. Orūs tautiečiai, žinoma, nesupyks, jei pasakysiu, kad pačiame centre stovi Lietuva. Aišku, tokiu atveju reikia laikyti, kad Europa yra mūsų Visata. O su tokiu teiginiu tikrai nesutiktų globalistai.

Taigi judam toliau. Pakelkite akis į dangų: saulė, mėnulis, planetos ir žvaigždės - viskas sukasi aplink mus. Žemė yra Visatos centras. Jei netikite, paskaitykit Šventąjį raštą. Ši tiesa yra žinoma nuo seniausių laikų, ir tik užkietėję eretikai gali ja abejoti.

Deja, XV-XVII a. keletui įtakingų eretikų: Mikalojui Kopernikui, Galilėjui Galilėjui ir Johanui Kepleriui - pavyko įtikinti žmoniją, kad Visatos centras yra Saulė, o aplink ją sukasi visi kiti dangaus kūnai, įskaitant Žemę.

Laikui bėgant, astronomai suprato, kad Saulė tėra eilinė žvaigždė, kuri kartu su milijardais kitų žvaigždžių sukasi Paukščių tako galaktikoje. Be to, buvo atrasta, kad visas kosmosas pilnas tokių ir dar didesnių galaktikų.

Tad kur gi tas “centras”? Visur. Niekur. Tai sutartinė sąvoka. Todėl visai ne klaida Visatos centru laikyti kad ir save … arba žmogų, esantį šalia tavęs.

Koks aukščiausias Žemės taškas? Duosiu keturis atsakymo variantus, bandykite spėti:

    a) Everestas
    b) Džomolungma
    c) Sagarmatha
    d) Čimborasas

Na, gerai jau. Everestas, Džomolungma ir Sagarmatha yra trys skirtingi to paties kalno pavadinimai. Ir jūs, be abejo, nedvejodami atsakysite, kad kaip tik ši viršukalnė yra aukščiausia. O ar patikėtumėt, jeigu teigčiau, kad auščiausias Žemės taškas yra Čimborasas (Ekvadoras, P.Amerika)?

Galima tikėti, galima ne, bet atsakymas iš tiesų priklauso nuo to, kaip matuosime “aukštį”. Everestas tikrai yra aukščiausias taškas virš jūros lygio. Bet jis nėra aukščiausias taškas, matuojant nuo Žemės centro. Pastarojoje kategorijoje jį dviem kilometrais lenkia Čimborasas. Taip yra dėl to, kad Žemė negali pasigirti tobula figūra. Ji yra “storesnė” ties pusiauju, t.y. jos skersmuo ekvatorinėje plokštumoje yra 42.7 km ilgesnis už skresmenį tarp ašigalių. Todėl mūsų mėlynas gaublys šiek tiek primena suplotą kamuolį.

Kadangi Čimborasas yra žymiai arčiau pusiaujo už Everestą, jo absoliutus auštis yra didesnis. Kita vertus, virš jūros lygio Čimborasas pakilęs tik 6267 m, tuo tarpu Everestas - 8844 m.

Šią lygtį tikrai esate matę. Ją dažnai galima pastebėti populiariojoje kultūroje ir netgi “Mokslo vaisių” blog'o viršutiniame kairiajame kampe. Kuo ji tokia ypatinga? Turbūt girdėjote, kad šį sąryšį atrado Albertas Einšteinas. Na, ne visiškai taip. Iš tiesų formulę pirmasis užrašė ne Einšteinas, o Anri Puankarė, kai 1900 m. bandė apskaičiuoti radiacijos ekvivalenčią masę (neklauskit manęs, kas tai yra). Kodėl tuomet visi šį atradimą priskiria Einšteinui? Ogi todėl, kad jis buvo pirmas žmogus, kuris suprato, ką ji reiškia. Tai atsitiko 1905 m.

Tai ką galų gale reiškia ši garsioji lygtis?

