Založ si blog

Energia hmota a gravitácia III.

V predchadzajúcom blogu som písal o únikovej rýchlosti. Úniková rýchlosť je odvodená zo vzťahu r=2*G*M/v2. Špeciálny prípad nastane ak vu=c. Toto nastane pri ochladení niektorých hviezd kde pomer hmotnosti  a polomeru vo vzťahu pre únikovú rýchlosť bude vu=c. Tento polomer sa nazýva Schwartzildov polomer a označuje rs. Definícia pre Schwartzildov polomer je ak pre stojaté guľové teleso máme polomer rs=2*G*M/c2 hovoríme o polomere ktorý určuje tzv. horizont udalosti. Horizont udalosti to je vlastne čierna diera, resp. stred čiernej diery obklopený gravitačným potenciálom v určitej vzdialenosti ktorú žiadne teleso neopustí, pretože by muselo mať rýchlosť c, to by ale malo nekonečnú relativistickú  hmotnosť. Čo sa vlastne stane s hmotou. Čím je hviezda hmotnejšia tým je gravitačný potenciál na povrchu hviezdy väčší. Najhmotnejšie sú protónové hviezdy. Hmotnosť je m=E/c2, s toho vyplýva čím sú energie medzi jednotlivými časťami hmoty väčšie tým bude aj celková hmotnosť  väčšia. Pri protónovej hviezde silné jadrové sily musia držať všetky protóny tak silne aby prekonali svoj odpudivý elektrický potenciál. Ale pri čiernej diere je gravitačný potenciál taký vysoký, že stláča neutróny tak aby sa kvarky spojili a gluony, častice silných interakcii budú pôsobiť všetky okolo stredu čiernej diery. V strede čiernej diery je akási elektromagnetická hmota. Elektrické potenciály sú zmiešané ale nevytvoria fotóny. Fotóny sú energetické nosiče svetla. Udávajú sa vo vlnových dĺžkach. Energiu  veľkých elektromagnetických vĺn sa počíta podľa elektrickej a magnetickej intenzity. Ale pri vyšších počnúc infračervenými musíme počítať podľa energie fotónov. Nemecký fyzik Max Planck zistil, že so zvyšovaním frekvencie žiarenia fotónov sa ich energia zvyšuje ale intenzita sa nezvyšuje. Zvyšuje sa o určitý elementárny násobok. Tento násobok Einstein nazval kvantum energie. Je to tretia základná konštanta vesmíru, nazvali ju podľa Plancka „Plancková konštanta“.

Nedávno boli zaznamenané gravitačné vlny. Bolo spôsobené kolapsom dvoch čiernych dier. Že prišlo ku kolapsu sme vedeli dávno pretože časť hmoty sa vyžiarila vo forme elektromagnetických vĺn. Čierne diery nezanikli ale vytvorila sa tam iná menšia čierna diera. Gravitačná energia ktorá bola medzi čiernymi dierami odišla vo forme gravitačných vĺn. Zatiaľ nie je známe čo je zdrojom gravitačných síl. Keď si pozorne pozrieme na silné jadrové sily vidíme, že sú to najsilnejšie sily v hmote ale pôsobia iba na extrémne krátkych vzdialenostiach.  Ako som uviedol, že čím je hustejšia hmota tým má svoju mernú hmotnosť väčšiu. Nemôžu pôsobiť silné jadrové sily na vonkajšej strane jadra ako gravitačné? Takmer cela hmotnosť atómu je uložená v jadre. Pri čiernych dierach je extrém neviem či ľudstvo v dnešnej podobe ich môže preskúmať. Taká energia sa zatiaľ vyrobiť nedá. Čierne diery vznikajú pri konečnom vychladení hviezd. Nie každá hviezda keď úplne vychladne padne do čiernej diery.

