//////

Archive for Listopad, 2009

Nieeuklidesowa geometria była więc do dy­spozycji Einsteina, kiedy okazało się potrzebne zasto­sowanie jej do koncepcji czterowymiarowej czasoprze­strzeni. Einstein przypuścił, że czasoprzestrzenna struktura wszechświata nie jest płaska, lecz zakrzy­wiona. Sformułował on matematycznie teorię, zgod­nie z którą ciało poruszające się swobodnie, to jest nie popychane ani nie pociągane przez inne obiekty fi­zyczne, porusza się po euklidesowej prostej, chyba że znajdzie się w polu grawitacyjnym. Jeśli obecne  porusza się po torze zakrzywio­nym, czterowymiarowym, będącym w czasoprzestrze­ni najkrótszą drogą między dwoma punktami. Dzięki ej metodzie pole grawitacyjne oddziałujące na ciało nie jest już rozpatrywane jako siła, lecz jako zakrzy­wienie w czasoprzestrzeni. Einstein uzyskał do tego niezmienniki dla wszelkich transformacji z jednego układu w drugi.

Astronomiczne obserwacje planet i Słońca w czasie zaćmienia tego ostatniego dostar­czyły dowodów na poparcie einsteinowskiej koncepcji „przestrzeni zakrzywionej”. Z początkiem stulecia wyłaniać się począł inny jesz­cze paradygmat. Zainicjowało go coś, co można na­zwać „buntem ciała czarnego” przeciw Jamesa Clar­ka Maxwella teorii fal elektromagnetycznych. Jak wi­dzieliśmy, teoria ta też stanowiła w swoim czasie re­wolucję w nauce. Według teorii falowej światło jest okresowym drganiem elektromagnetycznym rozcho­dzącym się w przestrzeni (bez eteru). W przypadku promieniowania widzialnego długość fal określa sie w aingstremach, jednostkach 100 000 000 razy krót­szych od centymetra.

Kiedy widzimy barwy czerwo­ne, długość fali promieniowania wynosi około 7000 angstremów,_ barwom zaś głębokiego fioletu odpowia­dają długości fal około 3500 angstremów. James Clerk Maxwell wykazał jednak, że promieniowanie nie ogra­nicza się do pasma widzialnego. Mamy w tym wi­dmie fale radiowe długości mili (od grzbietu do grzbietu) i — na drugim krańcu — promienie gamma z jądra atomu z falami o długościach równych ułam­kom angstrema. Drugim parametrem jest częstotli­wość promieniowania. (Pojęcie bynajmniej nieskom­plikowane. Popatrzcie na boję, jak skacze na mor­skiej fali, w górę i w dół: ilość podskoków w jed­nostce czasu określa częstotliwość fali.) W przy­padku światła widzialnego częstotliwość, czyli licz­ba drgań na sekundę, jest bardzo duża: kiedy wi­dzimy fiolet, siatkówka naszego oka odbiera około 1 000 000 000 000 000 drgań na sekundę.

Właśnie w związku z częstotliwościami wyszła na jaw pewna słabość teorii falowej w sformułowaniu Maxwella, nie ze wszystkimi danymi z obserwacji okazała się ona zgodna. Jeśli ogrzewamy kawałek me­talu, to robi się oin ciemnoczerwony, potem jasnoczerwony i następnie biały. Ogrzewany jeszcze bardziej emituje promienie fioletowe i ultrafioletowe. Jest też jednak przypadek szczególny, znany jako „promienio­wanie ciała czarnego”. Zrozumiemy go rozważywszy, co się dzieje, gdy promieniowanie pada na nieprze­zroczystą powierzchnię. Część promieniowania zostaje pochłonięta, a część odbita. Gdyby powierzchnia była doskonale biała, całe promieniowanie zostałoby od­bite (dlatego właśnie aproksymując biel doskonałą nosimy w lecie jasnobarwne ubiory, wznosimy białe budynki i stasujemy powłoki aluminiowe na odzieży ognioochronnej i na ognioodpornych konstrukcjach).




PC
Polecane