Příloha č. 1 REJSTŘÍK FYZIKÁLNÍCH POJMŮ

Transkript

1 Příloha č. 1 REJSTŘÍK FYZIKÁLNÍCH POJMŮ

2 2 Absolutní čas: Newtonova představa univerzálního času, podle které lze zavést univerzální, jednoznačně určenou současnost událostí a univerzální význam časové odlehlosti dvou událostí. Absolutní prostor: Newtonova představa třírozměrného prostoru, ve kterém žijeme; podle ní lze hovořit o absolutním klidu a délky předmětů jsou nezávislé na pohybu vztažných soustav, ve kterých se měří. Antropický princip: Soubor myšlenek, podle kterých fakt naši existence zavádí určitá omezení pro vlastnosti celého vesmíru; Silnější verze tohoto principu se dokonce přiklání k tvrzení, že vesmír byl vytvořen právě tak, abychom v něm mohli existovat. Astrofyzika: Zpravidla teoretická fyzika, která aplikuje fyzikální zákony na vesmírné objekty. Astronomie: Věda zkoumající vesmírné objekty teleskopem. Atom: Základní jednotka hmoty za obvyklých podmínek; každý atom se sestává z jádra s kladným elektrickým nábojem obklopeného oblakem elektronů s nábojem záporným, jádro je složeno z protonů a neutronů; název pochází od řeckého filozofa Démokrita. Boson: Zprostředkující částice (nebo mód vibrace struny) slabé síly; částice pojmenována podle indického fyzika Satyendryho Bose. Časoprostor: Též prostoročas; spojení času a prostoru, které souvisí s Einsteinovou speciální relativitou; lze ho chápat jako tkaninu vesmíru, z níž je vesmír vytvořen; poskytuje jeviště pro vesmírné události, které je podle obecné relativity samo ovlivněno přítomností hmoty; čtyřrozměrný prostor sjednocující prostor a čas. Černá díra: Objekt, který prošel gravitačním kolapsem, čímž zbortil (nekonečně zakřivil) okolní prostor, můžeme si jej představit jako díru do časoprostoru; je to

3 3 nejhutnější objekt (s nejvyšší možnou hustotou) ve vesmíru, ohraničený navenek horizontem událostí; co je pod tímto horizontem nelze principielně zjistit, protože nesmírná gravitace přitáhne jakýkoliv signál, pokud by se nepohyboval nadsvětelnou rychlostí. Červí díra: Hypotetická trubice v prostoru, která spojuje dvě oblasti vesmíru; zkratka napříč zakřiveným časoprostorem. Dilatace času: Jev, při kterém dochází ke zpomalení běhu času, což se může stát buď při vysokých rychlostech (srovnatelných s rychlostí světla), nebo působením gravitace. Druhý zákon termodynamiky: Podle tohoto zákona entropie během nevratného procesu vždy vzrůstá; budoucí stav každého izolovaného systému bude mít entropii vyšší, nežli má jeho současný stav, nebo měl kterýkoli jeho stav v minulosti. Elektron: Stabilní částice, jednotkový elektrický náboj záporného znaménka, nachází se v atomovém, elektronovém obalu. Elektromagnetická síla: Jedna ze čtyř fundamentálních sil; spojení elektrické a magnetické síly. Elektromagnetická vlna: Vlnovitý vzruch elektromagnetického pole, vždy cestující rychlostí světla; jde např. o rádiové vlny, infračervené paprsky, viditelné světlo, ultrafialové paprsky, rentgenové záření. Elementární částice: Podle standardního modelu se jedná o nedělitelné částice; např. elektrony, neutrina, kvarky, a částice sil jako fotony, gluony či bosony. Entropie: V termodynamice vyjadřuje tendenci (potenciál) izolovaného systému vzhledem ke změnám.

