ΠΕΡΙ ΦΩΤΟΣ - ΙΙ

Η ταχύτητα του φωτός, c,  είναι η μεγαλύτερη ταχύτητα με την οποία μπορεί να κινηθεί οποιαδήποτε οντότητα. Με την ταχύτητα αυτή κινούνται μόνο οι οντότητες που δεν έχουν μάζα. Τα φωτόνια του φωτός, τα πακέτα ενέργειας, κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Υποχρεωτικά ό,τι δεν έχει μάζα κινείται με την ταχύτητα του φωτός. 

Η ταχύτητα του φωτός είναι τρομακτική με καθημερινές ανθρώπινες εμπειρίες. Διανύει 300.000 χιλιόμετρα σε ένα δευτερόλεπτο. Σε ένα δευτερόλεπτο κάνει 7.5 φορές τον ισημερινό της γης. 

Το ερώτημα είναι γιατί είναι αυτή η ταχύτητα του φωτός. Ποιες θα ήταν οι  συνέπειες αν ήταν άπειρη η ταχύτητα του φωτός, ποιες αν ήταν στα μέτρα των εμπεριών μας. 

Θα υπήρχαν συνέπειες, μία από αυτές θα ήταν η πιο σημαντική: ΔΕΝ ΘΑ ΥΠΗΡΧΕ ΖΩΗ, ΔΕΝ ΘΑ ΥΠΗΡΧΑΜΕ!

Δύο από τις πιο οικείες φυσικές ποσότητες είναι η ΜΑΖΑ (m) και η ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Ε). O Einstein τις γεφύρωσε μέσω της ταχύτητας του φωτός, η μάζα και η ενέργεια είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος:

Στις πρόσφατες αναρτήσεις για την έννοια της μάζας είδαμε ότι πρακτικά η μάζα μας είναι η ενέργεια που με τη μορφή κινητικής και δυναμικής ενέργειας βρίσκεται εγκλωβισμένη στα άτομα των στοιχείων από τα οποία αποτελείται το σώμα μας. 

Ας στρέψουμε την προσοχή μας στη παραπάνω λιτή, απλή εξίσωση. Η ενέργεια του σύμπαντος, Ε, είναι πεπερασμένη. Αν η ταχύτητα του φωτός, c,  ήταν άπειρη, τότε η μάζα, m,  οποιασδήποτε οντότητας, ακόμη και αν διατίθετο όλη η ενέργεια του σύμπαντος γι' αυτό τον σκοπό,  θα ήταν μηδενική, δεν θα υπήρχαν σωματίδια - σώματα με μάζα. Δεν θα υπήρχαμε!

Το άπειρο υπάρχει για εμάς

όπως η γλώσσα για τον κωφάλαλο

Οδυσσέας Ελύτης

Έστω τώρα ότι στο ενεργειακό περιεχόμενο, Ε, ενός ανθρώπου Α αντιστοιχεί σε μάζα m = 70 κιλά σύμφωνα με την εξίσωση που απεικονίζεται.   Ας υποθέσουμε  οτι το φως είχε μια μεγάλη για τα ανθρώπινα μέτρα ταχύτητα Η ταχύτητα ενός πυραύλου: 30.000 χιλιόμετρα την ώρα. Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι το φως έτρεχε με ταχύτητα 108.000 χιλιόμετρα την ώρα. Τότε, στο ενεργειακό περιεχόμενο Ε του ανθρώπου Α θα αντιστοιχούσε μάζα 100.000.000 κιλά!!! Θα είμαστε όντα πολλών εκατομυρίων κιλών. ΖΩΗ ΔΕΝ ΘΑ ΥΠΗΡΧΕ!

Συμπέρασμα: O σχεδιασμός κατά τη γένεση του σύμπαντος ήταν πολύ σοφός για μας τους ανθρώπους όσον αφορά την επιλογή της ταχύτητας του φωτός. Η επιλογή αυτή μας έδωσε την κατάλληλη μάζα.

Είναι να θαυμάζει κανείς την απλότητα της εξίσωσης χάρη της οποίας υπάρχει ΖΩΗ. Όλοι νόμοι της φυσικής χωρούν σε ένα χαρτί...Η σοφία και η ομορφιά της απλότητας. 

 

ΦΩΣ -1

ΦΩΣ ΚΑΙ ΧΡΟΝΟΣ

Το ρητό που πάντα ακολουθεί το φως για να διαδοθεί, να ιχνηλατήσει τον χώρο, είναι εκείνο του Χίλωνα, το  «Χρόνου Φείδου»! Για να κάνει τη διαδρομή από ένα σημείο Α σε ένα άλλο Β, όσα εμπόδια και να παρεμβληθούν στο δρόμο του που θα το αναγκάσουν τοπικά να αλλάξει πορεία, (θα το κάνουν να ανακλαστεί, να γυρίσει πίσω ή να διαθλαστεί, να εισχωρήσει στο εμπόδιο αλλάζοντας πορεία), από τις άπειρες διαδρομές που συνδέουν το σημείο Α με το σημείο Β, θα ακολουθήσει πάντα εκείνη που το ταξίδι του θα διαρκέσει χρονικά λιγότερο. Δεν ακολουθεί τη συντομότερη χωρικά διαδρομή, ακολουθεί τη συντομότερη χρονικά..

