Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009. - PowerPoint PPT Presentation

slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009. PowerPoint Presentation
Download Presentation
Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009.

play fullscreen
1 / 84
Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009.
144 Views
Download Presentation
zofia
Download Presentation

Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Izlaganje prof. dr Pavla Kaluđerčića na plenarnoj sesiji "infoteha" 2009 Jahorina, mart, 2009.

  2. Infoteh 2009 Plenarna sesija Sačekati dok se ne formira slika i ne prestane muzika Porijeklo i sudbina univerzuma (posvećeno godini astronomije)

  3. Literatura 1. Albert Einstein: Moja teorija (1919) 2. George Gamov: One, Two, Three.... to infinity (1947) 3. Robert Havemann: Dialektik ohne Dogma (1968) 4. Stephen Hocking: - A Brief History Of Time (1990) - The Universe in a nutshell (2001) - The Theory of Everything (2004) Navedeni autori su u XX vijeku značajno doprinijeli objašnjenju kosmosa.

  4. Nekoliko riječio o svakom od pomenuta četiri autora

  5. Albert Einstein Njemački Jevrej, rođen u Ulmu, studirao u Cirihu, radio u Bernu, Berlinu i Cirihu. 1933. godine emigrirao u SAD. Poštovalac djela Tesle i Pupina. Ajnštain u posjeti (1933) kod već ostarijeloga Pupina. Objavio Posebnu (1905.) i Opštu (1915.) teoriju relativiteta. Kao Jevrej u Njemačkoj, a kao pacifista, u SAD-u, cijeli život bio je praćen prvo od nacista, a onda od CIA-e i FBI-a. U toku II Svjetskog rata nije bio uključen u program za izradu prve atomske bombe “Manheten”. Našao vezu između mase i energije (1905.) E = mc2. Korigovao Njutnov zakon gravitacije (1915.) Definisao Prostor-vrijeme. 1921. godine dobio jeNobelovu nagraduza doprinos razvoju kvantne fizike (za rad foto-električni efekat), iako do kraja života nije prihvatio njene osnovne postulate I ostao privržen klasičnoj mehanici Njutna.

  6. Klasična ili kvantna mehanika?

  7. Njutn Klasična mehanika U klasičnoj mehanici ako se zna položaj i brzina tijela u trenutku “t”, onda se na osnovu Njutnovih zakona mehanike položaj i brzina toga tijela mogu izračunati u bilo kom trenutku t1>t.

  8. Hajzenberg Kvantna mehanika U kvantnoj mehanici važi princip neodređenosti koji kaže: Položaj i brzina neke čestice ne mogu se odrediti tačno. Što se tačnije mjeri položaj, greška u određivanju brzine je veća, i obrnuto. Računati se može samo sa vjerovatnoćama položaja odnosno brzine čestice. Ajnštajni nije ovo do kraja života prihvatio. Ajnštajn Bog nije kockar, ne igra se kockicama.

  9. George Gamov Ruski Jevrej – fizičar pobjegao u drugom pokušaju iz SSSR-a 1933. 1932. nije uspio da sa suprugom u kajaku prevesla; Crno more (250 km), Uspjeo je 1933. Preveslao je u kajaku: Sjeverno more od Murmanska do Norveške obale (170 km). 1934. godine nastanio se u SAD-u. University of GötingenNiels Bohr InstituteCavendish LaboratoryThe George Washington UniversityUniversity og California, BerkeleyUniversitiy of Colorado Bio je profesor na na više poznatih svjetskih univerziteta. 1940. godine dobio je: Nobelovu nagradu za Fiziku za doprinos objašnjenju porijekla kosmosa. Napisao je više knjiga o kosmosu: The Birth and Death of the Sun (1940) The Biography of the Earth (1941)..... One, Two, Three...Infinity (1947) Prevedeno kod nas kao: Jedan, dva tri ..... do beskonačnosti Umro je 1968. godine U SAD-u (Colorado) U ovoj knjizi pokušao je da na jednostavan način prezentira široj publici probleme sa kojima se savremena nauka, pa tako i kosmologija, susreće.

  10. Robert Havemann Njemački Jevrejin, naučnik, filozof i antifašista. Direktor “Maks Plank” Instituta do 1939. Logoraš u Dahau do 1945. Direktor “Maks Plank” instituta od 1945. do 1950. Zbog protesta protiv američkih nuklearnih proba ostaje bez posla. Prelazi u DDR. Zbog kritike DDR režima ostaje ponovo bez posla. U kućnom je zatvoru do 1965. gdje je napisao knjigu “Dialektika bez Dogme” u kojoj, pored filozofskih pitanja, (etika, moral) razmatra i porijeklo sudbinu univerzuma. Od 1968. drži predavanja sa tom temom na Evropskim univerzitetima. Prepuna sala na predavanju na ETH u Cirihu 1969. godine Umire 1984. godine u Istočnom Berlinu preživljavajući od pomoći iz SRNJ koju je dobijao kao bivši KZ logoraš. Havemann u polemici sa slušaocima u Zuerichu

  11. Drži katedru za matematiku u Kembridžu Stiven Hoking Boluje od amiotrofičke lateralne skleroze Otkazali su mu svi motorni centri. Vezan je za kolica. Ne može da govori pa koristi računar i sintisajzer govora. Knjiga “A Brief History Of Time” štampana je u nekoliko stotina miliona primjeraka. I danas je aktivan, drži predavanja ide na kongrese, piše knjige objavljuje radove u časopisima, duhovit. Predložio je da u jednom SF filmu igra poker sa Njutnom i Ajnštajnom a da mu u krilu sjedi Merlin Monro.

