0BFE07 A búgócsiga meséje | |
a) NYUGSZUNK-E, AVAGY SZÁGULDUNK?
Nyugszunk-e, avagy fényparipa hátán száguldunk?
Fújjunk visszavonulót: hagyjuk meg a fénynek a világ meghódítását, a végtelen távok pontba való zsugorítását, időtlen idők szempillantásba való besűrítését:
fogadjuk el, hogy ahol vagyunk nyugszunk, ahol nyugszunk, a világnak a közepe van...
... és engedjük meg a szomszédnak, hogy ahol ő van, legyen meg a saját nyugalma és a saját világának közepe...
ez a szimmetria törvénye, mely egyenrangúvá teszi a világ bármely pontját, az idő bármely pillanatát, királyi trónjába ülteti a mozgás viszonylagos lényét...
és már csupán azzal, hogy látjuk egymást, akár elenyésző mértékben is, de máris kölcsönhatunk egymásra:
az egy állhat sokból, a sokat szemlélhetjük mint egyet, de Münchhausen bárónak nem hisszük el, hogy az élősárba való fulladástól úgy menekült meg, hogy kezével a feje fölé nyúlt, megmarkolta saját haját és (hajánál húzva magát) kiemelte magát a sárból ( a maga sok részeit, melyeket együttesen Münchhausen báró néven ismerünk).
b) A VILÁG ÖSSZETEVŐI
( m ) TÖMEG: A nyugvó rendszer (mely állhat akár csak egy objektumból vagy objektumok tömkelegéből) megtartja nyugalmi állapotát mindaddig, amíg egy külső hatás annak megváltoztatására nem kényszeríti... ezen tehetetlenség mértéke a tömeg ( m , idegen szóval: massa), mely megmutatja, mennyire nehéz valamit megmozdítani helyzetéből
( I ) LENDÜLET: A mozgásmennnyiség (I = m * v , idegen szóval: impulzus, momentum vagy "linear momentum" = "egyenesvonalú lendület") megmutatja, hogy egy adott dolog mennyire akarja megtartani a mozgását, vagy ütközéskor mekkora lendületet adhat át egy másik testnek
( F ) ERŐHATÁS: Erőhatás okozza a kölcsönható testek lendületváltozását: F = ΔI/Δt ("Δ" a változás jele, továbbfejtve, I = m * v behelyettesítésével:) = m * Δv/Δt = m * a Newton II. törvényét kapjuk,
Azonban az egyenesvonalú (lineáris) mozgáson túl a világra nagyon is jellemző a körmozgás,
( ugyanis, azon túl, hogy valaminek lehet egyenesvonalú lendülete (idegen szóval: lineáris momentuma vagy lineáris impulzusa), a testeknek (rendszereknek) lehet igen erős forgása is mely, ugyanúgy mint a lendület önmagától nem szűnik meg) így a lineáris tömeg ( m ), lineáris lendület ( I ) és lineáris erőhatáson ( F ) túl a "körtömeg", "körlendület" és "körerő" fogalmát is be kell vezetni ahhoz, hogy a búgócsiga őrült pörgésével elmesélhesse a világ történetét: ( n ) KÖRTÖMEG: A nyugvó rendszer (mely állhat akár csak egy objektumból vagy objektumok tömkelegéből) megtartja nyugalmi állapotát mindaddig, amíg egy külső hatás annak megváltoztatására nem kényszeríti... ezen tehetetlenség mértéke a körtömeg ( n = m * k , idegen szóval: "moment of inertia" = "tehetetlenségi nyomaték", vagy "rotational inertia" = "forgási tehetetlenség", avagy "angular mass" = "szögtömeg"), mely megmutatja, mennyire nehéz valamit "kifordítani" helyzetéből ( k a körpálya középpontjától, a forgási tengelytől mért távolság, az erőkar hossza). ( N ) KÖRLENDÜLET: A körmozgásmennnyiség ( N = I * k , jó magyar elnevezései "perdület", "impulzusnyomaték" avagy "lendületnyomaték", idegen szóval: "angular momentum" = "szöglendület" és "rotational momentum" = "forgási lendület") megmutatja, hogy egy adott dolog mennyire akarja megtartani a körforgását, vagy kölcsönhatáskor mekkora körlendületet adhat át egy másik (helyhezkötött de körmozgásra képes) testnek ( M ) KÖRERŐHATÁS: Az erő forgatónyomatéka okozza a kölcsönható testek körlendületváltozását: M = ΔN/Δt ("Δ" a változás jele, továbbfejtve, N = I * k behelyettesítésével az erőkar törvényét kapjuk:) = ΔI/Δt * k = F * k ( idegen szóval: "torque" = "forgatónyomaték", "momentum" = "nyomaték", vagy "moment of force" = "erőnyomaték" ) c) A KÖRMOZGÁS ŐFENNSÉGE Bármennyire is viszonylagos az egyenesvonalú egyenletes mozgás (megfelelő koordinátarendszerből nézve bármely mozgás nyugvásnak értelmezhető), annyira egyértelműen abszolút a forgómozgás: - egyenesvonalú egyenletes mozgás esetén mondhatjuk, hogy valóban mi állunk, és a világ suhan el mellettünk - pörgés esetén azonban nem lehet mondani, hogy nem forgunk, és az egész világ forog körülöttünk ("forog körülöttem a világ" mondás azonban létezik), ...ugyanis gondolatkísérletnek képzeljünk el egy ultrakönnyű