Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
240) "Modrá zářivka" 2
25. 09. 2003
Dotaz: Reaguji tímto na dotaz "Modrá zářivka". Možná se mýlím, ale
nepřipadá mi, že by tato zářivka nějak intenzivně zářila v UV oblasti. UV
záření se prozradí intenzivní vůní ozónu (zkuste si to s "horským sluníčkem",
nebo i s EPROM eraserem, který má výkon okolo 1 W). I tyto "modré" zářivky
jsou plněny rtuťovými parami a žádný ozón u nich cítit není. Možná, že sklo
zářivky zadržuje kromě viditelného světla i tvrdší UV, které je schopno
produkovat ozón. Ionizační energie kyslíku je poměrně vysoká, 13,6 eV, tudíž
bych předpokládal poněkud vyšší energii fotonů vhodných pro výrobu ozónu,
měkké UV na to asi nestačí. Rtuť má ve spektru několik čar v UV, zejména na
2537 A, vznikající přechodem 3P1-> 1S0, ale nemyslím, že tato by byla
zodpovědná za výše dotazovaný efekt. Amatérskými prostředky (CDčkem) jsem
zjistil ve rtuťovém spektru jednu čáru (nebo dvě těsně vedle sebe) téměř
přesně na hranici mezi UV a viditelným světlem (fialovější než fialová
:-).Pokud by existovala silnější čára ve velmi blízké UV oblasti, pak pro
přesun fotonů do viditelného světla by pak možná stačil Comptonův jev. (??) (Slavibor Mělnický)
Odpověď: Myslím, že si sám odpovídáte. Samozřejmě že "ultrafialové světlo" je
široký pojem; pro můj účel stačí cokoli, co má sice dostatečnou
intenzitu pro nějakou tu fluorecsenci, ale přitom už je to natolik mimo
oblast citlivosti oka, že si to neuvědomujeme. A nemusí to být ani tak
"tvrdé", aby to vytvářelo ozon, aby nám to vyrábělo rakovinu kůže apod.
Comptonův efekt to nebude, to si spočítejte z energiových úvah. Ale je
to fluorescence - molekula nebo jiná mikrostruktura je jedním UV fotonem
odpovídajícím frekvenci f a nesoucím tedy energii E=hf uvedena do
vzbuzeného stavu s energií E, ale než dojde k přechodu zpátky (a tím
vyzáření fotonu odpovídající frekvence), ztratí molekula vhodným
mechanismem část energie a má tedy energii jen o E1 < E větší než
nenabuzený stav. Vyzářený foton tedy odpovídá světlu s nižší frekvencí f1
= E1/h < f, a už ho proto můžeme vidět.
Dotaz: Včera ráno jsem na obloze viděla zajímavý úkaz a chtěla bych se zeptat, zda-li
je možné vidět trojitou duhu v tak intenzivní barvě a za ní ještě jednu
inverzní? (Marie Dekojová)
Odpověď: To je spíš otázka etiky: pokud říkáte, že jste to viděla, tak Vám věřím.
Je samozřejmě možné i to, že šlo jen o Váš subjektivní vjem (způsobený
třeba, nedej bůh, drogou, anebo prostě fantazií - asi jako něco naprosto
jasně vidíme ve snu).
Ale dovedu si docela dobře představit, že jste se dostala k dešti o
správně velkých kapkách na správném místě, takže klasická duha (se 2
lomy a 1 odrazem uvnitř kapky vody) i druhá duha opačného pořadí barev
(se 2 lomy a 2 odrazy) se projevily s nezvyklou intenzitou. Obě by měly
mít společný střed na přímce procházející vaším okem a Sluncem;
podrobnosti se dočtete v každé učebnici fyzikální optiky (a ovšem i ve
Fyzice - Halliday, Rewnick, Walker - kap. 34, foto a obr. 34-22 a Otázka
14).