Το φως είναι σαν να σκέφτεται πριν ξεκινήσει για τον προορισμό του ποιο δρόμο θα ακολουθήσε για να εξοικονομήσει χρόνο, λαμβάνοντας υπ' όψη όλα τα εμπόδια που θα συναντήσει μπροστά του και θα το αναγκάσουν να λοξοδρομήσει!  Ίσως να ικετεύει και αυτό καθώς ξεκινάει την πτήση του: «χρόνε, ανέστειλε την πτήση σου...». Δεν είναι σαν να σκέφτεται τo φως;

"Χρόνος παις εστί παίζων πεττεύων. Παιδός η βασιλεία. – Ο χρόνος είναι ένα παιδί που παίζει πεσσούς. Το βασίλειο ανήκει σ’ αυτό το παιδί." - Ηράκλειτος. Γνωρίζει το φως ότι ο χρόνος είναι στα χέρια του. Εμείς: "Ο χρόνος είναι κοροϊδευτικός. Είναι αμέτοχος σαν τα περίπτερα στην κίνηση." - Νίκος Καρούζος. Λοξοδρομεί για λίγο στα εμπόδια, σέβεται την οικονομία του χρόνου του. Δεν σκοτώνει το χρόνο του γιατί γνωρίζει ότι θα το σκοτώσει...Εμείς...Υπάρχουν βέβαια και οι ανέξοδες ποιητικές φωταψίες: "Τίποτα δεν αξίζει στον κόσμο που να μας κάνει να λοξοδρομήσουμε από αυτό που αγαπάμε" - Αλμπέρ Καμύ. 

"Εάν δεν εκτιμήσεις την αξία του εαυτού σου, δεν θα εκτιμήσεις την αξία του χρόνου σου. Και αν δεν εκτιμήσεις την αξία του χρόνου σου, δεν θα κάνεις ποτέ τίποτε μ’ αυτόν." - Scott Peck. Το φως έχει αίσθηση της αξίας του, έτσι εκτιμά την αξία του χρόνου. Γνωρίζει ότι χαρίζει ζωή, γνωρίζει ότι είναι αυτό που δίνει ζωή,  ακόμη και από θέσεις που δεν είναι τόσο γνωστές. Στη θάλασσα αιωρούνται μονοκύτταροι οργανισμοί διαφόρων διαστάσεων, φυτοπλαγκτόν,   οι οποίοι φωτοσυνθέτουν. Η φωτοσύνθεση στη θάλασσα  είναι υπεύθυνη για την  παρουσία του ζωογόνου για τη θαλάσσια οξυγόνου.

Σοφία!

Όταν το φως πέφτει στη θάλασσα δεν μπαίνει όλο μέσα για να διεκπεραιώσει τη ζωογόνο δράση του,  εν μέρει ανακλάται, γυρίζει πίσω στην ατμόσφαιρα, εν μέρει διαθλάται, μπαίνει μέσα στο νερό. Ατέλεια;  Το σε τι ποσοστό ανακλάται ή διαθλάται, σύμφωνα με τους νόμους της Φυσικής, εξαρτάται από τη γωνία με την οποία πέφτουν οι ακτίνες του φωτός στην επιφάνεια της θάλασσας. Αν πέφτουν κάθετα, όταν ήλιος είναι ψηλά, το μεσημέρι, το συντριπτικό  ποσοστό διαθλάται, εισέρχεται στη θάλασσα, αν  πέφτουν πλάγια, όταν ο ήλιος ανατέλλει ή δύει, το συντριπτικό  ποσοστό ανακλάται. Οι νόμοι της Φυσικής είναι τέτοιοι ώστε στα χρονικά διαστήματα που η ηλιακή ακτινοβολία που πέφτει στην θάλασσα είναι έντονη, αυτή να εισέρχεται στη θάλασσα για να διατηρεί τη ζωή, να ενεργοποιεί τις ζωογόνες διαδικασίες στο εσωτερικό της, μεταξύ αυτών και την φωτοσύνθεση. Αν ο νόμος της Φυσικής προέβλεπε το συντριπτικό ποσοστό του φωτός να ανακλάται όταν οι ακτίνες του φωτός πέφτουν κάθετα στη θάλασσα δεν θα υπήρχε ζωή. "Δεν έχει φτέρνες η τελειότητα." - Ελύτης.

Ομορφιά. 

To φως θυσιάζεται, προσφέροντας το μεγαλύτερο μέρος του εαυτού για να δώσει χρώμα, ομορφιά. Ένα γυαλί φαίνεται γαλάζιο γιατί καθώς περνά από μέσα του το λευκό φως, το φως το αφήνει να του κρατήσει όλα τα χρώματα που κουβαλά εκτός από ένα,  το γαλάζιο. Το κόκκινο τριαντάφυλλο έχει αιμάτινη μορφή γιατί κρατά όλα τα χρώματα του λευκού φωτός και ανακλά μόνο το κόκκινο.

Θυσία.

To φως θυσιάζεται, προσφέροντας τον εαυτόν του για την αποφυγή της κλιματικής αλλαγής, για να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια στους ηλιακούς συλλέκτες του ηλιακού θερμοσίφωνα ή ηλεκτρική ενέργεια στα φωτοβολταϊκά. "Χαράξου κάπου με οποιονδήποτε τρόπο και μετά πάλι σβήσου με γενναιοδωρία..." - Ελύτης.  