de szupererős körhintát (tehát mi sokkal "nehezebbek" vagyunk a körhintától): - a nyugvó körhintán semmi különöset nem érzünk, mozoghatunk kifelé vagy befelé közelítve a körhinta forgástengelyéhez, - forgó körhintán azonban Fcf = m * v2 / k centrifugális erő "húz" minket kifelé a hintából (szerencsére ugynolyan nagyságú centripetális erő húz minket befelé a szék támlájának nyomása által). - a belső székbe átülve (félúton a forgástengelyhez) forgásunk jelentősen gyorsabb lesz (körlendület megmaradása: m*v * k = m*2v * k/2), a kerületi sebességünk kétszer lesz nagyobb, de mivel kétszer rövidebb köröket kell befutnunk, a fordulatszám négyszer (!) lesz nagyobb, a centrifugális erő pedig Fcf = m * (2v)2 / k/2 nyolcszor (!) lesz nagyobb. d) AZ ŐSROBBANÁSTÓL A FÉNYÁRADATIG
e) A GRAVITÁCIÓ KERINGŐRE KÉR FEL Még egyszerűbben: a reptéri 10m széles kifutópályán szaladsz a szerelmeddel szembe. Annak, hogy frontálisan ütköztök az esélye 1 a 10-hez (fél méteres vállszélességgel számolva), azonban 90%-os valószínűséggel elkapjátok egymás öt méter hosszú karját, és a két egymással ellentétes irányú egyenesvonalú mozgás őrült körforgásba, keringőtáncba alakul át: - a két egymással ellentétes I = m * v egyenesvonalú lendület (melyhez kétszer E = m * v2 / 2 mozgási energia tartozik) kettő N = I * k = m * v * k körlendületbe alakul át, - magadhoz rántod kedvesed hogy megöleld (nem kis erőfeszítés és munka árán mert egymás körül forogtok), a tíz méteres távolság egy méterre csökken, forgási sebességetek tízszeresére növekszik (körlendület megmaradása), fordulatszámotok százszorosára (mert tízszer rövidebb körpályát tízszer nagyobb sebességgel futtok be), a titeket szétválasztani akaró centrifugális erő pedig ezerszer lesz nagyobb! - erőtök fogytán eleresztitek egymást és tízszer nagyobb sebességgel szétrepültök mint amekkora volt a találkozási sebességetek. Mivel ellentétes irányú, a lineáris összimpulzus továbbra is nulla marad, de a mozgási energia százszor lesz nagyobb (az összeölelkezéskor befektetett munkának köszönhetően) Tehát most már értjük, hogy miért forognak a bolygók saját tengelyük körül, majd mindannyian a Nap körül, csillagok egymás körül, galaxisokban a csillagok spirált alkotva... És az azonban nagyon érdekes, hogy amíg az egyenesvonalú mozgás viszonylagos, nem létezik mérés mely két mozgó rendszert bármiképp is megkülönböztetne, addig a körmozgás egyértelműen megállapítható, mérhető. f) CSILLAG SZÜLETIK... A középen már olyan sok anyag gyűlt össze, hogy mind gyakoribbak az ütközések a részecskék között: ezt nyomás és hőmérséklet emelkedésével jellemezzük. Minél forróbb valami, annál jobban sugároz, így az alakulóban lévő protocsillag először vörösen kezd izzani, majd sárgán, majd fehéren, majd szúró kék színben. A heves ütközésekben a hidrogénatomok egymásról letépik a kísérő elektront, hidrogénplazma jön létre, meztelen protonok száguldanak, melyek egy pillanatban foglyul ejtenek egy arra kószáló elektront (mivel a pozitív töltésük nagyon erősen vonzza a leszakított negatív elektronokat), az elektronbefogást meg fénykibocsájtás követi... De ez a fény még mindig igen halovány, ez még nem igazi csillagfény. g) A CSILLAG "BEROBBAN" Ez a folyamatos nukleáris "robbanás" ellensúlyozza és megállítja a már óriási nagyságúvá nőtt gravitációs vonzás általi zsugorodást: ha ez nem lépne fel, a protocsillag igen rövid időn belül olymértékben magába roskadna, hogy a mind erősebb gravitációs vonzás annyira magára görbítené a teret, hogy az bezárulna körülötte, mintsem egy fekete lyukat alkotva. Minden csak befelé esne, még a fény sem tudna kijönni... A legelső csillagok óriáscsillagok voltak, tűző kék fényben tündököltek, és a nagy tömegből eredő nagy gravitációs nyomásnak köszönhetően igen gyorsan (egy-két milliárd év alatt) elégették minden üzemanyagkészletüket (úgynevezett "hagymamodell"-ben égett a külső héjban a hidrogén héliummá, belső héjban a hélium szénné, még belsőbb héjban a szén neonná, még belsőbb héjban a neon szilíciummá, stb..., legvégén pedig neutronbefogás+bétabomlással vas).  Miután az egész csillag egy nagy vasgolyóvá alakult (a vas még nehezebb elemmé való égetése már nem energiafelszabadulással, hanem energiaelvonással jár), a "tüzelőanyag" elégetését követően a csillag kialszik...