4 4 Friedmannův vesmírný model prostoru: Představuje prostor jako balón, ovšem trochu zvláštní balón, totiž čtyřrozměrný; velikost vesmíru není nekonečná, ale stejně tak vesmír nemá ani hranice, ani konec. Evoluce: Obecný pojem používaný pro časový vývoj chování systému; v biologii se tento pojem používá pro Darwinovu vývojovou teorii, podle které vyšší formy života povstaly postupným vývojem z forem nižších. Foton: Z řec. fós jasný; dále nedělitelná kvanta energie elektromagnetického záření; snadná registrace, nízkoenergetické fotony jsou viditelné světlo; zprostředkující částice elektromagnetické interakce. Galaxie: Z řec. galaktó mléko, mléčný; hvězdné ostrovy; původně název pro naší hvězdnou soustavu podle podoby vzdálených hvězd jevících se na obloze jako bílý pás vizuální podoba s rozlitým mlékem; jedná se o hvězdy na hranici naší soustavy v takové vzdálenosti, že se slévají v jednolitý pás bez možnosti rozeznat jednotlivé objekty; ve 20. letech 20. stol. se zjistilo, že naše hvězdná soustava není jediná a tak se pouze zaměnilo velké G naše soustava, s malým g se nadále označují hvězdné soustavy ostatní, mimo naší Galaxii; galaxie nejsou v prostoru rozloženy nahodile (rovnoměrně), ale vytvářejí různé shluky. Gluon: Z angl. glue lepidlo; výměnná částice mezi kvarky; nejmenší balíček silné síly. Gravitace: Nejslabší z fundamentálních sil, důležitá na kosmických vzdálenostech; přitažlivá síla působící mezi všemi hmotnými objekty; byla popsána nejdříve Newtonovou univerzální teorií gravitace, později obecnou teorií relativity. Graviton: Zprostředkovatel gravitace, nejmenší balíček sjednoceného gravitačního pole; dosud experimentálně neověřen. Horizont vesmíru: Hranice, za kterou kvůli omezené rychlosti světla nelze dohlédnout; z oblasti za horizontem nezíská vnější pozorovatel principiálně žádnou informaci, žádný signál.

5 5 Horizont událostí: Obklopuje černou díru; co se dostane pod něj, podle zákonů gravitace už nikdy z gravitačního zajetí neunikne. Hybnost: Součin hmotnosti a vektoru rychlosti tělesa; celková hybnost izolované soustavy se zachovává. Klasická fyzika: Fyzika před zrodem Einsteinovy relativity a kvantové mechaniky, postavená na Newtonových teoriích. Kočka v krabici: Schrödigerův paradox kvantové kočky; v neprůhledné krabici je zavřená kočka, spolu s ní je v krabici radioaktivní materiál, ampulka s jedem a se zařízením, které když zaregistruje rozpad atomu, rozbije ampulku s jedem; rozpad atomu je kvantově-mechanickým procesem, který je možné popsat pouze vlnovou funkcí a předpovědět jen jako pravděpodobnost; generalizujeme-li stejný princip na celou krabici, byla by popsána vlnovou funkcí a kočka uvnitř pak není ani živá ani mrtvá, je superpozicí obou stavů, dokud krabici neotevřeme; tehdy se vlnová funkce zhroutí a příjme stav, kdy kočka je buď mrtvá, anebo živá. Kosmologie: Vědní obor na rozhraní astronomie, teoretické fyziky a filozofie, který se zabývá otázkami vzniku, stavby a vývoje vesmíru jako celku; z řec. kosmos znamená "mír", "smír" nebo "harmonii"; přípona logie, resp. řec. logos znamená nauku či vědu. Kvantová fluktuace: Viz. Kvantová pěna. Kvantová mechanika: Též kvantová teorie; rámec pro fyzikální zákony popisující vesmír v jeho mikroskopickém měřítku. Kvantová pěna: Též kvantová fluktuace; náhodné kolísání, nepravidelné oscilace, neurčitý průběh hodnot, přirovnávaný ke vřícímu kotli s kvantovou pěnou; nehomogenity v kvantové povaze hmoty; název poprvé užil astrofyzik John Wheeler.