Vo vesmíre máme tri základné konštanty, rýchlosť svetla vo vákuu c, gravitačnú konštantu G a planckovú konštantu h. Plancková a gravitačná konštanta sa určila presným meraním. Rýchlosť svetla vo vákuu je odvodená od permitivity vákua a stanovením permeability vákua. Počet núl sa určil s elektrických vzťahoch pre elektrickú a magnetickú silu a museli byť kompatibilné v sústave mkgsA. Hodnoty konštánt sú: rýchlosť svetla vo vákuu c=299792471,8 m/s, gravitačná konštanta G= 0,000000000066742 m3/kg*s2 a Plancková konštanta h=6,626070040 x 10-34 J*s=kg*m2/s. Používa sa aj takzvaná redukovaná plancková konštanta ħ =1,0545718×10-34 kg*m2/s. Násobok x 10-34 znamená, že číslo má 33 núl za desatinnou čiarkou. Vzťah medzi planckovými konštantami je ħ =h/ . Redukovaná konštanta sa používa keď máme udanú namiesto frekvencie uhlovú rýchlosť ω=2π/T=c/r. r je výška vlny.  Energia fotónu má vzťah E=h*f alebo podľa uhlovej rýchlost E=ħ*ω. Častejšie sa udáva podľa vlnovej dĺžky E=h*c/ λ. λ je vlnová dĺžka λ=c/f. Pretože fotón je neustále v pohybe má svoju hybnosť a hmotnosť. Podľa odvodenia relativistickej hmotnosti c2*m2=c2*m02+v2*m2 vynásobením rovnice c2 dostaneme vzťah pre energiu častice. E2=m02*c4+p2*c2. Po odmocnení E=√(m02*c4+p2*c2). Keďže fotón má nulovú kľudovú energiu po rozpísaní vzťahu dostaneme h*c/ λ=√p2*c2, z toho dostávame vzťah p=h/ λ. Vydelením hybnosti rýchlosťou získame vzťah pre hmotnosť fotónu m=h/ c*λ. Pre gravitačnú energiu máme vzťah E=G*M*m/r. pri rovnosti M m môžeme napísať vzťah E=G*m2/r .  Keď si dáme do pomeru rovnice E=m*c2, E=G*M*m/r a E=ħ*ω kde ω=c/r tak si vzťahy môžeme rozpísať m*c2=G*m2/r=ħ*c/r.  S týchto rovníc si môžeme vyjadriť vzťah pre vzdialenosť r. Vydelíme rovnice členom m*c2 a dostaneme vzťahy 1=G*m/r*c2=ħ/c*m*r. Keď si tie rovnice roznásobíme a vykrátime dostaneme vzťah r2=G* ħ/c3. Odmocnením dostaneme vzťah rp=√ (ħ/c*m G* ħ/c3). rp je tzv. plancková dĺžka. Je to najmenšia dĺžka vo vesmíre. Jej hodnota je extrémne malá lp=161624 x 10-35. Použili sme najmenšiu energiu, jedno kvantum energie a najväčšiu rýchlosť, rýchlosť svetla vo vákuu a porovnali s gravitačnou energiou. Pretože hodnoty boli limitné vo vesmíre tak nám vyšla limitná hodnota dĺžky. Pretože v atómoch sú vzdialenosti vždy väčšie tak platí to iba pre čierne diery. Môžeme si ju predstaviť ako najmenšiu výšku elektromagnetickej polvlny. Pre čiernu dieru bude platiť, že je to najmenší Schwartzildov polomer. Mnoho vedcov sa škriepi či informácia ktorá padne do čiernej diery sa dá získať späť pri alebo nie. Čo je to vlastne informácia. informácie nám prenášajú fotóny ako vlnové dĺžky, sú to vlastne farby. Ako som písal tak fotón má tiež svoju hmotnosť. Z horizontu udalosti nič nemôže uniknúť, pretože by teleso muselo mať rýchlosť c. Hmotnosť by v tom prípade bola nekonečná. Fotóny síce majú hmotnosť a pohybujú sa rýchlosťou c ale pri dopade sú pohltené gravitačným poľom čiernej diery a aby ju opustili museli by mať hmotnosť vyššiu ako c pretože sa nachádzajú pod schwartzildovým polomerom.

Snažil som sa písať tak aby tam bolo čo najmenej vzorcov a zjednodušil som to aby to nebolo také suchopárne ako predtým.

Newtonové jablká III

19.05.2017

Najväčšiu zásluhu Newton mal pri vytvorení gravitačného zákona. Zásadné zistenie bolo, že telesá majú zrýchlenie počas pádu. To znamená, že bude na ne pôsobiť počas pádu konštantná viac »

Newtonové jablká II

11.05.2017

Na konci predchadzajúceho článku som spomenul kinetickú energiu. Čo je to vlastne energia vo fyzike. V normálnej hovorovej reči môžeme povedať ten má energiu. To isté bude platiť vo fyzike, viac »

Newtonové jablká

11.04.2017

Trochu začnem od počiatkov modernej fyziky. Anglický fyzik a matematik Izak Newton matematicky popísal na základe svojich meraní aj Galileových meraní pohybov planét, základné zákony mechaniky viac »

Nemecko, Sigmar Gabriel, vicekancelár

Berlín, ktorý je v spore s Ankarou, uisťoval tureckú menšinu o podpore

22.07.2017 17:57

Sigmar Gabriel sa obrátil na Turkov žijúcich v Nemecku, aby ich ubezpečil, že s aktuálnym sporom medzi Berlínom a Ankarou nemajú nič spoločné a nijako ich neohrozuje.

Viktor Orbán

Orbán: Integrácia zlyhá. Moslimovia sa považujú za silnejších, než sú kresťania

22.07.2017 14:11

Podpora migrácie nie je odpoveďou na ekonomické problémy, povedal maďarský konzervatívny premiér Viktor Orbán.

Viktor Orbán, prejav

Inkvizícia EÚ namierená proti Poľsku nikdy nemôže uspieť, tvrdí Orbán

22.07.2017 13:35

Maďarsko použije všetky právne prostriedky, aby v Európskej únii preukázalo solidaritu s Poľskom. Povedal to maďarský premiér Viktor Orbán.

grecko, protest, demonstracia

Zadlžení Gréci sú z najhoršieho vonku

22.07.2017 13:00

Grécku ešte vlani hrozil odchod z eurozóny, no teraz sa podľa mnohých makroekonomických ukazovateľov pomaly dostáva z najhoršieho.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 94
Celková čítanosť: 162273x
Priemerná čítanosť článkov: 1726x

Autor blogu

Kategórie