Home > Poslovno svetovanje > Neil de Grasse Tyson: Astrofizika za vse, ki se jim mudi

Neil de Grasse Tyson: Astrofizika za vse, ki se jim mudi

Na začetku, pred skoraj štirinajstimi milijardami let, so bili ves prostor, vse snov in vsa energija znanega vesolja zbrani v prostornini, manjši ob bilijonine velikosti pike na koncu tega stavka. Bilo je tako vroče, da so bile osnovne sile, ki opisujejo vesolje, še združene.

Planckova doba od začetka obstoja vesolja do 10-43 sekunde, ko se je vesolje raztegnilo na 10-35 metra. Po njem je imenovana ta nepredstavljiva majhna količina. On je leta 1900 vpeljal pojem kvantizirane energije. Ko se vesolje širi, se energija redči. Gravitacija se je izvila iz objema drugih sil v času konca Plankove dobe. Nato so se razvile še ostale sile elektrošibka in močna jedrska sila. Elektrošibka pa se je nato razdelila na elektromagnetno in šibko jedrsko silo. Šibka sila obvladuje radiokativni razpad, močna povezuje atomsko jedro, elekromagnetna veže molekule, gravitacija pa večje količine snovi. Ves čas tega dogajanja je prihajalo do nenehnega medsebojnega delovanja med snovjo v obliki subatomskih delcev in energijo v obliki fotonov (delcev brez mase, ki so hkrati tudi valovanje). Iz energije fotonov so spontano nastajali pari delcev in antidelcev in se takoj spet med sabo izničili in se vrnili v energijo. Na začetku je obstajala godlja kvarkov, leptonov in njihovih antimaterijskih ustreznic in bozonov, ki omogočajo njihovo interakcijo. Foton je bozon, leptoni so elektroni in nevtrini, kvarkov pa je šest vrst. Ko se je vesolje širilo in se ohlajalo in se kvarki niso več kuhali med sabo, so si našli partnerja in tvorili hadrone, težje delce, kmalu pa so se pojavili tudi protoni in nevtroni. Ker je že prej obstajala asimetričnost med materijo in antimaterijo, se je sedaj prenesla na hadrone in ker energija fotonov ni več zadoščala za konstantno nastajanje in izničenje kvarkov, so hadroni postali temelj za snov. Stabilizirali so se tudi protoni in elektroni, ki so se pripenjali na atomska jedra. Večina teh je bila vodikova. Vsi prosti elektroni se združijo z jedri, ko temperatura pade pod 3000 kelvinov.

Newton je z gravitacijo postavil temelj, s katerim je razložil vse gibanje in ne le na zemlji. Z raziskovanjem spektra svetlobe so kasneje odkrili, da imata Zemlja in Sonce podobno kemično sestavo. Najpomembnejša konstanta pa je svetlobna hitrost. Nič ne more biti hitrejše od nje. Toda tudi splošne zakonitosti se spreminjajo. Einstein je s svojo relativnostjo nadgradil Newtona. Temna snov, ki naj bi razlagala vpliv gravitacije, tudi tam kjer snovi same ne vidimo, pa odkriva nova vprašanja.

Ko se je temperatura vesolja nižala, so se delci gibali vse počasneje. Ko se je prvič znižala pod razbeljenih 3000 kelvinov, so se elektroni ravno dovolj upočasnili, da so jih ujeli fotoni v njihovi bližini in so nastali pravi atomi. Fotoni, ki so jih pred tem vse čas motili elektroni, so zdaj lahko nemoteno potovali prek večjih razdalj po vesolju. To kozmično sevanje ozadja ali prasevanje je preostanek svetlečega, prasketajočega zgodnjega vesolja. Ko segreto telo žari, seva svetlobo v vseh delih spektra, vendar je vedno nekje vrh, kjer je sevanje najmočnejše.

Ker traja precej časa, da svetloba iz oddaljenih delov vesolja pride do nas, dejansko zremo v davno preteklost, ko gledamo v globine vesolja.

Navadna snov je snov, ki sestavlja tudi nas. Deluje z gravitacijo in interagira s svetlobo. Temna snov je skrivnostna substanca, ki deluje z gravitacijo, na pa nam znano, da bi kakorkoli interagirala s svetlobo. Temna energija je skrivnostni tlak v vakuumu prostora, ki deluje v nasprotni smeri od gravitacije, zaradi nje pa se vesolje širi hitreje, kot bi se sicer.

Vesolje sestavljajo galaksije in praznina med njimi. Kvazarji so izjemno svetla jedra galaksij. Njihova svetloba je do nas lahko potovala več miljard let. Med najbolj nenavadnimi pojavi med galaksijami v vakuumu prostora in časa je brbotajoče morje navideznih delcev – parov nezaznavnih delcev materije in antimaterije, ki se porjajo in izginjajo. Temu pojavo pravimo vakuumska energija, kaže pa se s tlakom, ki nasprotuje gravitaciji in uspeva v popolni odsotnosti snovi.

