• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Analiza trylogii Gwiezdne wojny przez pryzmat teorii względności Einsteina

    17.01.2013. 11:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Jedno z najbardziej klasycznych ujęć z trylogii "Gwiezdne wojny" zostało rozłożone na czynniki pierwsze i przeanalizowane z punktu widzenia szczególnej teorii względności Einsteina.

    Grupa studentów czwartego roku fizyki na Uniwersytecie w Leicester obliczyła, że choć statek Sokół Millennium "przeskakuje do prędkości światła", w rzeczywistości Han, Luke i Leia nie zobaczyliby światła gwiazd rozciągającego się wzdłuż statku w efektownym, filmowym stylu. Ustalenia te zostały opublikowane w dorocznym wydaniu Journal of Physics Special Topics Uniwersytetu w Leicester wraz z oryginalnymi abstraktami napisanymi przez studentów fizyki, kończących swoje czteroletnie studia magisterskie.

    Jeden z nich, Riley Connors, zauważa: "Jeżeli Sokół Millennium istniałby naprawdę i mógłby poruszać się tak szybko, to z pewnością byłyby wskazane okulary przeciwsłoneczne. Ponadto statek potrzebowałby jakiejś ochrony załogi przed szkodliwym promieniowaniem rentgenowskim".

    Joshua Argyle, kolejny student, dodaje: "Nasze wnioski co do skutków oparły się na szczególnej teorii względności Einsteina i choć nie jest to być może nasza codzienność, Han Solo i jego załoga z pewnością powinni znać ich implikacje".

    W trylogii "Gwiezdne wojny", statek kosmiczny jest wyposażony w hipernapęd, umożliwiający załodze zbliżenie się do prędkości światła. Kiedy w statku pędzącym przez galaktykę włączony jest hipernapęd, gwiazdy na niebie rozciągają się przed oczami bohaterów. Jednak studenci ustalili, że tak naprawdę nie byłoby śladu gwiazd z powodu efektu Dopplera - zjawiska wywoływanego przez źródło promieniowania elektromagnetycznego, także widzialnego światła poruszającego się w kierunku obserwatora. Ten sam efekt powoduje, że tonu sygnału karetki podnosi się im jest ona bliżej.

    W toku dalszej analizy studenci odkryli, że intensywne promieniowanie rentgenowskie gwiazd odpychałoby statek, doprowadzając do jego spowolnienia. Ciśnienie oddziałujące na statek byłoby porównywalne do tego na dnie Oceanu Spokojnego.

    Prowadzący przedmiot, dr Mervyn Roy, wykładowca na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Leicester, powiedział: "Wiele artykułów publikowanych w naszym czasopiśmie poświęconych jest tematom zabawnym, aktualnym i nieco szalonym. Nasi studenci czwartego roku są po prostu niesamowicie kreatywni! Aby zostać badaczem w dziedzinie fizyki - czy to w środowisku przemysłowym czy akademickim - trzeba się wykazać pewną wyobraźnią, nieszablonowym myśleniem i właśnie ten moduł stwarza studentom możliwości do takich ćwiczeń".

    Dodaje: "Większość naszych magistrantów zamierza poświęcić się karierze naukowej, której znaczna część poświęcona będzie publikacjom naukowym - redagowaniu i publikowaniu artykułów oraz pisaniu recenzji oraz odpowiadaniu na nie. To kolejny obszar, w którym moduł jest naprawdę pomocny. Zważywszy na fakt, że Physics Special Topics jest prowadzony jak profesjonalne czasopismo, studenci mają szansę rozwijać swoje umiejętności, które przydadzą im się w kontaktach z renomowanymi periodykami w przyszłości".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Synchronizacja standardowa – wprowadzona przez Einsteina synchronizacja zegarów w szczególnej teorii względności. Ze względu na pamięć twórców szczególnej teorii względności nazywana także synchronizacją Einsteina-Poincaré. Oparta na założeniu o stałej prędkości światła w każdym z kierunków. Relatywistyczny efekt Dopplera – efekt Dopplera zachodzący dla światła. Podobnie jak w mechanice klasycznej, relatywistyczny efekt Dopplera prowadzi do zmiany mierzonej przez obserwatora częstotliwości fali (w tym przypadku elektromagnetycznej) względem częstotliwości emitowanej przez źródło. Aby zgodnie z mechaniką relatywistyczną obliczyć taką zmianę, konieczne jest uwzględnienie przewidywanych przez szczególną teorię względności efektów, takich jak dylatacja czasu. Relatywistyczny efekt Dopplera jest szczególnie zauważalny przy względnej prędkości źródła i obserwatora bliskiej prędkości światła w próżni. Przesłanki powstania szczególnej teorii względności stały się podstawą do sformułowania tej teorii w roku 1905 przez Alberta Einsteina w jego pracy "O elektrodynamice ciał w ruchu". Zjawisko ruchu ciał fascynowało już starożytnych greckich filozofów. Arystoteles uznał, że istnieje absolutny układ odniesienia, a więc odrzucał względność jako zasadę. Pogląd ten podważył Galileusz, który badając ruch ciał doszedł do wniosku, że prędkość i pozycja ciała jest względna. Później idea ta został zapisana matematycznie w postaci transformacji Galileusza, która stała się fundamentem fizyki Newtona.