  12. Istorijat Kako se došlo do današnjih saznanja

  13. Od praistorije do stare Grčke Pitanja i odgovori o porijeklu Vasione bila su, i dugo ostala, u domenu religije. Nastanak svijeta, ljudi su, ne znajući za drugo rješenje, prepustili bogovima. U drevnom Vavilonu smatrali su da je zemlja ogromna planina koja izranja iz mora a pokrivena je nebeskim svodom. Sunce ulazi svakoga dana na jedna vrata a izlazi na druga. Drugi model koji je došao iz Indije pretpostavlja je da je zemlja ploča koja se nalazi na leđima dvanaest gigantskih kornjača. Kada se neka od njih malo pomjeri – na zemlji dođe do zemljotresa. Tek su stari Grci počeli da razmišljaju koliko toliko razumno. Aristotel je prvi zaključio da je zemlja okrugla na osnovu sjene zemlje na mjesecu pri pomračenju mjeseca. Na isti zaključak su ga navela i posmatranja zvijezde sjevernjače kao i dolazak brodova sa dalekih putovanja.Smatrao je da zemlja postoji oduvjek i da će vjećno postojati. Nije prihvataouticaj bogova u stvaranju kosmosa. Eratosten je mjereći sjenke dva identična štapa u isto vrijeme u Aleksandriji i Asuanu izračunao prečnik zemlje – za ono vrijeme izuzetno tačno. Ptolomej (I vijek) je otkrio pet planeta (osim zemlje), izdjelio je kosmos na zone (poslednja je bila predviđena za raj i pakao), zemlju je postavio u centar kosmosa oko koga se sve okreće po pravilnim koncentričnim krugovima.

  14. Ptolomejev plenatarni sistem Sunce Zemlja u centru svemira? Ptolomej očito nije imao predstavu o veličini pojedinih nebeskih tijela kada je definisao njegov model svemira.

  15. Sirius je nama najbliža zvijezda udaljena 8.6 svjetlosnih godina od sunca. sunce Jupiter je veličine jednoga piksla – ne vidi se. Zemlja se u ovoj razmjeri ne može prikazati.

  16. Antares je petnaesta po redu najsjajnija zvijezda na nebu. Od nas je udaljena više od 1000 svjetlosnih godina. Sunce je veličine jednoga piksla Jupiter se više ne vidi

  17. Izgubljeni u svemiru Zemlja koju je 2004. god. Snimio svemirski brod “Cassini-Juygens”,kada se nalazio blizu Saturnovih prstenova. zemlja

  18. Srednji vijek i hrišćanske komplikacije Do XV vijeka crkva je u Evropi bila jedini pokrovitelj nauke. Naučnici su često bili sveštenici koji su bez oklijevanja podržavali Ptolomejev geocentrični sistem. Ako se neko i drznuo pa mislio drugačije – najčešće bi završavao na lomači. U drugoj polovici XV vijeka dogodilo se nekoliko presudnih događaja - reformacija katoličke crkve, - pojava štampane riječi, - otkriće Amerike. Nakon reformacije u sjevernoj Evropi, gdje je uticaj Martina Lutera bio najveći, neki su se usudili da misle sopstvenom glavom. Poljski sveštenik Nikola Kopernik, iako katolik, bio je među prvima. Sredinom XVI vijeka, kada se konačno uvjerio da geocentrični sistem nije idealan probno je, prvo anonimno, lansirao heliocentrični sistem. Začudo Vatikan nije reagovao. Njegov tekst je počeo kružiti Evropom i Kopernik ga je onda i potpisao. Vatikan i dalje nije reagovao, očito ga nije uzeo dovoljno ozbiljno. Katolička crkva ostala je na sreću, nezainteresovana. Ali širom Evrope ispoljen je veliki interes za Heliocentrični sistem. Duh je bio “pušten iz boce.”

  19. Početak novog doba Astronom (a uz to i astrolog) na dvoru danskog kralja Tiho Brahe noćima je osmatrao nebo, pratio i bilježio veoma primitivnim sredstvima putanje planeta i položaje zvijezda. Jedini instrument kojim je raspolagao bile su njegove oči i drveni sekstant. Nije bio vičan teoriji pa nije znao iskoristiti rezultate koje je dobio ali je bio veliki majstor u mjerenjima. Danskom kralju je pravio hooskope.