Dotaz: Nedávno mě zaujal efekt "modré zářivky", která zvýrazní hlavně bílé
plochy objektů (případně i jiné barvy), ale sama o sobě vydává minimální
viditelné světlo. Na jakém principu tento jev funguje? Jedná se o triviální
modrý filtr nebo jde o speciální zářivku s jiným spektrem světla? Jaké
vlastnosti musí splňovat povrch tělesa, aby "bylo také zvýrazněno", tzn. aby
se jevilo jako zdroj světla při tomto osvětlení? (Pavel Faltýnek)
Odpověď: "Modrá zářivka" by se spíš mohla jmenovat "ultrafialová" (UV), aby bylo
ihned jasné, čím to je. Stačí k tomu rtuťová výbojka, ta vydává hodně UV
světla. My UV světlo přímo nevidíme, takže se nám zdá, že je naprostá
tma. Mnoho látek ale fluoreskuje - přijme UV světlo (které má díky
kratší vlnové délce fotony s větší energií) a vydá světlo viditelné, s
delší vlnovou délkou (a s fotony o energii menší než bylo to UV). Tím se
stane, že "v naprosté tmě září různé předměty pestrými barvami".
Jásavé barvy (zvláště modrou a fialovou) dávají nejrůznější
bělidla, co
se dávají do prádla při praní. Proro vám bude bílá košile třeba oslnivě
bleděmodře zářit. Ale pozor, tuk a pot taky fluoreskují, zpravidla se
mastné fleky projeví na jásavě modrém podkladu jako žlutavé skvrny,
nikterak půvabné.
Dotaz: Je možné vyrobit barvu, která by za normálních podmínek nebyla viditelná, ale
za použití speciálních brýlí ano? (Karel Nosek)
Odpověď: Nevím, jak to udělat prakticky, ale například polarizace dovoluje do
jisté míry manipulovat s barvami. Stačí vzít si polarizační brýle a
podívat se například na kus plastu - např. obal od kazety, CD, pravítko
atd. v polarizovaném světle. Od tohoto jevu je ale dost daleko k vyrobení
"barvy" ...
Dotaz: Je možné vytvořit časoprostorovou smyčku v našich podmínkách a pokud ano, jaké
pro to plynou důsledky a jak se dají řešit. Prosil bych o podrobnou analýzu.
Zatim jsem zjistil, že nic tomu teoreticky nebrání A jeste jeden dotaz: Jsou
už nějaké výsledky z oboru kvantové teorie gravitačního pole. Pokud ano, prosil
bych o jejich zaslání. (David)
Odpověď: Nejdříve co je míněno uzavřenými časovými smyčkami: Protoročas obsahuje
uzavřené časové smyčky, pokud se v něm pozorovatel (žijící ve svém
lokálním času neustále dopředu) může navrátit do situace, ve které již
jednou byl. Tj. pokud se může dostat do "prostoročasové" oblasti, kde se
již nacházel (na stejné místo ve stejném čase). Proto se také uzavřeným
časovým smyčkám často populárně říká stroje času - umožňují se dostat
do své vlastní minulosti.
"Je možné vytvořit časoprostorovou smyčku v našich podmínkách a pokud
ano, jaké pro to plynou důsledky a jak se dají řešit."
Pokud je dotazem míněno, zda je v rámci našich technických možností
někdy v blízké budoucnosti vyrobit uzavřenou časovou smyčku tak odpověď
zní "NE". Pokud je míněno, zda naše souhrnné současné znalosti a teorie
připouštějí uzavřené časové smyčky, tak odpověď zní "Nevíme jistě, ale
nejspíš ne."
"Zatim jsem zjistil, že nic tomu teoreticky nebrání..."
Zde je však nutno dodat, že možnost existence uzavřených časových smyček
byla a je v teoretické fyzice zkoumána - zejména v obecné teorii
relativity (teorii popisující prostor, čas a gravitaci).
Tento zájem vedl k překvapivému zjištění, že uzavřené časové smyčky
nejsou zas tak paradoxní, jak se dlouho předpokládalo. Ukazuje se, že
samotná teorie prostoru a času, bez specifických odkazů na teorii hmoty,
a priori uzavřené časové smyčky nevylučuje.
Problém nastává, když do okolí časově uzavřené smyčky chceme umístit
hmotu. V takovém případě může totiž hmota, která se vrátí zpět do
minulosti, interagovat sama se sebou - a to může vést ke sporům. Ze
sci-fi literatury jsou asi nejznámější různé varianty situace, kdy
cestovatel v čase zabrání tomu, aby se sám narodil - což je evidentně
logicky sporné.