Zvočno valovanje je nihanje delcov zraka, medtem ko je svetlobno valovanje sestavljeno iz paketkov energije, ki se širijo povsem brez pomoči.

Učinki temne snovi so torej resnični. Le tega ne vemo, kaj sploh je temna snov. Ni videti, da bi interagirala z močno jedersko silo, torej ne more tvoriti atomskih jeder. Nismo še zaznali, da bi delovala preko šibke jedrske sile, čeprav to opazimo pri izmuzljivih nevtrinih. Ni videti, da bi interagirala z elektromagnetno silo, torej ne tvori molekul in se ne zbira v goste kepe temne snovi. Prav tako tudi ne oddaja ali siplje svetlobe. Reagira pa z gravitacijski silo in se na njo odziva kot normalna snov. Tu pa pridemo tudi do temne energije. Einstein je dodelal gravitacijske enačne, da so vsebovale člen, ki ga je imenoval kozmološka konstantna – lambda. Z njo je podal statično vesolje, saj je z njo utežil gravitacijsko silo. Po splošni teoriji relativnosti je gravitacijska sila odziv mase na krajevno ukrivljenost prostora in časa, ki jo povzroči kaka druga masa ali energijsko polje. Odbojna sila, ki deluje v vesolju kot nasprotje gravitaciji, ne izvira iz snovi, temveč iz vakuuma. Ko vakuum raste, se gostota snovi in običajne energije v vesolju manjša, hkrati pa se več relativni vpliv lambde na stanje vesolja. Zato se vesolje eksponentno vse bolj pospešeno razteza v neskončnost.

Elementi so pomembni za vesolje. Pri prapou so nastali trije elementi, ki jih srečamo v naravi. Ostalo so se tvorili v vročih jedrih in ostankih umirajočih zvezd. Vodik je najlažji element in je najpogostejši element v vesolju. Helij je lahek plin in je drugi najpreprostejši in najpogostejši element v vesolju, cca 10%. Litij je tretji element, ki je nastal pri prapoku. Naj bi ga bilo cca 1%. Ogljik sestavlja več vrst molekul, nastal naj bi v sredica zvezd in se pomikal proti površju in se sproščal v prostor galaksije. Tudi kisika je precej in nastaja v jedrih zvezd. Silicij ima tako kot ogljik lastnost tvorjenja različnih molekul in bi lahko bil element sestave ne-zemeljskih bitij. Železov atom absorbira energijo, ko zvezde z veliko maso tvorijo in kopičijo železo, se bližajo smrti.

Pri delovanju preprostih fizikalnih zakonov pogosto naletimo na krogle. Krogle v naravi nastanejo pod vplivom sil, ki skušajo telo narediti čim manjše, na primer površinske napetosti. Pri dani prostornini ima krogla najmanjšo ploščino izmed vseh možnih oblik. Energija in gravitacija velika nebesna telesa oblikujeta v krogle. Gravitacijska sila krči snov z vseh strani, vendar ne prevlada povsem, saj pri trdih telesih delujejo zelo močne kemične vezi. Zemlja se zavrti okoli svoje osi in se popolnoma zavrti v 24 urah. Predmet na njenem ekvatorju se vrti s hitrostjo 1.600 kilometrov na uro.

Pred letom 1800 je svetloba pomenila le vidno svetlobo. Vsak nivo spektra svetlobe pa ima tudi svojo toploto. Herschel je odkril infra rdečo svetlobo pod spektrom rdeče. Ritter pa nad spektrom vijolične ultravijolično. Celotni spekter po vrsti od nizke enerigje in nizkih frekvenc do visoke in visokih frekvenc gre takole:

  • Radijsko valovanje
  • Mikrovalovi
  • Infrardeča svetloba
  • Vidna svetloba od rdeče do vijoličaste
  • Ultravijolična svetloba
  • Rentgenski žarki
  • Žarki gama

Ta spekter so uporabljali za raziskovanje svetlobe iz vesolja in so gradili teleskope za različne spektre.

Asteroidi in kometi zapolnjujejo medplanetarni prostor. Jupiter s svojo mogočno gravitacijo odvrne marsikateri komet, ki bi sicer povzročil težave v notranjih predelih osončja. Gravitacijo planetov smo izkoristili tudi za potovanja v vesolje.

Preučevanja vesolja lahko zmanjša egocentričnost človeka. Pa ne zato ker bi se počutil tako malega, ampak ker bi širši pogled lahko spodbudil razmišljanje, ki se ne bi vrtelo le okoli nas ljudi. Raziskovanje vesolja omogoča, da si širimo svoje obzorje in se zavedamo okolice, katere del in ne gospodar smo.