10 rzeczy, których mogliście nie wiedzieć o fizyce

 O ludzkim ciele wiemy już sporo, ale pewne rzeczy są dla nas nie lada zagadką. Weźmy na przykład zmysł węchu. Jeszcze do niedawna naukowcy byli przekonani, że powonienie działa w oparciu o rozpoznawanie kształtu molekuł, które dostają się do naszego nosa. Ten – w zależności od formy wyłapywanych cząsteczek – miał wysyłać odpowiednie informacje do mózgu, który zajmował się ich interpretacją. Pewnego razu wykonano jednak eksperyment, którego wyniki mocno zachwiały tą teorią. Spreparowano w nim molekuły o tym samym kształcie, jednak różnym składzie. Okazało się, że odczuwane zapachy diametralnie się od siebie różnią. Luca Turin zaproponował więc inny model. Wykorzystuje on efekt tunelowy, czyli zjawisko mechaniki kwantowej, które w tym przypadku polega na przenikaniu wąchanych przez nas cząsteczek przez elektrony i uaktywnianiu odpowiednich receptorów w nosie. My przez ścianę nie przejdziemy, ale elektrony jak widać już mogą...

#9. Na świecie żyją ludzie, którzy „przenieśli” się w czasie

Większość z Was kojarzy zapewne ogólną teorię względności. Ci bardziej uważni na lekcjach fizyki wiedzą też, że kilka lat przed jej opublikowaniem Einstein popełnił inne, zresztą bardzo powiązane dzieło. Była to szczególna teoria względności. Wśród wielu dziwacznych wniosków, do których doszedł nasz zakręcony staruszek, znajduje się między innymi dylatacja czasu. Polega ona na różnicy w pomiarze czasu zjawiska, które obserwowane jest przez dwa przemieszczające się względem siebie układy odniesienia. Nie wdając się zbyt mocno w szczegóły, możemy powiedzieć, że dla obiektów poruszających się z dużymi prędkościami (np. w kosmosie) czas płynie WOLNIEJ (z ziemskiej perspektywy). Powracający z kosmicznych wojaży astronauci są zatem MŁODSI o ułamkowe części sekundy, których by nie zyskali pozostając na Ziemi. Rekordzistą jest rosyjski astronauta, Siergiej Krikalow, który spędzając na pokładzie stacji Mir w sumie 784 dni, „przeniósł się w czasie” o 1/50 sekundy.

#8. Podróżowanie szybsze niż światło jest możliwe

Prędkość światła w próżni jest wartością stałą i wynosi ok. 300 tysięcy kilometrów na sekundę. To sporo, jednak pamiętajmy, że światło podróżuje także w innych materiałach. W wodzie fotony poruszają się już tylko z ⅓ tej prędkości, natomiast w schłodzonym prawie do temperatury zera absolutnego rubidzie – prędkość światła wynosi ok. 17 metrów na sekundę. Spowolnienie fotonów jest rozwiązaniem zagadki świecących reaktorów jądrowych. Zanurzone w ciekłych chłodziwach emitują one cząstki, które podróżują szybciej niż obecne w tym ośrodku światło. Różnica prędkości powoduje, że chłodząca reaktor woda emituje piękne, niebieskie światło, które znane jest pod nazwą promieniowania Czerenkowa.

#7. Ochrona środowiska bywa bardzo kosztowna i... nieekologiczna

Może nie jest to informacja z kategorii nauki, ale wciąż wiąże się z fizyką. Wygląda na to, że Amerykanie tak bardzo umiłowali prawa i wolności obywatelskie, że związane z nimi koszty przestały dla nich odgrywać jakąkolwiek rolę. Na początku lat osiemdziesiątych rząd Stanów Zjednoczonych postanowił zbudować jeden z największych akceleratorów cząstek na świecie. Jak każda nowa technologia tego typu, Superconducting Super Collider wzbudził wśród ludzi sporo kontrowersji. Obawy dotyczyły między innymi wpływu urządzenia na środowisko naturalne. Aby je rozwiać, amerykański Departament Energii wydał w 1988 roku 1,4 mln dolarów na wysłanie swoim obywatelom liczącej 8,8 tys. stron oraz ważącej 12 kg ekspertyzy na ten temat. Prawo wymagało, aby wspomniana opinia dotarła jedynie do osób zainteresowanych, których zgłosiło się nieco ponad 16 tysięcy.

#6. Temperatura zera absolutnego istnieje tylko w teorii

Zero absolutne to po naszemu -273,15 stopni Celsjusza (zero kelwinów). Taka temperatura – mimo że często słyszymy o niej w rozmaitych programach popularnonaukowych – istnieje jednak tylko w teorii. Jej osiągnięcie nie jest możliwe, chociaż niejednokrotnie naukowcy zbliżyli się do tej wartości (w 1999 schłodzono rod do temperatury 0,0000000001 kelwina). Osiągnięcie temperatury zera absolutnego oznaczałoby zatrzymanie ruchu wszystkich cząsteczek układu. Na to nie pozwala natomiast mechanika kwantowa, według której każda cząsteczka musi posiadać jakąś energię. Jej minimalna wartość określana jest mianem energii punktu zerowego, czyli najniższej możliwej energii, jaką może przyjąć dany układ kwantowy.

