Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
29) Vícerozměrné světy
23. 04. 2009
Dotaz: Jak je to s více či méně rozměrnými prostory. Počítá se s tím, že je
náš vesmír tvořený pouze třemi prostorovými rozměry a jedním časovým,
nebo existuje nějaká možnost, že by náš prostor mohl být součástí
nejakého čtyřrozměrného prostoru? Když čtu o 4D krychlích a o tom, že
kdyby byla možná nějaká interakce mezi dvou a třírozměrným prostorem,
viděli bychom zkrz 2D prostor, což ale přece nemůže být možné, protože
takový prostor by byl snad nepozorovatelný právě kvůli jeho prostoroým
omezením, ne? Nemůžeme přece vidět to, co nemá hloubku. Zpět k
původnímu dotazu: Je možné, že náš rozměr je více rozměrný, jen tyto
rozměry nemůžeme pozorovat? Protože kdyby bylo možné pozorovat ze 4D
prostoru 3D prostor, bylo by možé pozorovat i z našeho světa 2D prostor. A
kdyby bylo možné interagovat mezi vícerozměrnými prostory, v našem
vesmíru by muselo přece docházet k mystickému úbytku hmoty (černé díry a
Hawking tvrdící, že se informace/hmota přelívají z vesmíru do vesmíru?)
Nebo je náš vesmír prostě třírozměrný a konec. K čemu potom jsou úvahy
o více či méně rozměrném prostoru? Jen kvůli představě, jak by asi
vypadaly či vypadají vesmíry s jiným počtem prostorových rozměrů? Co
paralelní reality, pokud by existovali, nejsou tohle různé nakrájené vrstvy
4D prostoru, kde jedna z realit/linií je právě ten náš omezený svět,
podobně jako krychle rozkrájená do 2D prostoru pochopitelná pro hypotetické
2D bytosti? Jak to shrnout, asi takhle: Je náš vesmír prolínající se svět
se stupňujícím se počtem rozměrů, které jsou přímo tady, nebo je to
výsada jiných vesmírů? Omlouvám se za velmi laický dotaz, ale tahle
problematika mě fascinuje. (Petr Mišák)
Odpověď: Má odpověď asi nebude vyčerpávající ani úplně přesná, pokusím se ale přesto shrnout, jak vidím nastíněné dotazy po několika letech studia na MFF. V běžném životě bezproblému vystačíme s 3 rozměry prostoru a 1 rozměrem času. Při některých situacích (vysoké rychlosti, silná gravitační pole, ...) se ukazuje rozumnější tento model poupravit a pracovat s čtyřrozměrným prostorem (resp. varietou) - s prostoročasem neboli časoprostorem. Pakliže se pustíme ještě dále a budeme chtít budovat teorie popisující všechny známe inetrakce, ukazuje se, že by bylo vhodné počítat např. s desetirozměrným prostorem - ne snad proto, že bychom pozorovali další rozměry, ale pprostě proto, že nám to umožňuje "napsat ty správné rovnice". Tyto teorie zatím jsou spíše ve stádiu zrodu či testování, pokud by se ale ukázalo, že náš svět je ve smyslu těchto rovnic skutečně mnohorozměrný, budou nadbytečné rozměry (tj. ty nad námi vnímanými 3 + 1) ve skutečnosti svinuté na nepatrných škálách. Co to znamená? Představme si brčko (slámku, trubičku). Z dostatečné dálky (tedy z makroskopického pohledu) jde o jednorozměrný předmět mající pouze délku. Z blízka se ale jeví jako svinutá plocha, jde tedy o vícerozměrný objekt. Zmakroskopického hlediska tedy žijeme v našem 3+1 dimenzionálním světě, na opravdu malých (subatomárních, subjaderných) rozměrech to klidně může být komplikovanější a tedy v souladu s požadavky moderních teorií pracujících s desetirozměrným matematickým světem.
Dotaz: Dobrý den, ve škole jsem se dozvěděl, že helium je poněkud zvláštní
plyn v různých ohledech - při nízkých teplotách má nulovou viskozitu a
prý se při škrcení neochlazuje, ale ohřívá a to mě přivedlo k
myšlence, že pokud bychom vyměnili chladící médium v lednici za helium,
pak by "topila" jak v kondenzátoru(teplo získané prací kompresoru), tak ve
výparníku(teplo ze škrcení) a tím by se pak dosáhla účinnost vyšší
jak 100% (o teplo, ze škrcení) -> samosebou, že to asi fungovat nebude a v
téhle teorii bude jistě někde háček, ale potřeboval bych to nějak
vyvrátit, abych nad tím přestal přemýšlet... (miroslav kabát)
Odpověď: Perpetua mobilea jsou vždy lákavá, příroda se jim však brání. Přesto to lidé
stále zkoušejí.
Helium je skutečně "látka kouzelníků", jak jej někdo nazval. Za nízkých
teplot se projeví jako kvantová kapalina a to zejména supratekutostí. Pod
teplotou 2,17 K ztratí viskozitu, pokud ji sledujete z tečení tenkými
kapilárami. Rychlost proudění nezávisí na rozdílu tlaku mezi oběma konci
kapiláry. Platí to jen do jisté rychlosti, pak se kapalina chová opět jako
vazká. Měříte-li viskozita ze silového momentu, kterým působí na rotující
těleso, naměříte nenulovou viskozitu. K výkladu tohoto jevu se užívá model
směsi normální a vazké kapaliny, jejíž podíl klesá s klesající teplotou.