  20. Johan Köpler Istovremeno, njemački astronom Johan Köpler, pokušavao je u Praguda teoretski potvrdi Kopernikovu heliocentričnu ideju. U nedostatku eksperimentalnih rezultata, kako bi mogao da provjeri svoju teoriju, obratio se Brahe-u, koji je u međuvremenu izgubio svoj položaj na danskom dvoru i prešao u Prag, za pomoć. Pouzdano se zna da Köpler i Brahe nisu bili u dobrim odnosima. Međutim, i pored toga provodili su mnogo vremena zajedno. I kao rezultat toga, nakon Brahe-ove smrti 1609, Koepler je, koristeći rezultate Brahe-a u posmatranju putanje Marsa (što mu je Brahe dozvolio), objavio svoju teoriju o eliptičnim putanjama planeta kao i zakonima njihovog kretanja. Slaganje sa mjerenjima je bilo presudno da je ovo tumačenje bilo prihvaćeno. Objašnjenje zašto je tako je od Köplera izostalo.

  21. Keplerovi zakoni I Köplerov zakon II Köplerov zakon III Köplerov akon T12 : T22 = R13 : R23

  22. G a l i l e j Galileo Galilej (1564 – 1642) predavao je matematiku na Univerzitetu u Padovi Stiven Hoking ga smatra ocem moderne nauke Konstruisao je prvi astronomski teleskop 1609. (uvećanje 30 puta) Uređivao je naučni časopis “Nebeski glasnik” Kada je svoj primitivni astronomski teleskop okrenuo ka nebu ugledao je Saturn i njegovih pet satelita koji su se kretali oko njega. To ga je uvjerilo u tačnost Kopernikove ideje. Objavio je to u svom časopisu. Crkva je ovaj puta odmah intervenisala. Bio im je na “dohvat ruke”. Imao je izbor između distanciranja od njegovih stavova i lomače. Odabrao je ono prvo. Bio je uporan, sačekao je da umre Papa i da na njegovo mjesto dođe drugi koji je bio Galilejev prijatelj. On mu je 1623. dozvolio da objavi svoje stavove paralelno pored postojećih – Ptolomejevih. Papa je uz to insistirao da u rad unese izjavu da način postanka vasione i kao i sile koje “drže” planete i zvijezde na njihovim putanjama nisu u ljudskoj nego isključivo Božijoj nadležnosti. Ubrzo zatim je od njega ponovo zatraženo da se odrekne od svoga učenja – što je i učinio. Umro je u kućnom zatvoru.

  23. I s a k N e w t o n 1687. godine Englez Isak Njutn objavio je (po nagovoru Haleja) kapitalno djelo: Naturalis Principia Mathematica koje se do danas smatra jednim od najznačajnijim djela u fizici. Priču, se do epohalnog otkrića gravitacione sile i zakona došao kada mu je jabuka pala na glavu dok je razmišljao o tom problemu Njutn nikada nije potvrdio. Prilike u Engleskoj za razvoj nauke bile su tada mnogo povoljnije nego na kontinentu jer je njihov kralj Henrik VIII, da bi mogao da mijenja žene, raskinuo veze sa Vatikanom. Osnovao je vlastitu crkvu – anglikansku koja se održala sve do danas. Njutn je pokazao da za sva nebeska tijela važi isti zakon - Zakon gravitacije. Definisao, ali nije objasnio, prvu (od danas 4 poznate) prirodnu silu – gravitacionu. Otkrio je zakone klasične mehanike, kao i neke zakone optike. U Njutnovom modelu kosmosa bilo je i grešaka (putanja Merkura) koje će tek dva vijeka kasnije da koriguje Albert Ajnštajn u njegovoj Opštoj teoriji relativiteta. Njutn je bio vjernik i nije se upuštao u nastanak svemira. Po njemu svemir je statičan, beskonačan, vjeöan i odvojen od vremena. Postojao je oduvijek i postojaće zauvijek. Crkva je prvi puta priznala zakon gravitacije i nakon skoro XV vijekova napustila Ptolomejev model..

  24. Njutnov model vremna i prostora (kako ga slikovito vidi Stiven Hoking) vrijeme

  25. Kontroverze sa zakonom o gravitaciji Protivnici nove teorije bili su svjesni da Njutnovi zakoni sjajno opisuju kretanje planeta (osim malih grešaka kod Merkura), ali su tražili objašnjenje i za dvije pojave koje neminovno slijede iz njegovih pretpostavki i jednačina.To su: - zašto se svemir uslijed gravitacione sile ne uruši u jednu tačku? te, - zašto u beskonačnom i vječnom svemiru cijelo nebo nije pokriveno zvijezdama? Njutn je imao spremne odgovore: - pošto je svemir beskonačan to nema tačke u njemu prema kojoj bi se mogao početi urušavati, odnosno: - “tamna materija” koja se nalazi u svemiru,a koju ne vidimo, održava dio neba noću zatamnjenim. Ova objašnjenja ne mogu zadovoljiti današnja saznanja u ovoj oblasti