"Χρόνος ο πάντων πρόγονος." - Πίνδαρος.

Ο χρόνος αντάμειψε το φως για την αφοσίωσή του  σε αυτόν, του χάρισε την αιωνιότητα, το φως δεν έχει ηλικία, είναι άχρονο. Φωτόνια άχρονα, που δημιουργήθηκαν με τη γένεση του σύμπαντος 14 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια πριν, εξακολουθούν διακριτικά να μας περιτριγυρίζουν, μας προκαλούν να κατανοήσουμε τις πληροφορίες που μεταφέρουν για τη γένεση του σύμπαντος. Εκατοντάδες αρχέγονα φωτόνια από αυτά που συνόδεξαν τη γένεση τη γένεση του Κόσμου περιφέρονται σε κάθε κυβικό εκατοστό του χώρου που μας περιβάλλει. 

Τι εμπειρία έχει το φως, πόσα έχει δει, πόση σοφία κουβαλάει! "Ο τωρινός ο χρόνος κι ο περασμένος χρόνος Είναι ίσως και οι δυο παρόντες στο μελλούμενο χρόνο. Κι ο μελλούμενος χρόνος περιέχεται στον περασμένο χρόνο." - Τ. Σ. Έλιοτ. Ο άχρονος χαρακτήρας του φωτός είναι αυτός που δίνει στον Jacques Lacarriere τη δυνατότητα να γράψει: "Νιώθω το ίδιο αν ακούσω ένα ζεϊμπέκικο, ένα ποίημα του Ελύτη ή βυζαντινή μουσική. Υπάρχει ένα φως που ενώνει την αρχαία με τη σύγχρονη Ελλάδα."

Αντίθετα για μας ο χρόνος είναι:

 "Παρωδία της άχραντης διάρκειας ο χρόνος 

 κορσέδες τα δευτερόλεπτα." 

 Νίκος Καρούζος. 

«Χρόνια που πέσαν πάνω μας, σαν προβολείς.

 Μας τουφεκίζουν έναν έναν 

σαστισμένους λαγούς.» 

Μιχάλης Γκανάς

Το φως έχει αυτό το ακατανόητο. Άλλοτε συμπεριφέρεται ως σωματίδιο, άλλοτε ως κύμα. Εντοπισμένο στο χώρο, «μικρό», «σωματίδιο», στην πρώτη του έκφανση. Απλωμένο στο χώρο, «μεγάλο», όπως απλώνεται ένα  τραγούδι ή ένα κύμα της θάλασσας στη δεύτερη. Ο ακατανόητος δυισμός του φωτός. Ιανός... Όταν διαδίδεται ευθύγραμμα και πέσει σε μεγάλα εμπόδια, δεν μπορεί να τα παρακάμψει, σχηματίζεται η σκιά των εμποδίων. "Όλα όσα βλέπουμε είναι η σκιά που ρίχνουν αυτά που δεν βλέπουμε." - Μάρτιν Λούθερ Κινγκ. Όταν συναντά μικρά εμπόδια τα παρακάμπτει, περιθλάται, πίσω τους απλώνεται σαν κύμα. 

Το φως, που οι βίαιες στιγμές της γένεσης του σύμπαντος ήταν η μήτρα του, και αυτό ίσως να του έδωσαν τη σοφία.  Το φως που ενώ κάνει τα άλλα ορατά αυτό είναι αόρατο, καταιγίδες φανερώνουν τη φύση του, το ουράνιο τόξο που τις ακολουθεί αποκαλύπτει πόσο σύνθετο είναι, ότι έχει όλα τα χρώματα, από το ιώδες έως το ερυθρό. Και τους ανθρώπους οι καταιγίδες  τους αποκαλύπτουν...Το φως που είναι αόρατο αλλά κάνει ορατό σε ότι πέσει, και αυτό τρομάζει:

Ίσως το φως θα ‘ναι μια νέα τυραννία,

ποιος ξέρει τι καινούργια πράγματα θα δείξει;

Κ. Π. Καβάφης

Η ΖΩΗ ΣΕ 310  ΜΟΥΣΙΚΑ ΔΕΥΤΕΡΟΛΕΠΤΑ

*

TIME  - HANS ZIMMER

Ξεκινάει με μία νότα.

Περνάει ο χρόνος,

αναδύονται όλο και νέες,

εμπλέκονται  και νέες νότες.

Μετά,

ο αριθμός τους μικραίνει,

όλο και μικραίνει.

Το τέλος γράφεται με μια νότα,

όπως ξεκίνησε.

Ακούστε το!

ΜΑΖΑ - ΜΙΑ ΠΑΡΕΞΗΓΗΜΕΝΗ ΕΝΝΟΙΑ - 3

H ζωογόνος σοφία του σχεδιασμού

όσον αφορά την κατανομή της μάζας

στο πρωτόνιο, στο νετρόνιο, στο ηλεκτρόνιο.

Επισημάνθηκε ότι η μάζα του νετρονίου είναι μεγαλύτερη από τη μάζα του πρωτονίου κατά 1,00137841887 φορές. Κατά 0,1%. Φαίνεται ασήμαντη η διαφορά. Γιατί έγινε αυτός ο "σχεδιασμός", είναι τυχαίος; Η απάντηση είναι ΟΧΙ. Χάρη σε αυτήν τη διαφοροποίηση υπάρχουμε.

