Delta mi!

Połowę tegorocznej Nagrody Nobla z Fizyki otrzymał Roger Penrose za odkrycie, że formowanie się czarnych dziur jest ścisłym przewidywaniem Ogólnej Teorii Względności. Drugą połowę nagrody przyznano Reinhardowi Genzelowi i Andrei Ghez za odkrycie supermasywnego, zwartego obiektu w centrum naszej Galaktyki.

Gdybyśmy chcieli sfotografować Drogę Mleczną z zewnątrz, tak jak fotografujemy inne galaktyki, to musielibyśmy wysłać statek kosmiczny na odległość co najmniej dziesiątek tysięcy lat świetlnych, ponieważ Droga Mleczna ma ponad 100 000 lat świetlnych średnicy. Jednakże po pierwsze nie dysponujemy odpowiednią technologią, a po drugie zdjęcie wysłane z takiej odległości dotarłoby do nas dziesiątki tysięcy lat później, a podróż statku do miejsca wykonania zdjęcia trwałaby znacznie dłużej. Astronomowie badający kształt i strukturę Drogi Mlecznej są więc skazani na obserwacje prowadzone jedynie z jej wnętrza.

Nikogo prawdopodobnie nie dziwi fakt, że gdy wyrzucimy jakiś przedmiot, np. piłkę, to tor jego lotu nie będzie linią prostą, tylko zakrzywi się w stronę Ziemi. Interpretujemy to jako konsekwencję oddziaływania grawitacyjnego między tym obiektem a Ziemią. Większość ludzi wie (aczkolwiek ciągle aktywni są przeciwnicy tej tezy), że Ziemia, tak jak inne planety Układu Słonecznego, krąży po orbicie wokół Słońca. Podobnie satelity krążą wokół Ziemi, która zakrzywia tor ich ruchu, tak samo jak zakrzywia tor lotu piłki...

Gdy na przełomie XV i XVI wieku Krzysztof Kolumb przybijał z kolejnymi wyprawami do wybrzeży Ameryki, był przekonany, że są to wybrzeża Azji. W owych czasach określenie swojej pozycji na ziemskim globie nie było tak trywialnie proste jak dziś, kiedy prawie każdy ma w smartfonie odbiornik zdolny do określania aktualnego położenia z dokładnością do kilku metrów. Być może nie każdy wie, że działanie satelitarnych systemów pozycjonowania oparte jest na teorii względności Einsteina, i to zarówno szczególnej (STW), jak i ogólnej (OTW). Takiego zastosowania swojej teorii nie przewidywał zapewne nawet sam jej odkrywca.

Komitet Noblowski przyznał dziś nagrodę w dziedzinie fizyki za "wkład w zrozumienie ewolucji Wszechświata i miejsca Ziemi w Kosmosie". Połowę nagrody otrzymał James Peebles za "teoretyczne odkrycia w kosmologii fizycznej". Laureatami drugiej połowy nagrody zostali Michel Mayor i Didier Queloz za "odkrycie exoplanety okrążającej gwiazdę typu słonecznego".

Dwie fundamentalne teorie fizyczne: teoria względności i mechanika kwantowa są zaskakujące dla kogoś, kto spotyka się z nimi po raz pierwszy, i pełne są pozornych paradoksów. Są więc wdzięcznym tematem artykułów i książek popularnonaukowych, których powstało już wiele. Książka Andrzeja Dragana pt. "Kwantechizm, czyli klatka na ludzi", mimo że poświęcona jest głównie teorii względności i mechanice kwantowej, nie jest kolejnym wcieleniem standardowych opowieści o paradoksie bliźniąt i dualiźmie korpuskularno-falowym.

Powszechnie znana podręcznikowa odpowiedź na pytanie, ile jest oddziaływań fundamentalnych, brzmi: cztery.

Podróże w kosmos to marzenie większości dzieci i licznej grupy dorosłych (wliczając autora). Niestety, okazję do zrealizowania tych marzeń miała, jak na razie, bardzo nieliczna grupa ludzi, a najdalsze loty załogowe odbyte do tej pory to te z przełomu lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych dwudziestego wieku w ramach programu Apollo, dzięki któremu ludzie kilkukrotnie lądowali na Księżycu. Z kolei najdłuższe pobyty w przestrzeni kosmicznej były udziałem załóg stacji kosmicznych krążących na niskiej orbicie okołoziemskiej (kilkaset km nad jej powierzchnią) i trwały kilka miesięcy...

W poprzednim numerze pisaliśmy o falach niosących moment pędu. Wprowadziliśmy rozróżnienie na spinowy i orbitalny moment pędu. Ten pierwszy jest związany z polaryzacją fali i w związku z tym charakteryzuje tylko fale poprzeczne, dla których występuje zjawisko polaryzacji. Orbitalny moment pędu jest natomiast związany z kształtem frontu falowego i może być niesiony przez każdy rodzaj fali. Teraz zajmiemy się bliżej własnościami fal niosących orbitalny moment pędu.