h) A SZUPERNOVAROBBANÁS - a felrobbanó csillag anyagának fele úgynevezett "csillagköd" alakjában "szétfröccsen" a világűrben (azok a részecskék melyek inkább a csillag széle felé kaptak egy nagy lökést), - másik fele pedig (azok a részecskék melyek inkább a csillag közepe felé kaptak egy nagy lökést), a körkörös robbanással a gravitációs vonzásra még rásegítve "fekete lyuk"-ba tömörül. ...a fentiekben kifejtett legegyszerűbb mechanikai modell helyett a csillag felrobbanását termodinamikai ismeretek bevonásával még pontosabban is lehet körvonalazni: - a berobbanó külső hidrogénhéj olyan mértékben áthevíti, "energetizálja" az alatta lévő vasat, hogy annak nyomása (a külsőbb rétegeké legelőször és elsődlegesen) olyan nagyra nő, hogy a külső vasköpönyeg minden irányba "szétfröccsen", úgynevezett "csillagköd" alakjában szétterül a vilagűrben, - a csillag belső felét a csillag közepe felé ható nyomás, a gravitációra rásegítve, "fekete lyuk"-ba tömöríti (még mielőtt a belső vasmag is kellőléppen áthevülne ahhoz hogy még időben kifelé "fröcsköljön" a hidrogénhéj berobbanásának körkörös lökéshulláma olyan mértékben összezsugorítja a belső vasmagot, hogy a tér olyannyira begörbül körülötte, hogy még a fény sem tud már kiszabadulni a végtelenül erősre növekedett gravitáció szorításából),
i) "GUBERÁLÓCSILLAG" SZÜLETÉSE
, és az ősrobbanásból még visszamardt "csillagpor" (80% hidrogén és 20% hélium) egy harmadik szupernovarobbanás lökéshullámainak rásegítésével újra elkezd csomósodni, a második generációs, úgynevezett "újrahasznosító", "guberáló", "csöves" csillagok születéséhez vezetve, mint amilyen a mi Napunk is.
A középen már olyan sok anyag gyűlik össze, hogy mind gyakoribbak lesznek az ütközések a részecskék között: ezt nyomás és hőmérséklet emelkedésével jellemezzük. Minél forróbb valami, annál jobban sugároz, így az alakulóban lévő protocsillag először vörösen kezd izzani, majd sárgán, majd fehéren, majd szúró kék színben. A heves ütközésekben a hidrogénatomok egymásról letépik a kísérő elektront, hidrogénplazma jön létre, meztelen protonok száguldanak, melyek egy pillanatban foglyul ejtenek egy arra kószáló elektront (mivel a pozitív töltésük nagyon erősen vonzza a leszakított negatív elektronokat), amit fénykibocsájtás követ. De ez a fény még mindig igen halovány, ez még nem igazi csillagfény.
k) A "GUBERÁLÓCSILLAG" is BEROBBAN Ezzel a nukleáris fúzióval olyan nagy mennyiségű energia szabadul fel, hogy egy pillanat alatt olyan mértékben megnöveli a nyomást és hőmérsékletet a csillag közepében, hogy a csillag berobban, külső köpönyegét le is dobja magáról, így kapják meg az addig "száraz" kőzetbolygók azt a hidrogént amelyikből a Földön 
létrejöttek a tengerek, az addig is jóval nagyobb tömegű Neptunus, Uránus és Saturnus pedig annyira "megszedték" magukat, hogy kőzetbolygókból kőzetmagvú gázbolygókká lettek.