Το νετρόνιο, λοιπόν, έχει μεγαλύτερη μάζα - ενέργεια από το νετρόνιο. Είναι όμως γενική αρχή στη Φύση - Φυσική ότι ένα σύστημα θέλει να πάρει την κατάσταση που η ενέργειά του είναι ελάχιστη, εκεί βρίσκεται σε ευστάθεια. Αν αφήσουμε ένα σώμα μάζας m  από ύψος h, από  την ταράτσα μας, όπου έχει δυναμική ενέγεια mgh, όπου g η ένταση του πεδίου βαρύτητας, αυτό θα πέσει κάτω, για να πάρει τη θέση της ελάχιστης δυναμικής ενέργειας mg0 = 0. Στο σημείο ύψους h το σώμα ήταν σε ασταθή κατάσταση. Όταν έφτασε στο έδαφος βρίσκεται σε ευσταθή κατάσταση.  

Έτσι το μεγαλύτερης ενέργειας νετρόνιο είναι ασταθές, θέλει να γίνει  το χαμηλότερης ενέργειας πρωτόνιο, να γίνει ευσταθές. Να πάει από μια ασταθή σε μια ευσταθή κατάσταση.

Προβολή των παραπάνω είναι ότι το ευσταθές πρωτόνιο (p) ζεί, έχει χρόνο ζωής, απίστευτα μεγάλο, ακόμη και με κοσμικούς όρους. Με ανθρώπινους όρους θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι αιώνιο. Αντίθετα, το ασταθές νετρόνιο (n), αν μείνει μόνο του, ζει μόνο 15 περίπου λεπτά, μετά μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Ξεφορτώνεται μάζα - ενέργεια εκπέμποντας ένα ηλεκτρόνιο (e) και ένα άλλο σωματίδιο, σύμφωνα με την ενεργειακή εξίσωση:

Ας κοιτάξουμε την παραπάνω μετατροπή στην ενεργειακή της έκφανση. Το ξεφόρτωμα της ενέργειας - μάζας από το νετρόνιο έχει προυπόθεση τη δυνατότητα εκπομπής του ηλεκτρονίου. Για να είναι εφικτό θα έπρεπε και το ηλεκτρόνιο να είχε κατάλληλη μάζα. Να είναι μικρότερη από τη διαφορά των μαζών νετρονίου και πρωτονίου. Και αυτό συμβαίνει!

Έτσι, ενώ την εποχή της δημιουργίας των νετρονίων - πρωτονίων από quarks είχαμε 50% πρωτόνια και 50% νετρόνια, το ποσοστό των πρωτονίων συνεχώς μεγάλωνε. Από τα θνησιγενή νετρόνια διασώθηκαν ώς νετρόνια μόνο αυτά που πρόλαβαν να ενωθούν με πρωτόνια για να δημιουργήσουν εναν πυρήνα.

Ας θυμηθούμε το υδρογόνο. Είναι το απλούστερο χημικό στοιχείο, ο πυρήνας του αποτελείται από ένα "αιώνιο" πρωτόνιο και γύρω του "γυρίζει" ένα "αιώνιο" ηλεκτρόνιο. Είναι το μόνο στοιχείο που δεν έχει νετρόνιο. Αυτό σημαίνει ότι και το υδρογόνο είναι "αιώνιο". Τα άτομα του υδρογόνου είναι αιώνια. Τα άτομα υδρογόνου που βρίσκονται στο σώμα μας είναι σταθερά "αιώνια" και αυτό είναι παράμετρος ύπαρξης ζωής. Αυτά και τα άτομα υδρογόνου που βρίσκονται στα μόρια του νερού που πίνουμε είναι ηλικίας περίπου 13,8 δισεκατομμυρίων ετών! 

Δεν θα μπορούσε να αναπτυχθεί ζωή στο σύμπαν αν δεν υπήρχαν άστρα. Υπάρχουμε επειδή υπάρχει το άστρο του Ηλίου, μας φωτίζει και μας ζεσταίνει. Αυτό σημαίνει ότι κάτι πρέπει να "καίγεται", να υπάρχει κάποιο καύσιμο. Το καύσιμο αυτό, για όλα τα άστρα, είναι το υδρογόνο, που "καίγεται" όχι μέσω χημικής αντιδράσεως αλλά μέσω πυρηνικής αντιδράσεως - σύντηξης. Χρειάζεται πολύ καύσιμο - υδρογόνο για να "καίει" ο ήλιος δισεκατομμύρια χρόνια. Ο τεράστιος ήλιος αποτελείται κατά 74% από υδρογόνο. Η ανισοκατανομή στην παροχή μάζας - ενέργειας μεταξύ πρωτονίου - νετρονίου είναι αυτή που επαγωγικά δημιούργησε την επάρκεια του ζωογόνου καυσίμου. 

Μαγικό αυτό το 1,00137841887. Αν τα πράγματα ήταν ανάποδα, αν η μάζα του πρωτονίου ήταν 1,00137841887 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του νετρονίου, τα πρωτόνια θα είχαν γίνει στην πλειονότητά τους νετρόνια, ΖΩΗ ΔΕΝ ΘΑ ΥΠΗΡΧΕ! 