  26. Maxwell i Michelson Nakon Njutna interes za ispitivanje vasione je opao. Kapitalističko društvo tragalo je za izvorima energije i konstrukcijom mašina koje će odmijeniti ljudski i konjski rad. Pronađena je parna mašina, kasnije električni i motori sa unutrašnjim sagorijevanjem. Sve ove tehničke pronalaske omogućili su naučnici fizičari i hemičari baveći se termodinamikom, naukom o elektricitetu, mehanikom fluida.... Sredinom XIX vijeka engleski fizičar Đorđ Maksvel, oslanjajući se na radove Faradeja Ampera, Volte, Galvanija, Culona, Ersteda... otkrio je i kvantitativno definisao drugo fizičko polje (pored gravitacionog) i drugu prirodnu silu - Elektromagnetnu. Maksvel je dokazao i elektromagnetnu prirodu svjetlosti i njen talasni karakter. Da bi objasnio prostiranje talasa svjetlosti kroz kosmos, praveći analogiju sa prostiranjem akustičnih talasa, uveo je proizvoljno pojam Etra kojim je kosmos ispunjen. Američki fizičar Majklson pokušao je krajem XIX vijeka izmjeriti brzinu kojom se zemlja kreće kroz etar mjereći brzinu svjetlosti kada se zemlja približava, odnosno udaljava od sunca. Sa iznenađenjem je konstatovao da zemlja miruje jer je brzina svjetlosti bila ista nepromjenjiva i konstantna. Na sreću, svijet se nije vratio dvije hiljade godina u nazad i aktivirao ponovo Ptolomejev geocentrični sistem nego je usvojena nova fizička konstanta – brzina svjetlosti C.

  27. XX vijek Prodor u mikro i makro kosmos

  28. Lorentz i Einstein Saznanje da je brzina svjetlosti prirodna konstanta zahtijevala je određene korekcije Njutnovih zakona mehanike. Holandski fizičar Lorentz našao je te korekcije danas poznate kao Lorencove transformacije: Za “ovozemaljske” brzine ove korekcije ne utiču bitno na rezultate u klasičnoj mehanici pa su Njutnovi zakoni ostali i dalje do današnjeg dana u upotrebi. Ajnštajn je koristeći ove transformacije došao do njegove poznate relacije: E = mc2 i 1905. godine definisao “Teoriju relativiteta”. Ajnštajn i Lorenc

  29. Početkom 20 vijeka nauka se “seli” iz Velike Britanije u Austriju i Njemačku. Plank, Hajzenberg, Ajnštajn, Šredinger... svojim radovima ozbiljno su uzdrmali temelje klasične fizike. Alber Ajnštajn je (1905.) objavio “Posebnu teoriju relativiteta” , utvrdio relativnost vremena i prostora, i našao vezu između mase i energije (E = mc2). Deset godina kasnije (1915.) “ Opštom teorijom relativiteta” postavio je temelje moderne astronomije i definisao četverodimenzionalni prostor – vrijeme.

  30. Plank i Ajnštajn(1905), te Hajzenberg, i Šredinger (1925) postavili su temelje kvantne fizike i tako otvorili put izučavanja mikrokosmosa, to jest atoma i njegove strukture. Otkrivene su još dvije prirodne sile – slaba i jaka nuklearna sila. Sve do šezdesetih godina XX vijeka najpoznatiji svjetski naučnici na zapadu (Fermi, Dirak, Šredinger, Pauli, Openheimer, Nils Bor.... i na istoku (Saharov...) angažovani su za potrebe vojne industrije.

  31. Ajnštajnov model univerzuma Opšta teorija relativiteta Opšta teorija relativiteta (1915.) definiše kosmos u četiri dimenzije: tri prostorne i jedna vremenska, međusobno povezane u “Prostor-Vrijeme” Rješenja jednačina opšte teorije relativiteta ukazuju da: 1. prostor – vrijeme se deformiše (krivi) u blizini masa pa do privlačenja masa dolazi zbog deformisanja prostora. Hockingova ilustracija prostor-vremena 2. Kosmos ne može biti statičan nego se mora nalazi ili u fazi širenja ili sažimanja. Naučna javnost je sa nevjericom primila ove rezultate, posebno zato što ih nije bilo moguće eksperimentalno provjeriti, osim putanje Merkura koja se sada mogla izračunati potpuno tačno. Ni Ajnštajn dugo nije vjerovao da kosmos nije statičan. Eksperimentalna potvrda Ajnštajnovih rezultata uslijedila su tek kasnije od 1921. do 1944.

  32. Riječ, dvije o četvrtoj prostornoj dimenziji - vremenu Do danas ne postoji tačna definicija šta je to vrijeme. Mi smo nekako “uronjeni u vrijeme” i vjerovatno zato ne možemo da ga opišemo, odnosno pri pokušaju da ga opišemo nailazimo na niz poteškoća. Na primjer: 1. Jezička poteškoća - riječ vrijeme ne znači ništa. 2. Vrijeme ne djeluje ni na jedno od naših čula – nedostaje nam “senzor” vremena. 3. Vremena se ne možemo “osloboditi”. Ono djeluje na nas i kada se ništa ne događa. 4. Vrijeme često zamjenjujemo događajima koji se dešavaju u njemu Mnogi filozofi i naučnici postavljali su niz pitanja u vezi sa vremenom. • Postoji li više vrsta vremena ili je samo jedno? • Protiče li vrijeme uvijek na isti način i istom brzinom? • Da li je vrijeme subjektivna ili objektivna kategorija? • Ima li svoj početak i kraj? • Može li vrijeme teči i u obratnom smjeru? • Možemo li upravljati vremenom? • Da li je vrijeme unutar čovjeka ili van njega? • Itd., itd. mnogo pitanja i ni jednog odgovora.