Rotující helium pod teplotou 2,17 K vytváří meniskus jako normální kapalina
(což by jako kapalina bez tření = bez viskozity nemělo) a to díky vírům
normální kapaliny, které kapalinou pronikají. Supratekuté helium vytváří na
stěnách povrchový film, pomocí něhož teče i proti silám gravitace. Lze v něm
vyvolat fontánu, která stříká jen díky přitápění do baňky uzavřené zátkou,
kterou pronikne jen supratekutá složka.
Váš dotaz směřuje k Jouleovu - Thomsonovu jevu, který způsobuje změnu
teploty plynu při expanzi do vakua, tedy nekoná-li práce tlačením na nějaký
píst. Jde o práci molekul reálného plynu proti vnitřním silám, které působí
mezi molekulami. Jev je závislý na teplotě plynu. Aby při expanzi docházelo
k chlazení, musí být teplota plynu nižší než inverzní teplota, která je pro
helium asi 42 K (pro kyslík 770 K). Pro účinné chlazení má být teplota
alespoň třetinová. Helium se tedy za pokojové teploty při expanzi za
škrtícím ventilem ohřívá. Ohřívá se taky při kompresi, jak to znáte z
chladničky. Takhle získané teplo je přeměněno z příkonu kompresoru, obávám
se, že účinnost nebude velká.
Účinnost nad 100%, samozřejmě bez uvážení všech přítoků energie, dává
tepelné čerpadlo, které si bere teplo ze půdy, tekoucí vody nebo ze vzduchu
a principiálně se podobá domácí chladničce. Zažil jsem jeho činnost a
ujišťuji Vás, že se jím v zimě neohřejete.
Dotaz: Asi to bude znít hloupě, ale na jednu věc si prostě nedokážu odpovědět.
Když jsme probírali ve škole relativitu času, uváděli jsme si jako
demonstraci "fyzikální vagón" jedoucí konstantní rychlostí. Venku stál
pozorovatel a viděl, že světlo vyslané zprostřed vagónu dorazilo k jedné
stěně dříve, než ke straně druhé, zatímco pozorovatelé ve vlaku tento
jev nezaznamenali. Co mne zajímá, je to, jak by pokus vypadal ve tmě a bez
vyslaného světla. Byl by čas na jedné straně vagónu pořád jiný, než na
straně druhé? Dá se to nějak dokázat? Snad jsem se vyjádřila dosti
srozumitelně. Budu vděčna, pokud mne odkážete na jakoukoli literaturu, či
podáte jakékoli vlastní vysvětlení. (Isiik)
Odpověď: Žádný zvídavý dotaz není hloupý! Ale k věci: světlo a jeho šíření ve výše uvedeném případě není příčinou daného jevu (relativity současnosti a s tím související dilatace času), ale pouze nám umožňuje tento jev "mázorně" ukázat, představit si ho. Bez vyslaného světelného signálu by tedy pokus vypadal tak, že všude bude tma, ale jevy spjaté s teorií relativity budou nastávat.
Dotaz: Jak vznika jemne a hyperjemne spektrum (napr. u jodu I2)? (Shane)
Odpověď: Rozštěpení spektrálních čar (tzv. jemná struktura čar) vzniká vlivem relativistických jevů a vlivem interakce mezi spinovým a orbitálním momentem hybnosti elektronů (tzv. spinorbitální interakce). Hyperjemná struktura je pak důsledkem interakce magnetického momentu elektronu s magnetickým momentem jádra (I-J vazba).
Dotaz: Proč se při zahřátí plynu zvýší rychlost jeho molekul? Odstrkují se
rychleji? Proč? (Jan Píka)
Odpověď: Pojďme se podívat, jakým způsobem lze takový plyn zahřát. Nejprve si představme, že máme nějaký plyn (třeba vzduch) uzavřený v krabici. Můžeme jej zahřát třeba tak, že nějak zahřejeme krabici a od ní se zahřeje plyn. Co ale znamená, že zahřejeme krabici? Krabice bude mít vyšší teplotu, tudíž její molekuly budou rychleji kmitat. Při nárazech molekul plynu na stěnu krabice (běžný děj, jímž se projevuje tlak v plynu) se pak tyto molekuly nejen odrazí, ale ještě navíc jsou "nakopnuty" více kmitajícími ("teplejšími") molekulami krabice. Molekuly plynu jsou pak v důsledku toho "nakopnutí" rychlejší... neboli krabice zahřála plyn uvnitř.
Existují ale i další mechanismy, zejména záření. Pokud na náš sledovaný plyn, nyní třeba vzduch v atmosféře, dopadá elektromagnetické vlnění správných vlnových délek (což může být třeba sluneční svit), lze si to představit jako ostřelování molekul plynu velmi rychlými malými kuličkami - fotony. A pokud takový foton molekulu plynu nerozbije (jako třeba ionizující záření), tak ji opět pošťouchne, "nakopne"...
Závěrem bych chtěl zdůraznit, že výše uvedené příklady jsou velmi zjednodušující a nelze je interpretovat doslova - fotony nejsou kuličky, náraz molekuly plynu na kmitající molekulu krabice může způsobit v některých (méně častých) případech i zpomalení ("ochlazení") molekuly plynu, ... základní představu o procesu ohřívání plynu však uvedené příklady vystihují.