Ez a fúziós folyamat hosszú időn át égeti a hidrogént héliummá.
Ez a folyamatos nukleáris "robbanás" ellensúlyozza és megállítja a már óriási nagyságúvá nőtt gravitációs vonzás általi zsugorodást: ha ez nem lépne fel, a protocsillag igen rövid időn belül "fehér törpe" vagy "neutroncsillag"gá roskadna 
, vagy, ha a csillag anyagmennyisége három Nap tömegét is meghaladná, akkor az fekete lyukba zsugorodna.
Minden csak befelé esne, még a fény sem tudna kijönni...
l)A NAP HALÁLA A haláltusáját vívó, mind gyorsabban forgó zsugorodó csillag belsejében a nyomás és hőmérséklet olyan nagy lesz, hogy az egymásnak rontó héliumatomok, jobban mondva: héliumiónok (kettő proton + kettő neutron) a kölcsönös elektromos taszítás ellenére mégis olyan közel kerülnek egymáshoz, hogy felülkerekedik az erős kölcsönhatás (még akkor is, ha nem hágják meg a potenciálgátat, de az úgynevezett kvantumtunneleffektusnak köszönhetően mégis erős kölcsönhatásba lépnek), és a hélium szénné alakul át ( három héliumatom "összeolvadásával"). A héliumégető Nap (tízszer kevesebb energia szabadul fel mint hidrogénégetésnél) vörös óriássá puffad: egymillió kilóméteres sugara kétszázmillió kilóméteres lesz, a Földet is magába olvasztja (forgása jelentősen lelassul, egy hónap helyett ezer év (tízezer hónap) alatt fordul meg tengelye körül). m) "FEHÉR TÖRPE" KIALAKULÁSA Ebben az úgynevezett "fehér törpében"
a gravitáció az atomokat századrészére tömöríti, azonban megmarad az atommag és a körülötte keringő századrészére zsugorodott elektronfelhő.
A kisebb méretű napszerű csillagokban a gravitációs nyomás már nem elégséges, hogy beindítsa a szén nukleáris égését neon, szilícium és magnéziummá, így egy kivételesen stabil és hosszúéletű csillag jön létre (annak ellenére, hogy energiautánpótlás nincsen, a kivételesen forró, kicsire zsugorodott felület jóval kevesebb energiát sugároz). n) "DÉZSMÁLÓ" "FEHÉR TÖRPE" SZUPERNOVAROBBANÁSA - a felrobbanó csillag anyagának fele úgynevezett "csillagköd" alakjában "szétfröccsen" a világűrben (azok a részecskék melyek inkább a csillag széle felé kaptak egy nagy lökést), - másik fele pedig (azok a részecskék melyek inkább a csillag közepe felé kaptak egy nagy lökést), a körkörös robbanással a gravitációs vonzásra még rásegítve a befelé implodáló csillag magja három naptömeg alatt "neutroncsillag"-gá tömörül, afölött pedig a körkörös robbanás a gravitációs vonzásra még rásegítve "fekete lyuk"-ba tömöriti a csillag belsejét. ...a fentiekben kifejtett legegyszerűbb mechanikai modell helyett a csillag felrobbanását termodinamikai ismeretek bevonásával még pontosabban is lehet körvonalazni: - a berobbanó hidrogén-hélium-szén-szilícium vassá égetés olyan mértékben áthevíti, "energetizálja" az alatta lévő vasat, hogy annak nyomása (a külsőbb rétegeké legelőször és elsődlegesen) olyan nagyra nő, hogy a külső vasköpönyeg minden irányba "szétfröccsen", úgynevezett "csillagköd" alakjában szétterül a vilagűrben, - a csillag belső felét a csillag közepe felé ható nyomás három naptömeg alatt úgynevezett "neutroncsillag"-ba tömöríti (gyakorlatilag az atom körül keringő elektronokat úgy belenyomja az atommagba, hogy protonokkal egyesülve csupa neutron jön létre, és az egés csillag egyetlen óriási neutronokból álló atommag lesz), - három naptömeg fölött pedig a körkörös robbanás a gravitációs vonzásra még rásegítve "fekete lyuk"-ba tömöriti a csillag belsejét (még mielőtt a belső vasmag is kellőléppen áthevülne ahhoz hogy még időben kifelé "fröcsköljön" a hidrogén-hélium-szén-szilícium vassá égetésének körkörös lökéshulláma olyan mértékben összezsugorítja a belső vasmagot, hogy a tér olyannyira begörbül körülötte, hogy még a fény sem tud már kiszabadulni a végtelenül erősre növekedett gravitáció szorításából), o) "PULZÁRCSILLAG" RÁDIÓADÁSA
melyben "degenerált neutrongáz" áll ellent a gravitációs nyomásnak.
|