    Most Einsteina-Rosena (ang. Einstein-Rosen-bridge) zwany również Tunelem Schwarzschilda to odmiana tunelu czasoprzestrzennego odkryta teoretycznie w 1935 roku przez Alberta Einsteina i Nathana Rosena w ramach badań teorii względności. Nazwą tą określano początkowo wszystkie modele tuneli czasoprzestrzennych, aż w miarę teoretycznego odkrywania tuneli o innych cechach w literaturze angielskojęzycznej przyjęła się nazwa wormhole. Dziś określenie mostu Einsteina-Rosena stosuje się tylko do pierwotnego modelu odkrytego w 1935 roku. Choć teoria względności dopuszcza tunele czasoprzestrzenne jak most Einsteina-Rosena, to nie ma pewności co do tego, czy rzeczywiście mogłyby one istnieć w realnych warunkach fizycznych. Sokół Millennium (ang. Millennium Falcon) to statek kosmiczny pojawiający się w filmach, książkach i innych pozycjach z serii Gwiezdne wojny. Warto dodać, że Sokół Millennium pojawił się też w Łowcy Androidów. W niektórych polskich tłumaczeniach znany też jako Tysiącletni Sokół, Sokół Tysiąclecia itp.

    Horyzont zdarzeń − w teorii względności sfera otaczająca czarną dziurę lub tunel czasoprzestrzenny, oddzielająca obserwatora zdarzenia od zdarzeń, o których nie może on nigdy otrzymać żadnych informacji. Innymi słowy, jest to granica w czasoprzestrzeni, po przekroczeniu której prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu i fali przekracza prędkość światła. I żaden obiekt, nawet światło emitowane z wnętrza horyzontu, nie jest w stanie opuścić tego obszaru. Wszystko, co przenika przez horyzont zdarzeń od strony obserwatora, znika. Sean M. Carroll (ur. 1966) - naukowiec amerykański, badacz na Wydziale Fizyki California Institute of Technology. Kosmolog teoretyk specjalizujący się w zagadnieniach ciemnej energii i ogólnej teorii względności. Jego artykuły publikowały takie czasopisma jak Nature, Seed, Sky & Telescope i New Scientist. Jest autorem Spacetime And Geometry uniwersyteckiego podręcznika teorii względności.

    Statek-Arka – hipotetyczny statek kosmiczny, podróżujący na wielkich odległościach międzygwiezdnych z prędkością mniejszą od prędkości światła. Jako że przewidywany czas podróży jest bardzo długi, liczony w dziesięcioleciach, a nawet stuleciach, statek musi być samowystarczalnym habitatem, w którym podróżują całe wielopokoleniowe rodziny. Częsty motyw spotykany w fantastyce naukowej. Apeiron - wydawnictwo publikujące książki i artykuły prezentujące teorie alternatywne w stosunku do głównego nurtu fizyki i kosmologii. Skupia się przede wszystkim na pracach krytycznych wobec teorii Wielkiego Wybuchu oraz Teorii Względności.

    Metryka Kerra – ścisłe, stacjonarne i osiowosymetryczne rozwiązanie równania Einsteina ogólnej teorii względności w próżni opisujące geometrię czasoprzestrzeni wokół obracającego się ważkiego ciała. Zostało ono znalezione w 1963 przez Roya P. Kerra, nowozelandzkiego matematyka.