  33. Eksperimentalni dokazi Ajnštajnovih teorija Atomska eksplozija izvedena u pustinji Nevada 1944. godine bio je dokaz Ajnštajnove relacije između mase i energije. Fisiona bomba, bazirana na raspadu Urana 238, oslobodila je energiju ravnu defektu mase u tom procesu. Zbog atomske bombe mnogi pacifisti su zamjerali Ajnštajnu što je on to omogućio. Odgovorio im je da je on u istoj mjeri kriv za to koliko je Njutn kriv za pad bilo koga aviona. Nakon bombi na Hirošimu i Nagasaki postao je okorjeli pacifista. Na dokaz o zakrivljenosti prostor – vremena čekalo se do prvog pomračenja sunca 1921. godine. Ukoliko je moja teorija relativnosti tačna jedna zvijezda, koja se nalazi iza sunca, treba da bude vidljiva ako sunce svojom masom iskrivljuje prostor – vrijeme tvrdio je Ajnštajn. Grupa britanskih astronoma otputovala je u Južnu Afriku (tamo je pomračenje bilo potpuno) gdje je 1921. snimila pomenutu Zvijezdu. Rezultat je u potpunosti bio saglasan sa teretskim predviđanjima Ajnštajna.

  34. Kada, i kako je vasiona nastala ? Grčka filozofska škola nije prihvatala božanski uticaj u stvaranju svijeta. Oni su smatrali da svijet postoji od vajkada, da će uvijek postojati, da je zemlja u centru svemira i statična, a da civilizaciju povremeno velike katastrofe vraćaju stalno na početak. U monoteističkim religijama (judaizam, hrišćanstvo, islam) vasiona je stvorena Božijom voljom i to ne tako davno, prema Starom zavjetu prije nekih desetak hiljada godina. Model statične i vječne, vasione zadržao se do 30-tih godina XX vijeka iako je Ajnštajnova Opšta teorija relativiteta (1915) ukazivala na to da je vasiona dinamična (širi se ili sažima) a to saznanje neminovno je nametao pitanje: Od kada, od čega i kako je vasiona začeta. Ajnštajn je dinamičnu vasionu smatrao njegovom greškom i da bi to ispravio u jednačine Opšte teorije relativiteta uveo je, bez argumenata i objašnjenja, anti-gravitacionu “kosmološku konstantu”. O tome, kako je, kada, i da li je vasiona u prošlosti nastala razmišljali su mnogi pa i katolički astronomi. Jedan među njima bio je i belgijski jezuita Antoan Lemetr, direktor astronomske opservatorije u Vatikanu. On je u Anštajnovoj teoriji vidio šansu da ponovo aktualizuje biblijski opis nastanka svijeta. Prihvatio je Opštu teoriju relativiteta, i ideju dinamičkog kosmosa koji se širi. Zaključio je: kosmos u prošlosti bio manji pa je morao biti začet u dalekoj prošlosti iz jednog, kako ga je on nazvao, PRA-ATOMA.

  35. Fridmanovi modeli Osim Lemetra, ruski fizičar Aleksandar Fridman bio je jedini spreman da Ajnštajnovu opštu teoriju relativiteta bezrezervno prihvati i tako pokuša teoretski odrediti trenutak nastanka vasione.. Ajnštajnove jednačine koje definišu prostor – vrijeme veoma su komplikovane i ne može se naći opšte rješenje. Da bi dobio neko rješenje Fridman je napravio pretpostavke za koje nije imao eksperimentalne dokaze. To su: - vasiona je identična (simetrična) ma u kom pravcu je posmatrali, i - ova pretpostavka važi bez obzira iz koje tačke posmatramo vasionu. Rješenja koja je dobio (1921.) potvrdila su da vasiona nije statična. Pri tome, u zavisnosti od početnih i graničnih uslova mogući scenariji su: • Brzina širenja vasione opada, širenje se nakon nekog vremena zaustavlja i nakon toga počinje faza njenog sažimanja. • Brzina širenja je konstantna (ili se povećava) i vasiona će nastaviti da se širi ili će zadržati sadašnje stanje. Koji od ova dva scenarija će da nastupi zavisi od ukupne mase koja se nalazi u vasioni. Pitanje na koje se i danas traži odgovor je prema tome: Kolika je ukupna masa u svemiru, vidimo li mi sva nebeska tijela u kosmosu, ili drugim riječima- kolika je ukupna masa kosmosa?

  36. Crna materija u vasioni Prema današnjih saznanjima mi vidimo samo nekoliko procenata od ukupne mase koja bi se morala nalaziti u svemiru. Do ovoga saznanja se došlo upoređujući putanje nebeskih tijela (zvijezda, planeta, pa i cijelih galaksija), sa teoretski izračunatim putanjama. Priroda ostale mase u svemiru može se samo pretpostaviti. Najvjerovatnije su to “rojevi” neutrina – čestica male mase a velike energije koji nastaju pri termo-nuklearnim reakcijama a koje se stalno dešavaju u svemiru. Neutrino zbog velike energije prolazi i kroz najveće prepreke (kroz zemaljsku kuglu, na primjer) pa se ne može direktno registrovati nego samo posredno po tragu koji ostavljaju za sobom. Na nekoliko mjesta na zemlji u napuštenim rudnicima duboko pod zemljom postavljeni su “lovci” koji su registrovali prolaze neutrina koji su došli iz kosmosa.