Podobný paradox lze naformulovat i pro systémy, které máme dostatečně
pod kontrolou, tj. pro systémy, jejichž lokální chování velmi dobře
známe - např. pro systém pružných koulí. V blízkosti stroje času by
zručný hráč kulečníku mohl namířit kouli tak, aby se po průletu strojem
času trefila sama do sebe a odchýlila se z dráhy vedoucí do stroje času.
Analýza takovýchto jednoduchých systémů překvapivě vedla ke zjištění, že
nejsou nutně sporné. Konkrétně, že pokud požadujeme platnost lokálních
zákonů (u kulečníkových koulí např. první Newtonův zákon a zákon
odrazu) v prostoročase obsahujím uzavřené časové smyčky, tak skoro
všechny počáteční podmínky mají logicky konzistentní globální časový
vývoj splňující zmíněné lokální zákony. (Tento výrok však např. neplatí
v dvou dimenzionálním prostoročase.)
Tj., i experiment, kdy se chceme koulí vystřelenou skrze stroj času
trefit do ní samotné, bude mít konzistentní řešení; lišící se však od
toho, co bychom očekávali. Jeden typ řešení bývá, že koule vyletí ze
stroje času po trajektorii mírně odlišné než jsme očekávali, své mladší
verze se dotkne pouze mírně - ne čelně, jak jsme plánovali - a pouze
trochu změní svoji trajektorii. Mladší verze tak do stroje času vletí po
mírně jiné dráze, což bude konzistentní s odlišnou dráhou po které ze
stroje času vylétne.
Taková analýza byla však provedena pouze pro několik jednoduchých
systémů. Obecně se ukazuje, že pokud hmota může interagovat sama se
sebou pouze "jednoduchým" způsobem (např. pro pole platí princip
superpozice), tak přítomnost uzavřených časových smyček nevede nutně ke
sporu. Na druhou stranu se zdá evidentní, že pro dostatečně složité
systémy (nelineární interakce, nespojité "reakční" funkce, ...) uzavřené
časové smyčky ke sporu vedou. Což znamená, že buď musí být zakázány
uzavřené časové smyčky nebo modifikovány ony silně interagující teorie.
Teorie uzavřených časových smyček se též zabývala otázkou vzniku těchto
smyček. Je znám mechanizmus, kdy se z červí díry (zkratka spojující dvě
místa v prostoročasu podobě jako ucho na hrníčku spojuje dvě místa na
jinak válcovitém povrchu hrníčku) dá vyrobit stroj času. Mohlo by se tak
zdát, že spornost uzavřených časových smyček nutně vede ke spornosti
červích děr. Zůstává v±ak otevřená otázka, zda se při vzniku uzavřené
časové smyčky z červí díry neuplatní právě výše diskutovaná interagující
hmota a jakousi kumulací samointerakce nezabrání vzniku smyčky. Např. S.
Hawking je o existenci takovéhoto "principu kauzální ochrany" přesvědčen.
Pokud se však vrátím k otázce experimentální. I kdyby se ukázalo, že
teorie uzavřené časové smyčky připouští, je zcela jasné, že podmínky a
škály, které hrají roli při vzniku a udržování uzavřených časových
smyček jsou zcela mimo rámec našich (nejen současných) možností. Proti
výrobě stroju času jsou cesta k nejbližší hvězdě či výroba velkého
kvantového počítače vysoce realistické projekty. A to bych normálně tyto
projekty označil za utopii, které se ještě hodně generací nedožije (i
když bych si přál, abych se mýlil).
"Prosil bych o podrobnou analýzu."
Odstavce výše nebyly podrobnou analýzou. Podrobná analýza tohoto tématu
nelze podat v e-mailu. O složitých věcech lze mluvit jednoduše pouze do
určité úrovně. Pokud chcete vědět více, musíte hodně investovat a
naučit se jazyk, ve kterém se prostor a čas popisuje. Nejjednodušší cesta
jak rozumět strojům času je vystudovat teoretickou fyziku a zabývat se
obecnou teorií relativity (případně kvatovou gravitací hrající roli v
otázce vzniku uzavřených časových smyček). Neexistuje jednodušší cesta
- bez technické porozumění příslušných rovnic a modelů zůstanete vždy
jen na okraji velmi zajímavé oblasti našich znalostí o světě. Na okraji,
který sám o sobě je velmi zajímavý, ale za ním stojí ještě mnohem víc.