#5. Widoczną materię wszechświata można zmieścić w jednej kostce cukru

Atomy to w 99,9% pusta przestrzeń. Gdyby ją usunąć, widoczną materię wszechświata można by zmieścić na jednej łyżeczce do herbaty lub w małej kostce cukru. Jej masa wynosiłaby jednak pięć miliardów ton, czyli mniej więcej dziesięć razy więcej niż masa wszystkich ludzi na Ziemi. Tak niezwykłą kondensację materii można zaobserwować w gwiazdach neutronowych, które powstają na skutek wybuchów supernowych.

#4. Nasz wszechświat jest płaski

Wydaje się to odrobinę dziwne, ale nie chodzi tutaj o taką płaskość, którą widzimy patrząc na przykład na kartkę papieru. Dane pochodzące z wysłanej w 2001 roku sondy WMAP utwierdziły naukowców w przekonaniu, że kształt wszechświata spełnia postulaty geometrii euklidesowej, czyli takiej, w której chociażby dwie równoległe linie nigdy się ze sobą nie spotkają. Jeszcze do niedawna nie było to takie oczywiste. Naukowcy prześcigali się w pomysłach na formę wszechświata, proponując między innymi takie kształty jak walec, wstęga Möbiusa czy torus. Gdyby tak było, kosmiczne podróże przypominałyby okrążanie kuli ziemskiej – wyruszając w nie moglibyśmy wrócić do punktu wyjścia poruszając się wyłącznie po linii prostej. Warto jednak zaznaczyć, że tu i ówdzie czasoprzestrzeń ulega pewnym zakrzywieniom, które spowodowane są oddziaływaniem grawitacji. 

#3. Księżyc wcale nie krąży wokół Ziemi

Technicznie rzecz biorąc, oba ciała krążą wokół wspólnego środka ciężkości, który jest położony ok. 1300 kilometrów pod powierzchnią naszej planety. Winowajcą tego stanu jest sama Ziemia, której przydałoby się trochę przytyć (z drugiej strony to nasz satelita mógłby zrzucić trochę na wadze). Obecny stosunek mas Srebrnego Globu i Naszej Staruszki wynosi 1:81, czyli zbyt mało, aby utrzymać Księżyc w ryzach i zmusić go do orbitowania wokół środka naszej planety. Nie byłoby w tym nic złego, gdyby nie to, że taki układ powoduje oddalanie się Księżyca od Ziemi o prawie 4 cm rocznie. Na razie nie ma co panikować, ale za kilka miliardów lat ziemska doba może się znacząco wydłużyć, a morskie pływy wyraźnie osłabnąć.

#2. Orzeszki zawsze wychodzą na wierzch

Zastanawialiście się kiedyś – otwierając na przykład kolejną paczkę swojej ulubionej mieszanki musli – dlaczego największe kawałki zawsze znajdują się u góry? No dobra, Wy może nie, ale kilku facetów w białych kitlach miało najwyraźniej zbyt dużo czasu i rozwiązało tę zagadkę. Doszli oni do wniosku, że odwrotna gradacja zawartości płatków śniadaniowych nie jest przypadkowa i nie wynika tylko z faktu, że mniejsze kawałki prześlizgują się przez szczeliny aż na samo dno opakowania. Według nich, przyczyną tego ułożenia jest transport. Podczas podróży opakowania z żywnością poddawane są różnym wstrząsom, które oddziałują na nie głównie od spodu i sprawiają, że te miarowo podskakują. Przy odpowiedniej częstotliwości takich ruchów większe kawałki (np. orzechy) naszego musli z łatwością przedzierają się ku górze, a tworzące się w ich miejsce luki wypełniane są drobinami. Zjawisko to nazwane zostało efektem orzecha brazylijskiego.

#1. Słońce byłoby równie gorące, gdyby było zbudowane z bananów

Entuzjastów budowy nowej gwiazdy muszę jednak trochę ostudzić, bo mimo że to „możliwe”, Wasze słońce nie pożyłoby zbyt długo i szybko zamieniłoby się w kosmiczną, bananową mrożonkę. Zastanówmy się lepiej, co sprawia, że gwiazdy zaczynają świecić. W dużym uproszczeniu chodzi o ciśnienie, które wytwarza się pod wpływem naporu niebotycznej ilości materii na jądro gwiazdy. Kiedy temperatura jej środka podniesie się do ok. 10 mln stopni Celsjusza, możliwa staje się synteza jądrowa, podczas której wykorzystywany jest wodór. Problem w tym, że gdybyśmy wysłali w kosmos miliardy miliardów miliardów ton bananów, i tak nie miałyby one paliwa do przeprowadzenia reakcji termojądrowej. Nasza bananowa gwiazda szybko by wystygła.