6 6 Kvantová teorie gravitace: Fyzikální teorie, která spojuje obecnou relativitu a kvantovou mechaniku. Kvark: Subnukleární částice, na kterou působí silná síla; kvarky vytvářejí mimo jiné protony a neutrony; pojem zaveden r. 1963, slovo samotné bylo vybráno z románu J. Joyce; kvarky doposud nebyly izolovány samostatně. Machův princip: Schopnost těles setrvávat v daném pohybu není vlastností těles samých, ale je způsobena všemi tělesy přítomnými ve Vesmíru. Makroskopický: Související se vzdálenostmi běžného života a dále (zhruba od milimetru výše); opak slova mikroskopický. M-teorie: Teorie sjednocující pět teorií superstrun do jediného rámce; předpokládá existenci jedenácti dimenzí. Mikroskopický: Nejčastěji souvisí se vzdálenostmi srovnatelnými s velikostí atomu a níže; obecněji běžně nepozorovatelné struktury, opak slova makroskopický. Mód vibrace: Přesný počet hřebenů a údolí vlny v každém směru, odpovídající chvění vlny nebo elektromagnetického pole. Molekula: Několik atomů majících společný elektronový obal a spojených chemickou vazbou. Neutrino: Ultralehká elementární částice bez náboje, pravděpodobně s nulovou klidovou hmotností, která téměř nereaguje s okolní hmotou a prochází jí téměř bez odporu. Neutron: Nestabilní částice; neutrální částice bez elektrického náboje; součást atomového jádra.

7 7 Obecná teorie relativity: Vysvětluje gravitaci pomocí zakřivení časoprostoru; je založena na předpokladu, že fyzikální zákony musí být stejné pro pozorovatele v libovolné vztažné soustavě nezávisle na tom, jak se tyto soustavy vůči sobě pohybují. Planckova délka: Veličina spojená se zákony kvantové gravitace; je to délková škála, pod kterou přestává existovat časoprostor, tak jak ho známe, a stává se kvantovou pěnou. Princip ekvivalence: Klíčový princip obecné relativity, který vyhlašuje nerozlišitelnost zrychleného pohybu od účinků gravitačního pole (v malé oblasti prostoru); zobecňuje princip relativity, protože ukazuje, že všichni pozorovatelé, nehledě na stav jejich pohybu, mohou tvrdit, že jsou v klidu, pokud připustí existenci vhodného gravitačního pole. Princip neurčitosti: Heisenbergův princip kvantové mechaniky, podle kterého nelze principiálně v jednom okamžiku stanovit polohu a rychlost částice s neomezenou přesností; parametry částice nelze vnímat jinak, než jako výsledek měření; čím přesněji změříme jeden parametr, tím více neurčitosti vneseme do druhého parametru. Proton: Kladně nabitá částice, obsažená uvnitř jádra atomu. Rozpínání vesmíru: Rozpínání vesmíru bylo předpovězeno Einsteinovou obecnou relativitou a v roce 1929 potvrzeno i měřením amerického astronoma Edwina Hubbla; prostor se s plynutím času volně roztahuje. Samoorganizace: Jev, při kterém dochází k samovolné organizaci systému. Setrvačnost: Odpor, který těleso klade urychlování. Silná síla: Nejsilnější síla ze všech čtyř fundamentálních sil, zodpovědná za uzamčení kvarků uvnitř protonů a neutronů v jádře; je zprostředkována gluony.