  37. Edvin Habl Američki astronom Edvin Habl imao je sreću pa je u godinama nakon Prvog svjetskog rata dobio poziciju u tada najmodernijoj astronomskoj laboratoriji. Neometan mogao je noćima da posmatra nebo, bilježi i sistematizuje dobijene rezultate. Prvi rezultat do koga je došao 1924. godine bilo je otkriće novih galaksija (pored našeg “Mlječnog puta”). Tadašnjim sredstvima otkrio ih je još deset. Zemlja Mliječni put Spiralna sferna i eliptična galaksija Nastavio je da radi mjereći (posredno) udaljenost pojedinih zvijezda i galaksija kao i njihov sastav. Za određivanje sastava zvijezda koristio je tada već poznatu spektralnu analitičku metodu: Plamenu fotometriju. Emisioni spektri elemenata na zemlji bili su tada već poznati (nešta slično bar kodu koji ima svaki proizvod danas u prodavnici). Habl je ustanovio da je većina nebeskih tijela sastavljena od vodonika i helijuma. Primjer emisionog spektra

  38. Doplerov efekat Poredeći spektre pojedinih elemenata snimljenih na zemlji, i onih dobijene iz svjetlosti Zvijezda, ustanovio je uvijek istu razliku. Karakteristične linije spektra zvijezda bile su pomjerene u odnosu na one koje su mjerene na zemlji i to uvijek prema crvenom dijelu spektra. Habl se prisjetio njemačkog fizičara Dopplera koji se bavio akustikom i koji je otkrio efekat koji je po njemu dobio i ime – Dopplerov efekat. Efekat se sastoji u tome da se posmatraču koji stoji frekvencija zvučnog izvora koji se kreće prema njemu čini višom odnosno nižom ako se udaljuje. Kako je ovaj efekat karakterističan za svako talasno kretanje, i kako je Maksvel ustanovio da je svjetlost elektromagnetni talas, to Doplerov efekat važi i za svjetlost. S obzirom da su sve spektralne linije izmerene u kosmosu bile pomjerene ka crvenom dijelu spektra (nižim frekvencijama) jedini ispravan zaključak iz ovih mjerenja bioje: SVEMIR SE ŠIRI!!!

  39. Poljedice saznanja o širenju svemira Hablova potvrda da se svemir širi predstavljala je veliku intelektualnu revoluciju XX vijeka. Sada je sve je ukazivalo na to da je morao postojao trenutak kada je vasiona bila beskonačno mala a samim tim beskonačne gustine. Taj trenutak nazvan je VELIKIM PRASKOM. Sve šta je bilo prije toga, ako je uopšte bilo događaja, ne može da utiče na događanja poslije. I vrijeme, u smislu kako ga danas definišemo i doživljavamo, počelo je sa Velikim praskom. U modelu statičkog svemira početak toka vremena morao je biti nametnut od nekoga spolja. Katolička crkva je prihvatila model Velikog praska. Taj scenarijo se nekako uklapao u starozavjetni opis nastanka svijeta. Jer svemir koji je nastao i širi se ne isključuje TVORCA ali mu bitno ograničava trenutak i vrijeme u kome mora da obavi njegov posao. Za razliku od Vatikana, naučnici su bili skeptični. Dokazano je da se svemir širi, ali kako je sve to počelo? O tome nema nikakvih dokaza. Ajnštajnova teorija relativnosti opisuje makro-svijet detaljno i precizno ali kada se on smanji i pređe u mikro-svijet, Ajnštajnove relacije više ne važe jer se prelazi u domen kvantne fizike koja nije uključena u Ajnštajnovu opštu teoriju relativiteta. Konačno, problem je i u tome što je trenutak t = 0, trenutak Velikog praska, u Ajnštajnovim relacijama singularitet kada prestaju da važe svi prirodni zakoni. Ni Ajnštajn nije vjerovao u teoriju Velikog praska. Ali kada je Lemetr 1929. na jednoj konferenciji u Kaliforniji (na kojoj su bii prisutni Ajnštajn i Habl) izložio njegove rezultate i nagovjestio mogućnost postojanja Velikog praska, Ajnštajn je ustao, čestitato kolegi i pred svima izjavio: Kosmološka konstanta je moja najveća životna zabluda.