Turbūt žinote, kad E yra energija, m - masė, o c - šviesios greitis (~300000000 m/s). Skaitant pažodžiui išeina, kad jei kūno masę padauginsim iš šviesios greičio kvadrato, gausim energiją… Nesiriša? Iš pirmo žvilgsnio tame nėra jokios logikos: tarsi obuolius daugintume iš apelsinų ir gautume marmeladą. Kad būtų paprasčiau suprasti, kas čia parašyta, vietoj c² įstatykime patį skaičių, t.y. šviesos greičio kvadratą: ~90000000000000000. Gausime štai kokį makaroną:

Na štai, kur kas gražiau, tiesa? Dabar matome, kad kūno energija yra proporcinga kūno masei. Jei tiksliau, tai 1 kg kūno masės atitinka 90 milijonų milijardų džaulių energijos. Skamba neblogai. Bet kaip tai suprasti? Pasirodo, visi kūnai: dideli ir maži, judantys ir nejudantys, kieti, skysti ir dujiniai, turi energijos (dar vadinamos rimties energija). Kuo masyvesnis kūnas, tuo daugiau jis turi energijos. Taigi masė nusako materijos energetinį turinį - štai kokią išvadą padarė Einšteinas.

Jei esate pragmatiškas(-a), iškart pagalvosite: na gerai, jeigu visuose kūnuose slypi tiek daug energijos, tai kodėl nepabandžius tą energiją ištraukti ir panaudoti jėgainėse? Gal tuomet ir už elektrą mažiau mokėtume? Esate visiškai teisus(-i). Tai jau yra daroma atominėse elektrinėse. Prie specialių salygų materija anihiliuojama - t.y. dalis jos masės virsta energija. Jei pavyktų pilnai anihiliuoti 1 kg bet kokios medžiagos, išlaisvintume tiek energijos, kiek išsiskiria susprogdinus 20 mln. tonų TNT (trotilo). Žinoma, praktikoje tokio efektyvumo pasiekti neįmanoma (nebent panaudotume antimateriją).

1990 m. kovo 11 d. Lietuvos Tarybų Socialistinė Respublika neteko Tarybų ir Socializmo. Liko tik Lietuvos Respublika, kurioje iki šiol gyvena nuolankusis šio blog'o autorius. Gana greitai Naujosios Respublikos gyventojai patyrė perėjimą nuo komunistinės prie demokratinės visuomenės. Tokia metamorfozė turėjo akivaizdžių privalumų. Vienas jų - žodžio laisvė. Žmonės džiaugėsi galėdami nebaudžiami skleisti savo pažiūras į kairę ir į dešinę.

Tačiau iki pilnos laimės vis dar kažko trūko. Ir čia pasirodė žiniatinklis (kartais klaidingai vadinamas internetu), sudaręs prielaidas antros pakopos metamorfozei - žinių visuomenei. Staiga žmonėms atsivėrė neribotos galimybės realizuoti savo žodžio laisvę. Anksčiau tūlam tautiečiui reikėjo eiti į Seimo aikštę ir prisidėjus megafoną prie lūpų rėkte išrėkti, ką jis galvoja apie Vytautą Landsbergį. Dabar tą patį jis galėjo padaryti neišeidamas iš namų. Keli klaviatūros spustelėjimai - ir tavo mintys iškart pasiekia vis sparčiau augančią internautų auditoriją.

Ši idėja galiausiai materializavosi į žiniatinklio dienynus, kuriuos gimtosios kalbos mylėtojai vadina blog'ais. Šiandien, praėjus lygiai 16 metų mūsų iškovotos laisvės, gimsta blog'as “Mokslo vaisiai”, kurio autorius įsivaizduoja norįs prisidėti prie konstruktyvios ir kryptingos žinių visuomenės raidos, nors iš tiesų tik užmušinėja savo laisvalaikį.

Įdomaus skaitymo!