Πολύ ευφυής ο "σχεδιασμός" του Σύμπαντος ώστε να δημιουργηθεί ζωή! Το σχέδιο ήταν να δημιουργήσει χοντρά και λεπτά quarks, να συνδεθούν έτσι τα quarks ώστε το νετρόνιο να έχει ελάχιστα μεγαλύτερη μάζα - ενέργεια από ότι το πρωτόνιο, να γίνουν ασταθή τα νετρόνια και ευσταθή τα πρωτόνια, αυτά με τα ευσταθή ηλεκτρόνια να κάνουν ευσταθή άτομα υδρογόνου, ευσταθή θεμελιώδη συστατικά για να δομηθεί το σώμα μας, να δημιουργηθεί τεράστια ποσότητα υδρογόνου  - καυσίμου που η "καύση" του μας ζεσταίνει και θερμαίνει για δισεκατομμύρια χρόνια. Και για να γίνουν όλα αυτά θα έπρεπε το ηλεκτρόνιο να είχε κατάλληλη μάζα, που την έχει! 

Αυτά τα έξυπνα συμβαίνουν με ένα πολύ απλό φυσικό μέθεθος, τη μάζα. Φανταστείτε τι συμβαίνει με τα άλλα μεγέθη, με τα φυσικά φαινόμενα! Είναι αφάνταστα!

                 ΜΑΖΑ - ΜΙΑ ΠΑΡΕΞΗΓΗΜΕΝΗ ΕΝΝΟΙΑ! - 2

Ο πυρήνας του ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, που δεν είναι στοιχειώδη σωματίδια, και οι δύο αυτές δομές δημιουργούνται από πιο μικρές στοιχειώδεις δομές (στοιχειώδη σωματίδια), τα quarks. Τα quarks είναι που πήραν μάζα μετά το κολύμπι τους μέσα στο πεδίο Higgs. Υπάρχουν δύο είδη quarks που συμμετέχουν στο σχηματισμό του πρωτονίου και νετρονίου. Το up quark και το down quark. Tα δύο quarks πήραν διαφορετική μάζα από το πεδίο Higgs. Αποτελούν ένα δίδυμο Χοντρού - Λιγνού.

Το up quark είναι ο Λιγνός, πήρε μάζα 2.4 Μονάδες Μάζας, το down quark είναι ο Χοντρός, πήρε μάζα 4.8 Μονάδες Μάζας. Το down quark έχει διπλάσια μάζα από το up quark. 

Είναι άραγε τυχαία αυτή η διαφοροποίηση στην προσφορά μάζας στα δύο είδη quarks;  

Σε τι διαφέρει το πρωτόνιο από το νετρόνιο; 

Το πρωτόνιο αποτελείται από 2 up quarks και 1 down quark, από δύο Λιγνούς και έναν Χοντρό.

Το νετρόνιο αποτελείται από 2 down quarks και 1 up quark, από δύο Χοντρούς και έναν Λιγνό.

Και τι έγινε θα έλεγε κάποιος.Όπως θα δούμε έγινε, έγινε! 

ΕΝΑ ΑΠΡΟΟΠΤΟ!

Όπως είπαμε το πρωτόνιο αποτελείται από 2 up quarks και 1 down quark. Θα περιμένε κανείς η μάζα του να είναι το άθροισμα των μαζών των quarks από τα οποία αποτελείται, η μάζα του πρωτονίου να είναι: 2 x 2,4 + 4,8 = 9,6 Μονάδες Μάζας. Θα περίμενε...

Αντίστοιχα, η μάζα του νετρονίου θα περίμενε να είναι 2 x 4,8 + 2,4 = 12,0 Μονάδες Μάζας. Θα περίμενε...

Η μάζα του πρωτονίου είναι 938,27208816 Μονάδες Μάζας !!!

Η μάζα του νετρονίου είναι 939,56542004 Μονάδες Μάζας !!!

Οι μάζες, δηλαδή, του πρωτονίου και του νετρονίου είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερες από το άθροισμα των μαζών-Higgs των συστατικών τους, των quarks! Πως γίνεται; Τι είναι μάζα; Από που ήλθε η "υπόλοιπη", το 99%!, μάζα; 

Μαθαίνουμε ότι η μάζα του πρωτονίου είναι ίση με τη μάζα του νετρονίου. Δεν είναι έτσι. Η μάζα του νετρονίου είναι μεγαλύτερη από τη μάζα του πρωτονίου κατα 1,00137841887 φορές. Κατά 0,1%. Θα έλεγε κανείς, σιγά, και τι έγινε; Εγινε, έγινε...

Τι είναι μάζα; 

Συν Higgs και Einstein κίνει!

O Einstein, μέσα από την απεικονιζόμενη απλή σχέση, εισήγαγε το ότι η μάζα και η  ενέργεια είναι το ίδιο πράγμα, αυτό σημαίνει το = που υπάρχει στην απεικονιζόμενη σχέση. Η μάζα  και η ενέργεια είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Ότι η μάζα (m) ενός σώματος είναι μέτρο του ενεργειακού του περιεχομένου (E). Το  c είναι η ταχύτητα του φωτός. 