  40. Dokaz o postojanju "Velikog praska" Šezdesetih godina porastao je interes za istraživanje kosmosa. Definitivan eksperimentalni dokaz postojanja “velikog praska” dobijen je tek 1965. godine sasvim slučajno. Razvijani su telekomunikacioni sistemi za vezu sa satelitima. Penzijas i Wilson iz Nju Džersija razvijali su mikrotalasnu antenu za potrebe telekomunikacija sa satelitima. Sa druge strane, astro-fizičari u pokušaju da dokažu da je kosmos nastao u jednom trenutku daleke prošlosti pokušavali su da dobiju eksperimentalnu potvrdu za ovu tvrdnju. Negdje daleko od nas u svemiru morali su ostati neki tragovi toga velikog praska. Teorija je ukazivala na temperaturu od nekoliko Kelvina koja je morala zaostati u vasioni – ako je Velikog praska bilo. Dik i Pibls razvijali su mikrotalasnu antenu ne bi li izmjerili zračenje ostatka velikog praska (E = T4). Nije im to polazilo za rukom. Mikrotalasno zračenje zaostalo od velikog praska slučajno su otkrili Penzijas i Wilson i tako (možda i nezasluženo) dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Nekoliko godina nakon toga lansiran je satelit “Kobe” koji je precizno izmjerio pozadinsko mikrotalasno zračenje.

  41. Rezultati dobijeni sa satelita "Kobe" eksperiment teorija

  42. Kratka povijest vasione (današnje viđenje) Sve je počelo Velikim praskom. U tom trenutku postojala je samo energija, homogena “Vrela supa”, kako to Stiven Hoking ima običaj da kaže. Za veoma kratko vrijeme (sekunde) počele su da se izdvajaju prve elementarne čestice. Gluoni?, kvarkovi, elektroni, pozitroni, protoni, neutroni, prvi atomi...? koji formiraju materiju i antimateriju, u početku samo vodonika. Materije je, očito bile nešto više, i nakon što su se atomi materije i antimaterije “poništili” ostala je samo materija – zvijezde od atoma vodonika. A proces se nastavljao dalje. Gravitacionom silom sabijani atomi vodonika povećavali su temperaturu zvijezde tako da je došlo do reakcije nuklearne fuzije koja je rezultirala stvaranjem sljedećeg elementa Helijuma. Gravitacionim sabijanjem Helijuma fuzija je “stvarala” sljedeći element – Litijum. I tako dalje sve do 26-tog elementa – Željeza. Za sljedeći korak potrebna je velika gravitaciona sila, dakle velika masa te zvijezde. Ako je ona nije posjedovala proces fuzije bi se zaustavio na tom stadijumu. Od zvijezde je nastao takozvani “Bijeli patuljak” koji bi se postepeno hladio i postao “crn”. Takva će biti i sudbina našega sunca za nekih 5 milijardi godina. Sudbina tog željeznog patuljka je lutanje svemirom ako ne naiđe na neko veliko nebesko tijelo koje bi ga onda privuklo. Kod nebeskih tijela velike mase proces fuzije bi se nastavio proizvodeći sve nove i nove elemente - do najtežih u Mendeljejevoj tablici. Na kraju, energija fuzionog procesa biva tolika da dolazi do eksplozije, a djelovi te zvijezde (super nova) se rasprše po svemiru. Tako su nastale planete i planetoidi. Tako je nastala i naša planeta zemlja.

  43. Grafički prikaz istorije vasione (1) ? Obrattiti paänju: Diagram je nacrtan u dvostrukoj logaritamskoj razmjeri

  44. Druga polovina XX vijeka Vasiona Stivena Hokinga

  45. Stiven Hoking, teorijski fizičar, šef Lukasove katedre za matematiku na univerzitetu u Kembridžu (prije njega tu katedru držali su Pol Dirak i Isak Njutn) počeo je svoju karijeru krajem šezdesetih. U vrijeme kada je Hoking počeo doktorat (1968.) interes za proučavanjem singulariteta, (veliki prasak), kao i nastanak i nestanak “crnih rupa”, naglo je porastao. Počelo je masovno lansiranje satelita i “svemirskih brodova” pa se od mogućnosti osmatranja ”svemira iz svemira” očekivalo, s pravom, mnogo. Doktorska disertacija Sivena Hokinga odnosila se na singularne tačke svemira U disertaciji je Hoking razvio specifičan matematički aparat kojim je utvrdio da je trenutak t = 0 singularna tačka i da je nastupio prije nekih 13.6 milijardi godina. Narednih godina (sedamdesete godine XX vijeka) Hoking se angažovao na rješavanju do tada još neobjašnjenog pojma –singularne tačke u svemiru crne rupe.

  46. Crne rupe Američki naučnik Džon Viler prvi je 1969. godine dao naziv “Crna rupa”.. A ideja o postojanju “crnih rupa” u svemiru stara je preko 200 godina. Profesor Džon Mičel sa Univerziteta u Kembridžu objavio je rad u kome je postavio pitanje šta će se desiti ako neko tijelo ima takvu gustinu ga njegovo gravitaciono polje ne dozvoljava da se bilo šta odvoji sa njegove površine – pa ni svjetlost. Odgovor, ni Njutn, ni on nisu imali. Nekako u isto vrijeme francuski naučnik markiz de Laplas postavio je isto pitanje ali samo u prvom izdanju njegove knjige “Sistem svijeta”. Kasnije ga je izostavio jer je vjerovatno zaključio da je to suluda ideja. Majklson je ustanovio da se svjetlost prostire konstantnom brzinom c, ni manjom ni većom. A u slučaju kada bi gravitacija zaustavila svjetlost na putu da napusti neko masivno tijelo, brzina svjetlosti bi se morala smanjivati do nule i zatim još i promijeniti smjer – što je nemoguće. Ajnštajn je 1915. godine u njegovoj Opštoj teoriji relativiteta nagovijestio i dao prva teorijska objašnjenja ove pojave, uz ogradu, ako do nje uopšte može da dođe.