8 8 Singularita: Bod v prostoročase, ve kterém se křivost prostoru stává nekonečnou, je to bod nekonečné hustoty; některé teorie předpokládají, že singularitu nalezneme ve středu černé díry a na začátku a na konci vesmíru. Slabá síla: Jedna ze čtyř fundamentálních sil, způsobuje radioaktivní rozpad; je zprostředkována bosony. Speciální teorie relativity: Je postavena na předpokladu, že fyzikální zákony se projevují stejně pro každého pozorovatele, pokud se vztažná soustava pohybuje konstantní rychlostí vůči jiné vztažné soustavě. Spin: Míra rotace tělesa; moment hybnosti objektu; každá částice se podobá malému setrvačníku, který se otáčí kolem své osy; spin vyjadřuje počet možných orientací osy rotace v prostoru. Standardní model částicové fyziky: Popisuje svět uvnitř atomu v pojmech bodových částic; teorie tří negravitačních sil a jejich účinků na hmotu. Strunová teorie: Též teorie superstrun; jednotná teorie vesmíru vycházející z principu, že základními stavebními kameny přírody jsou jednorozměrná vlákna zvaná struny; harmonicky sjednocuje kvantovou mechaniku s obecnou relativitou. Super grupy: Útvary obsahující tisíce galaxií; jednotlivé galaxie jsou gravitačně vázány, tj. obíhají kolem společného těžiště; jedná se o největší gravitačně vázané struktury ve vesmíru. Supernova: Obrovský výbuch hvězdy, při němž je všechna hmota kromě jejího jádra (myšleno středu), vyhozena do prostoru; odlétnuvší látka utvoří surovinu pro vnik nových hvězd a planet. Superpozice stavů: Skládání stavů, jejich kladení přes sebe; kvantové objekty mohou být současně ve více stavech, např. částicí a vlnou (viz. vlnověčásticová dualita).

9 9 Svinutá dimenze: Prostorová dimenze, která nemá zaznamenatelný rozsah; je zavinutá do malé velikosti, v důsledku čehož uniká přímému pozorování. Šipka času: Fyzikální proces ztělesňující nevratnost času, spojen s druhým zákonem termodynamiky; pojem šipka času byl poprvé použit astrofyzikem Arturem Eddingtonem v roce Rudý obr: Hvězda na sklonku své existence, díky nízké povrchové teplotě má naoranžovělou barvu. Temná hmota: Též tmavá hmota; hmota, kterou lze ve vesmíru pozorovat jen díky jejímu gravitačnímu vlivu na okolní objekty tvořené běžnou svítící hmotou; je odhadováno, že jí je ve vesmíru kolem třiceti procent, zatímco normální hmota tvoří jen čtyři procenta kosmu. Teorie inflace: Teorie nadsvětelně rychlého rozpínání; exponenciální nafukování v kratičké chvíli po velkém třesku; fluktuace souvisí s počátkem vesmíru krátce po velkém třesku nastal okamžik, nepatrný zlomek vteřiny, kdy se novorozený vesmír rozpínal mnohem větší rychlostí, než je rychlost světla; tento prvotní záblesk se dá naměřit na mikrovlnných frekvencích i dnes i když má mnohem nižší teplotu jako všudypřítomný šum pozadí a odpovídá teplotě 2,7 kelvinu, právě objev tohoto záření v letech podpořil teorii velkého třesku. Teorie velkého třesku: Angl. Big Bang; hypotetický počátek rozpínání vesmíru, exploze prostoročasu, počátek všeho; podle teorie velkého třesku vesmír explodoval někdy před 14 miliardami let z nekonečně malého a nekonečně hustého bodu (singularity) do současné podoby. Teorie všeho: Angl. TOE Theory of everithing; hypotetická teorie zahrnující veškerou hmotu a všechny síly. Termodynamika: Zákony vyvinuté v 19. století popisující aspekty tepla, práce, energie, entropie a jejich vzájemný vývoj ve fyzikální soustavě bez analýzy je-

10 10 jich mikroskopické struktury; fyzikální obor, který se zabývá studiem vzájemných přeměn různých druhů energií. Velký krach: Singularita na konci vesmíru, můžeme jej považovat za spojení všech černých děr; obdoba velkého třesku, není to však počátek vesmíru, ale jeho konec vesmír se zhroutí do jednoho bodu (za předpokladu že v něm bude dostatek hmoty). Vlnově-částicová dualita: Skutečnost, že všechny vlny se někdy chovají jako částice a všechny částice naopak jako vlny. Zakřivení prostoru: V případě, že prostor neobsahuje žádnou hmotu ani energii je plochý; přítomnost hmotného tělesa však způsobuje jeho zakřivení.