Ας φανταστούμε ότι έχουμε μια χύτρα με νερό από τη βρύση. Τη βάζουμε στο μάτι και αρχίζει το νερό να ζεσταίνεται μέχρι να βράσει. Η θερμοκρασία του νερού κατα τη διαδικασία αυτή συνεχώς μεγαλώνει μέχρι να φτάσει τους 100 βαθμούς Κελσίου, τα μόρια του νερού κινούνται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, το ενεργειακό περιεχόμενο του νερού της χύτρας μεγαλώνει, η μάζα του νερού μεγαλώνει! Όταν έχουμε πυρετό έχουμε μεγαλύτερη μάζα! Μια άδεια μπαταρία έχει μικρότερη μάζα.

Η ζεστή Μπουγάτσα έχει μεγαλύτερο ενεργειακό περιεχόμενο από την κρύα, συνεπώς έχει μεγαλύτερη μάζα!

Ας επανέλθουμε στις μάζες του πρωτονίου και νετρονίου.

Αυτή η ερώτηση είναι εύλογη: Το 1% της μάζας του πρωτονίου και νετρονίου είναι η μάζα που έδωσε το πεδίο Higgs στα συστατικά τους, στα quarks. Μήπως το υπόλοιπο 99% είναι ενέργεια που είναι εγκλωβισμένη μέσα τους; 

Αυτό συμβαίνει! Τα τρία quarks που είναι φυλακισμένα μέσα τους κινούνται συνέχεια, με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Συνεπώς τα quarks εχουν Κινητική Ενέργεια. Ταυτόχρονα, ισχυρές ελκτικές δυνάμεις αναπτύσσονται μεταξύ των τριών quarks που τα συγκρατούν στο χώρο του πρωτονίου ή νετρονίου. Είναι σαν να είναι κολλημένα πάνω σε μια ελαστική μεμβράνη, που τεντώνεται καθώς πάνε να πεταχτούν έξω απο το πρωτόνιο ή νετρόνιο, και τα επαναφέρει πίσω. Συνεπώς τα quarks έχουν Δυναμική Ενέργεια.   

Αυτό το ενεργειακό περιεχόμενο του πρωτονίου και νετρονίου, το άθροισμα δηλαδή της Κινητικής και Δυναμικής ενέργειας των quarks, είναι το 99% της μάζας τους. 

Συμπέρασμα: Η μάζα του πρωτονίου ή νετρονίου προέρχεται κατά 1% από την αλληλεπίδραση των quarks με το πεδίο Higgs, είναι προσφορά του Higgs, και κατα 99% από την Κινητική και Δυναμική ενέργεια των quarks, είναι προσφορά του Einstein!

Στην αμέσως επόμενη δομή, το άτομο, στον πυρήνα του, τα πρωτόνια και τα νετρόνια ενώνονται επίσης με ισχυρές δυνάμεις εγκλωβίζοντας στο χώρο του νέες ποσότητες κινητικής και δυναμικής ενέργειας. Έτσι προστίθεται νέα ενέργεια, μάζα- Einstein.

Ας θυμηθούμε, η μάζα και η ενέργεια είναι δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Η μάζα του σώματος μας είναι νόμισμα με την όψη της ενέργειας! Είναι ενεργειακού περιεχομένου. Η μάζα μας είναι το άθρισμα της μάζας Higgs και της μάζας Einstein! 

Τα εικονιζόμενα πρόσωπα στην αρχή της ανάρτησης είναι energy-symbols με όρους Φυσικής, γιατί η Φυσική λατρεύει την Ενέργεια, και αυτά  είναι ενεργειακές βόμβες!

Μένει μια "λεπτομέρεια", ότι η μάζα του νετρονίου είναι έλάχιστα μεγαλύτερη από εκείνη του πρωτονίου, κατά 1,00137841887 φορές, κατά 0,1%. Γιατί έτσι έγινε ο ¨"σχεδιασμός"; Είναι ένα αμελητέο σφάλμα, τυχαία απροσεξία του "σχεδιασμού"; Σε επόμενη ανάρτηση θα δούμε ότι δεν είναι σφάλμα, είναι αποτέλεσμα της σοφίας του "σχεδιασμού", χωρίς αυτή την αμελητέα διαφοροποίηση στις μάζες νετρονίου και πρωτονίου δεν θα υπήρχαμε! Είναι ποσοτικά αμελητέα η διαφοροποίηση αλλά τρομακτικά ποιοτικά!

 

MAZA: ΜΙΑ ΠΑΡΕΞΗΓΗΜΕΝΗ ΕΝΝΟΙΑ! - 1

Ό,τι αντιλαμβανόμαστε γύρω μας, στον έμβιο και άβιο κόσμο,  είναι συνθέσεις ενός πολύ μικρού αριθμού στοιχειωδών δομικών οντοτήτων. Ας φανταστούμε ότι έχουμε στη διάθεσή μας μερικά είδη από τουβλάκια LEGO  και η απαίτηση είναι να δημιουργήσουμε τα άστρα, τους πλανήτες, τον άνθρωπο, το φυτικό και ζωικό βασίλειο. Έχουμε αυτή τη σοφία;

Ποια είναι αυτά τα τουβλάκια LEGO; Είναι το ηλεκτρόνιο, είναι το up-quark, είναι το down-quark, το φωτόνιο, το γλουόνιο, το μποζόνιο, και μερικά άλλα.