  47. Istorijat otkrivanja "Crnih rupa" 1928. godine, indijac Subramanijan Čandrasekar dobio je stipendiju za doktorske studije na Univerzitetu u Kembridžu kod profesora Artura Edingtona. Na put iz Indije uputio se brodom. Od duga vremena na brodu pokušao je da izračuna šta se dešava sa zvijezdom koja istroši njeno gorivo i kada se takva zvijezda ne može više oduprijeti vlastitoj gravitaciji? U račun u Ajnštajnove relacije uveo je prvi puta kvantni efekat - Paulijev princip isključivosti! Paulijev princip isključivosti kaže;dvije čestice ako se nađu u blizini ne mogu imati isti položaj i istu brzinu pa se stoga među njima javlja odbojna sila. Zaključio je i izračunao da će u nekoj zvijezdi, kada stekne dovoljnu gustinu, odbijanje čestica (elektrona) u njoj zbog principa isključivosti postati manje od gravitacione sile privlačenja i ta zvijezda će se “sasuti sama u sebe” Čandrasekar je i izračunao da se “hladna zvijeza” sa masom jedan i po puta većom od mase našega sunca ne može više opirati vlastitoj gravitacionoj sili! Zvijezde manje mase ostaju u ravnoteži sa gravitacionom silom uslijed odbojne sile među elektronima (Bijeli patuljci), odnosno neutronima i protonima (Neutronske zvijezde). I jedne i druge otkrivene su tek mnogo kasnije moćnim teleskopima. Čandrasekar nije imao objašnjenje šta će se desiti sa onim većim zvijezdama? Profesor Edington je mladom Indijcu, kada mu je ovaj po dolasku u Englesku pokazao svoje rezultate, savjetovao da se mane “čorava posla”. Satisfakciju je Čandrasekar ipak dobio kao penzionisani profesor na Harvardu kada je krajem šezdesetih godina (1968.) za taj njegov rad iz mladosti dobio Nobelovu nagradu za fiziku. Konačno, radovima Stivena Hokinga 1970. dokazana je mogućnost postojanja crnih rupa.

  48. Crne rupe Stivena Hokinga Potpuno teorijsko objašnjenje nastanka, “života” i nestanka crnih rupa dala su dva naučnika Stiven Hoking i Rodžer Penrouz. Eksperimentalni dokazi njihovih teoretskih radova došli kasnije. Potraga za crnim rupama u svemiru liči na traženje crne mačke u mrkloj noći. Međutim, iako nema traga svjetlosti, gravitaciono polje crne rupe ostaje. Tako su prve crne rupe pronađene analizirajući kretanje takozvanih zvijezda blizanaca. Zvijezde blizanci rotiraju oko neke zamišljene tačke između njih. Ideja je bila; pronaći neku zvijezdu koja sama “pleše” bez partnera. Problem je bio, kako među milijardama nebeskih tijela naći baš takav “plesni par”. Upornim posmatranjem neba 1975. godine otkrivena je jedna zvijezda koja je “sama” plesala krećući se u krug. Nazvana je Cignus X-1 a otkrili su naučnici sa Kalifornijskog Tehnološkog univerziteta. Njen “plesni partner mogla je da bude samo - crna rupa. Do danas je na ovaj način otkriveno više crnih rupa u našoj ali i drugim galaksijama.

  49. Nastanak crne rupe? 1939 godine mladi američki fizičar Robert Openhajmer, rješavajući jednačine Ajnštajnove opšte teorije relativiteta dokazao je da se tadašnjim teleskopima “crna rupa” ne može “vidjeti”. Za vrijeme i poslije II Svjetskog rata, za vrijeme “Hladnog rata”, pažnja naučnika bila je usmjerena na mikro svijet, na dešavanja u atomu i njegovom jezgru, na razvoj novog oružja. Tek dolaskom Hruščova u SSSR-u, a naročito nakon slanja prvog “Sputnjika” (1958.), šezdesetih godina prošlog vijeka oživio je ponovo interes za kosmos i dešavanja u vasioni. Stiven Hoking je teoretski dokazao da sve dok neka zvijezda ne dostigne kritičan prečnik R = 2GM/c2 svjetlost sa te zvijezde se odvaja sa njene površine i mi je možemo vidjeti. vrijeme Sažimanjem zvijezde i deformisanjem prostor-vremena oko zvijezde koja se sažima formira se granica iza koje više ništa, pa ni svjetlost, ne može pobjeći. R Ta granicanaziva se “Obzorje” ili horizont crne rupe. Zvijezde su i na ovim dijagramima predstavljene kao jednodimenzionalna tijela dužine R!

  50. Nastanak crne rupe prikazan slikovito Prostor-vrijeme se zakrivljuje oko zvijezde koja sagorijeva njeno nuklearno gorivo. Zakrivljenost prostor-vremena se povećava kako se zvijezda sve više sažima. Zakrivljenost postaje beskonačna, nastaje crna rupa u kojoj se zaustavlja vrijeme.