Nicméně na populární úrovni bych doporučil knížku R. Gotta III
"Cestování Einsteinovým vesmírem"
a hlavně knížku od Kipa Thorna, zabývající se vedle strojů času ještě
mnoha jinými tématy. Ta by měla vyjít v Mladé frontě někdy příští rok.
Neznám přesně český název, ale bude to určitě jediná kniha od tohoto
autora a bude to jedna z nejlepších popularizačních knih na našem trhu.
A ještě jeden dotaz: Jsou už nějaké výsledky z oboru kvantové teorie
gravitačního pole. Pokud ano, prosil bych o jejich zaslání.
Nějaké výsledky jsou a není jich málo. Nicméně myslím, že pořád lze
bezpečné říci, že nemáme konzistentní úplnou teorii kvantové gravitaci.
Kandidátů na ni (či spíš směrů, ve kterých se tato terie hledá) je několik:
~~ Asi nejznámější a největší oblast, ve které se kvantová gravitace
hledá, je "teorie strun" (teorie zkoumající 2-dimenzionální - a dnes i
více-dimenzionální - objekty v prostorech vyšších dimenzí, ve kterých
se na kvantové úrovni objevují různé módy připomínající gravitony). Pod
teorií strun se však v současnosti skrývá tak široké pole různých teorií
a modelů, že je obtížné i pro odborníka se zde orientovat.
~~ Již letitým kandidátem je "supergravitace" (teorie zapojující
fermiony do samotné geometrické struktury prostoročasu).
~~ Dalším nadějným kandidátem jsou tzv. "teorie smyčkové gravitace"
(teorie snažící se popsat gravitaci pomocí nových proměnných, ve kterých
by bylo možné provést standardní kvantování; tyto proměnné jsou typicky
parametrizované smyčkami v prostoročase a odtud název "smyčková
gravitace").
~~ Vedle toho lidé též pracují v rámci "nekomutativní geometrie". (Zde
se přeformuluje teori prostoročasu do formy, kdy násobení funkcí na
prostoročasu není komutativní. Tímto se např. "rozmaže" pojem bodu.)
~~ V neposlední řadě se gravitace kvantuje přímočarým způsobem "sčítáním
přes historie" (vlnová funkce vesmíru je dána funkcionálním integrálem
přes všechny realizovatelné geometrie), tento přístup se však potýká s
zatím nezvládnutými technickými potížemi.
Všechny výše uvedené teorie se testují na modelech, kdy se většina
stupňů volnosti gravitačního pole ignoruje - na tzv.
"minisuperprostorových modelech".
V případě kvantové gravitace je velmi obtížné podávat známé výsledky na
populární úrovni. Uvědomme si, že se zde setkává kvantová teorie a
teorie prostoročasu. Obě teorie samotné jsou velmi obtížné na pochopení,
natož jejich skloubení. Odpovídáme si zde na otázky, co znamená
kvantování prostoru a času, kde slovo "kvantování" znamená něco mnohem
složitějšího než nějaká "diskretizace", jak se často populárně uvádí. I
v těch nejkonzervativnějších přístupech ke kvantové gravitaci se mluví o
superpozicích různých prostoročasů, prostoročasové pěně, tunelování
geometrií, vzniku vesmíru z "ničeho", atd. Tyto hesla sice znějí velmi
zajímavě a lákavě, ale bez podrobného technického zázemí maji skoro
prázdný obsah.
Proto, ještě více než u strojů času, je v případě zájmu o kvantovou
gravitaci potřeba doporučit: vystudujte 5 let teoretickou fyziku - když
se budete hodně snažit, tak pak budete schopni si o kvantové gravitaci
číst. Vystudujte další 4 roky doktoradnské studium na zahraniční
univerzitě a když budete dobří, tak budete schopni v oblasti kvantové
gravitace pracovat. A čekáme na někoho, kdo bude geniální a kvantovou
gravitaci vymyslí.