Αν συνδυάσουμε τα δύο quarks, θα φτιάξουμε τα πρωτόνια και τα νετρόνια, αν συνδυάσουμε τα πρωτόνια και τα νετρόνια θα φτιάξουμε τους πυρήνες, αν συνδυάσουμε τους πυρήνες με τα ηλεκτρόνια θα φτιάξουμε τα άτομα. Πως κολλάνε καλά αυτά τα τουβλάκια μεταξύ τους για να έχουμε σταθερά άτομα;  Mε στοιχειώδη τουβλάκια - κόλλα, τα γλουόνια, τα μποζόνια, τα φωτόνια! Τα πρωτόνια, τα νετρόνια, τα άτομα είναι σύνθετα και όχι στοιχειώδη σωματίδια. 

Αν συνδυάσουμε τα άτομα θα δημιουργήσουμε   ακόμη και τον άνθρωπο!

Συμβαίνει όμως και αυτό το αδιανόητο: υπάρχουν τουβλάκια, όπως τα φωτόνια, που δεν έχουν μάζα! Και τα υπόλοιπα στοιχειώδη τουβλάκια δεν έχουν την ίδια μάζα, ένα από αυτά μπορεί να έχει χιλιάδες φορές μεγαλύτερη μάζα από ένα άλλο. 

Πως όμως απέκτησαν μάζα ή όχι τα τουβλάκια, ποιος και πως άνισα μοίρασε τη μάζα στα τουβλάκια, ήταν τυχαίος ο τρόπος διανομής της μάζας ή έγινε με σοφία τέτοια ώστε σήμερα να υπάρχουμε, να ζούμε; Τελικά, τι είναι μάζα; Μήπως δεν είναι αυτό που νομίζουμε;  

Πριν λίγες μέρες μας άφησε αυτός που έδωσε απάντηση στα ερωτήματα αυτά, ο Peter Higgs. 

Οι Φυσικοί το 2012 απέδειξαν πειραματικά στο CERN την ύπαρξη του πεδίου Higgs, του πεδίου που έδωσε ή δεν έδωσε μάζα στις στοιχειώδεις οντότητες, στα στοιχειώδη τουβλάκια LEGO. Οι στοιχειώδεις οντότητες, το ηλεκτρόνιο, τα quarks, στην αρχέγονη μορφή τους δεν είχαν μάζα,  ήταν ενεργειακές οντότητες. Τι σημαίνει πεδίο Higgs;

Σημαίνει ότι σε όλο το σύμπαν, παντού, σε κάθε γωνιά του, μέσα μας, υπάρχει "κάτι" , κάτι σαν "ρευστό",  που όταν σε αυτό κολυμπήσουν οι στοιχειώδεις ενεργειακές οντότητες αποκτούν ή όχι αυτό που ονομάζουμε  μάζα. Τότε παίρνουν την οριστική τους μορφή, τότε γίνονται τα στοιχειώδη τουβλάκια LEGO που ο συνδυασμός τους δημιουργεί τον Κόσμο. 

Πριν κολυμπήσει το ηλεκτρόνιο στο πεδίο Higgs ήταν μια ενεργειακή οντότητα, δεν είχε μάζα, ήταν άχρηστο, αν έμενε σε αυτή τη μορφή δεν θα υπήρχε Χημεία, δεν θα υπήρχε ζωή. Μετά το κολύμπι του αποκτά την οριστική έννοια του στοιχειώδους σωματιδίου όπως μας είναι γνωστό, γίνεται ένα δομικό για την έμβια και άβια ζωή τουβλάκι LEGO.  Συνεπώς, ο Higgs ερμήνευσε μια από τις προυποθέσεις για την ύπαρξη ζωής. 

Το πεδίο Higgs δεν δίνει μάζα στα σώματα, δεν είναι αυτό που δίνει σε εμάς  τη μάζα μας. Δεν δίνει ούτε στα πρωτόνια, τα νετρόνια, τα άτομα. Το πεδίο Higgs δίνει μάζα μόνο στα στοιχειώδη σωματιδία - στα στοιχεώδη τουβλάκια LEGO. 

Ένα σημείο που είναι απροσδόκητο είναι το  ότι δεν υπάρχει κενό πουθενά στο σύμπαν!  Γιατί παντού υπάρχει το πεδίο Higgs. Υπάρχουν και πολλά άλλα που συνηγορούν στο ότι δεν υπάρχει κενό. Δεν υπάρχει κάπου χώρος που δεν υπάρχει τίποτα!

To πιο ενδιαφέρον σημείο ίσως είναι γιατί το κάθε στοιχειώδες σωματίδιο - τουβλάκι αποκτά διαφορετική μάζα καθώς κολυμπούν μέσα στο πανταχού παρών πεδίο Higgs. Αιτία είναι ότι διαφοροποιείται ο βαθμός αλληλεπίδρασης - σύζευξης κάθε στοιχειώδους σωματιδίου με το πεδίο Higgs, οσο μεγαλύτερη είναι η αλληλεπίδραση - σύζευξη τόσο μεγαλύτερη μάζα δίνει το πεδίο Higgs. 

Το άρωμα, απλώς άρωμα, της διαφοροποίησης της αλληλεπίδρασης δίνει η ακόλουθη περιγραφή. Ας φανταστούμε ότι γίνεται μια δεξίωση προς τιμή μιας Διασημότητας. Οι καλεσμένοι έχουν γεμίσει την αίθουσα, περιμένουν τον τιμώμενο, απολαμβάνοντας το ποτό τους. Αυτοί, οι καλεσμένοι, είναι το πεδίο Higgs.