Fale mogą przenosić pęd i energię. Fala niosąca pęd, oddziałując na obiekt materialny, może mu swój pęd przekazać (czyli zmienić pęd obiektu), a więc będzie działać na niego z pewną siłą (zmiana pędu w czasie to przecież siła). Przykładem takiego zjawiska jest ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego - światło pochłaniane przez obiekt materialny wywiera na niego ciśnienie, przekazując mu swój pęd. Efekt ten, choć mierzalny w laboratorium, w życiu codziennym jest praktycznie niezauważalny, ale ciśnienie wywierane na obiekty materialne, na przykład przez fale dźwiękowe, może być naprawdę duże...

5 września 1917 roku, śmierć 45 letniego Mariana Smoluchowskiego przerwała nagle jego błyskotliwą działalność naukową, obejmującą wiele dziedzin fizyki. Marian Smoluchowski jest uważany za jednego z najwybitniejszych polskich fizyków (przez niektórych za najwybitniejszego) i jednego z najpoważniejszych polskich kandydatów do Nagrody Nobla, na otrzymanie której szanse przekreśliła przedwczesna śmierć.

Popularna ostatnio zabawka tzw. fidget spinner świetnie nadaje się do obserwacji zasady zachowania momentu pędu w praktyce. Budowa tej zabawki jest bardzo prosta: jej centralnym elementem jest łożysko, wokół którego obraca się płaski element, najczęściej trójramienny, ale występujący również w innych kształtach.

Od 19 listopada 2016 do 19 lutego 2017 można w Warszawie przy ulicy Mińskiej 65 zwiedzić Kosmiczną Wystawę - GATEWAY TO SPACE EXHIBITION. W obszernej hali zgromadzono różne rodzaje eksponatów związanych z historią eksploracji kosmosu.

Dwieście lat temu główną osią sporu o naturę światła była kwestia, czy światło jest strumieniem cząstek, czy falą. Według dzisiejszego poglądu oba te wyobrażenia nie stoją ze sobą w sprzeczności i mieszczą się w ramach jednego wspólnego opisu dostarczanego przez elektrodynamikę kwantową. Na początku XIX wieku, nie łączono jeszcze światła ze zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi.

Mechanika klasyczna opisuje dynamikę zarówno małych układów mechanicznych zbudowanych z ciężarków, dźwigni i sprężynek, jak i całego Układu Słonecznego, za pomocą kilku praw sformułowanych pierwszy raz przez Newtona pod koniec XVII wieku. Cały XVIII wiek to intensywny rozwój metod matematycznych inspirowanych mechaniką Newtona, pozwalających na coraz prostszy opis mechaniki i coraz efektywniejsze metody rozwiązywania równań opisujących układy mechaniczne. Sukces mechaniki klasycznej sprawił, że na początku XIX wieku niektórzy, jak cytowany przez G. Łukaszewicza Laplace, uwierzyli, że cały świat da się opisać prostymi, deterministycznymi prawami.

Jak wygląda ruch dwóch punktów materialnych podlegających prawom klasycznej dynamiki Newtona i przyciągających się zgodnie z newtonowskim prawem powszechnego ciążenia? Odpowiedź jest stosunkowo prosta i bardzo elegancka...

7 października 2135 roku Księżyc na 4 minuty i 43 sekundy przesłoni Słońce i większość terytorium naszego kraju na chwilę ogarnie ciemność. Wcześniej zdarzą się zaćmienia częściowe. Wszystkich zaćmień Słońca, widocznych w różnych częściach świata, będą w bieżącym tysiącleciu setki i szczegółowy przebieg każdego z nich można przewidzieć na kilkaset lat do przodu. Jak to się dzieje, że potrafimy tak precyzyjnie te zjawiska przewidywać?

Kiedy znajdujemy się w nowym, nieznanym towarzystwie, często przychodzi nam odpowiadać na pytanie „Czym się zajmujesz?”. Pierwsza spontaniczna reakcja na odpowiedź autora „Jestem fizykiem teoretykiem” najczęściej brzmi „Nienawidziłam fizyki w szkole i nigdy jej nie rozumiałam”, ale dla podtrzymania rozmowy pada często pytanie „A na czym polega twoja praca?”. Odpowiedź techniczno-operacyjna brzmi: „Czytam artykuły i książki, uczestniczę w seminariach i konferencjach, robię obliczenia na kartce i komputerze i piszę artykuły do czasopism naukowych”.

Kiedy podrzucamy piłkę do góry, to przyciąganie grawitacyjne zawsze ją zawraca. Im mocniej ją podrzucimy -- czyli im większą nadamy jej energię -- tym wyżej poleci, zanim zawróci. Ale czy zawsze zawróci?

Czy człowiek o racjonalnym nastawieniu do świata powinien się irytować w kinie, oglądając film, w którym bohaterowie podróżują w czasie (w tempie różnym od 60 minut na godzinę), pojazdy kosmiczne przemierzają w jednej chwili dystanse rzędu lat świetlnych, a wideorozmowy z osobami znajdującymi się na drugim końcu galaktyki odbywają się bez opóźnień?