    Metryka Gödla – rozwiązanie równań Einsteina ogólnej teorii względności, w którym tensor energii-pędu zawiera dwa określenia, pierwsze reprezentuje gęstość materii homogenicznie rozmieszczonych wirujących cząsteczek pyłu, druga związana jest z niezerową stałą kosmologiczną.

    Dylatacja czasu – zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach odniesienia, z których jeden przemieszcza się względem drugiego. Pomiar dotyczy czasu trwania tego samego zjawiska. Zjawisko było przewidziane w szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i następnie potwierdzone doświadczalnie. Instytut Fizyki Uniwersytetu Rzeszowskiego (IF UR) – jednostka dydaktyczno-naukowa należąca do struktur Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego działająca w latach 1973-2013. Powstała z przekształcenia dotychczasowej Katedry Fizyki, której początki sięgają lat 60. XX wieku. Instytut został zlikwidowany w związku z usamodzielnieniem się wchodzących w jego skład katedr. W jego skład wchodziły 3 katedry. Prowadził działalność dydaktyczną i badawczą związaną z akustyką; spektroskopią molekularną emisyjną wysokiej dyspersji, ze szczególnym uwzględnieniem widma molekuł CO, CH, NO; oddziaływaniami laserowymi w metalach i półprzewodnikach; oddziaływaniem elektron-fonon i strukturą pasmową w półprzewodnikach; defektami radiacyjnymi w tlenkach; widmem optycznym materiałów laserowych z domieszkami ziem rzadkich; nadprzewodnictwem wysokotemperaturowym (teorią); hipotezą kosmicznej cenzury w ogólnej teorii względności; właściwościami fizycznymi Układu Słonecznego; modernizacją procesu nauczania i uczenia się fizyki w szkole podstawowej i średniej. Instytut kształcił studentów na kierunkach fizyka i fizyka techniczna. W roku akademickim 2012/2013 na instytucie kształciło się 160 studentów w trybie dziennym, a także 20 słuchaczy studiów podyplomowych. W ramach Wydziałowego Studium Doktoranckiego swoje studia odbywało kilku doktorantów.

    Linie geodezyjne w metryce Schwarzschilda: W ogólnej teorii względności linie geodezyjne w metryce Schwarzschilda opisują ruch infinitezymalnie małej masy próbnej w polu grawitacyjnym wytworzonym przez nieruchomą, nierotującą masę centralną. Rozwiązanie równań Einsteina opisujące ten przypadek to rozwiązanie Schwarzschilda uzyskane w 1915 roku przez niemieckiego fizyka Karla Schwarzschilda. Otrzymanie tego rozwiązania oraz zbadanie geodezyjnych w tej metryce odegrało ważną rolę we wczesnym eksperymentalnym potwierdzeniu teorii względności, gdyż z bardzo dobrym przybliżeniem opisują one ruch ciał w polu grawitacyjnym wytwarzanym przez Słońce. Pozwoliło to teoretycznie wytłumaczyć obserwowany ruch peryhelium Merkurego (oraz innych planet) oraz przewidzieć zjawisko ugięcia promieni świetlnych w polu grawitacyjnym Słońca. Były to pierwsze dwa testy potwierdzające prawdziwość ogólnej teorii względności. W fizyce i astronomii, zwłaszcza w teorii grawitacji – ogólnej teorii względności promień Schwarzschilda jest charakterystycznym promieniem stowarzyszonym z każdą masą. Wzór podał Karl Schwarzschild w roku 1916 - był to jeden z rezultatów jego badań i prób wyprowadzenia dokładnego rozwiązania równań pola grawitacyjnego na zewnątrz statycznej, sferycznie symetrycznej gwiazdy (zobacz: Metryka Schwarzschilda, która jest rozwiązaniem równań pola Einsteina). Promień Schwarzschilda jest proporcjonalny do masy. Promień Schwarzschilda zwany jest też czasami promieniem grawitacyjnym, choć najczęściej jako promień grawitacyjny określa się wielkość dwukrotnie mniejszą, mającą zastosowanie przy opisie rotujących (pozbawionych sferycznej symetrii) czarnych dziur opisywanych metryką Kerra, na przykład dla Słońca promień Schwarzschilda wynosi 2953 m..

    Dodano: 17.01.2013. 11:49  


    Najnowsze