Ας φανταστούμε ότι ένας τεχνικός του ήχου μπαίνει στην αίθουσα, τη διασχίζει χωρίς κανείς να τον απασχολήσει, χωρίς κανείς να του μιλήσει, να τον χαιρετίσει. Η αλληλεπίδρασή του με τους καλεσμένους - το πεδίο Higgs είναι μηδέν.  Το φωτόνιο είναι ένας τέτοιος Τεχνικός! Το πεδίο Higgs το αγνοεί, δεν αλληλεπιδρά με αυτό, δεν του δίνει μάζα.  Και πως θα ζήσει το φωτόνιο χωρίς μάζα;  Ένας τρόπος υπάρχει! Να κινείται με την ταχύτητα του φωτός, τη μεγαλύτερη δυνατή κοσμική ταχύτητα, που είναι τέτοια ώστε να μπορεί σε ένα δευτερόλεπτο να γυρίσει 8 φορές γύρω από τον ισημερινό της γης.  

Ας φανταστούμε τώρα ότι μπαίνει στην αίθουσα η διάσημη τιμώμενη. Με την είσοδό της, περικυκλώνεται από καλεσμένους, θέλουν να την χαιρετήσουν, να της πουν δύο λόγια, να φωτογραφηθούν μαζί της για να ανεβάσουν τη φωτογραφία στο Facebook!. Οι θαυμαστές "κολλάνε" πάνω της!  Καθώς προχωρά με δυσκολία μερικοί θαυμαστές φεύγουν νέοι "κολλάνε" πάνω της. Η ενεργός μάζα της διάσημης έχει μεγαλώσει. Η έντονη αλληλεπίδραση σύζευξη των θαυμαστών με την ντίβα είναι σαν να της έδωσε μάζα!

Το ηλεκτρόνιο αλληλεπιδρά ελάχιστα με το πεδίο Higgs, συναντά μικρή αντίσταση όταν κολυμπά στο πεδίο Higgs, όπως μικρή αντίσταση βρίσκει όταν κολυμπά ο ξιφίας, λόγω του ρύγχους του και του αεροδυναμικού του σχήματος, στη θάλλασα, με αποτέλεσμα να τρέχει με τα χύτητα 100 χιλιόμετρα την ώρα. Έτσι το ηλεκτρόνιο έχει μικρή μάζα,  το up-quark αλληλεπιδρά λίγο πιο πολύ, έχει μεγαλύτερη μάζα, τo down-quark ακόμη πιο πολύ, παίρνει περισσότερη μάζα, το μποζόνιο αλληλεπιδρά πάρα πολύ έντονα, είναι μια ντίβα, παίρνει χιλιάδες φορές μεγαλύτερη μάζα σε σύγκριση με το ηλεκτρόνιο. 

Ας θυμηθούμε και πάλι ότι το πεδίο Higgs είναι αυτό που έδωσε μάζα στα ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ, στο ηλεκτρόνιο, τα quarks, τα μποζόνια,  και μόνο σε αυτά. Είναι λογικό να σκεφτούμε ότι η μάζα του σώματος μας είναι το άθροισμα των μαζών αυτών των στοιχειωδών σωματιδίων που βρίσκονται στα άτομα που το δομούν. Χαρακτηριστικά, το πρωτόνιο αποτελείται από τρία quarks. Είναι λογικό να σκεφτούμε ότι η μάζα του πρωτονίου είναι το άθοισμα των μαζών που πήραν από το πεδίο Higgs τα τρία quarks. Σπάνια στη σύχρονη φυσική η ανθρώπινη λογική ταυτίζεται με τη δική της. Στη μάζα του πρωτονίου το άθροισμα των μαζών των quarks συμμετέχει μόνο κατά 1%! Η μάζα που δίνει το πεδίο Higgs στα στοιχειώδη σωματίδια του σώματός μας είναι ένα ελάχιστο ποσοστό, 5%, της μάζας του σώματός μας. Αν η μάζα μας ήταν η μάζα Higgs, ένας άνθρωπος που έχει μάζα 100 κιλά θα ήταν 5 κιλά! Απίστευτο!

Τι είναι λοιπόν μάζα; Στην απάντηση εκτός του Higgs πρέπει να λάβει μέρος και ο Einstein!  H συμμετοχή του σε επόμενη ανάρτηση. 

   

H πιο όμορφη φωτογραφία από την πρόσφατη έκλειψη ηλίου. Από το φωτοστέφανο αναδύονται οι ηλιακές εκρήξεις, σαν να φορά ό ήλιος δακτυλίδια με ρουμπίνια, σαν να στολίζεται για την επανεμφάνισή του. Κάθε ένα από αυτά τα ρουμπίνια είναι μία γιγαντιαία έκρηξη στον Ήλιο που συμβαίνει όταν η ενέργεια που αποθηκεύεται σε μαγνητικά πεδία απελευθερώνεται ξαφνικά. Μέσα σε λίγα μόνο λεπτά θερμαίνεται το υλικό σε πολλά εκατομμύρια βαθμούς και αναδύεται μια έκρηξη ακτινοβολίας σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τα χαμηλής ενέργειας ραδιοκύματα έως τις υψηλόβαθμες ενεργειακά ακτίνες Χ και ακτίνες γ. Η εκτόξευση σωματιδίων με μεγάλη ταχύτητα συμπληρώνουν την διεργασία.