/// HLEDÁM PRO TENTO WEB SPOLUPRACOVNÍKY (přispěvatele, recenzenty, programátory) /// NEJEDNÁ SE O KOMERČNÍ WEB (nečekejte horentní honoráře) /// VÍCE INFO - KLIKNĚTE

www.geneze.info

TEORIE A ZÁKONY

TEORIEPOPIS
elektronová teorie H.A.Lorentz; představuje vzájemné působení elektromagnetického pole a částic s nábojem, které pak přizpůsobil Maxwellově teorii. Na základě této teorie Lorentz teoreticky vysvětlil vliv magnetického pole na štěpení spektrálních čar atomů, jev, který experimentálně objevil jeho žák Zeeman
elektroslabá teorie teorie sjednocující elektrmagnetickou a slabou jadernou sílu do elektroslabé síly
fundamentální teorie A.Eddington, 1944; nejzákladnější fyzikální teorie, která by vysvětlila hodnoty přírodních konstant pomocí důmyslných manipulací s čísly
gravitační teorie viz zde 'gravitační zákon'
Harlova-Hawkingova teorie S.Hawking, James Hartle; jedná se o spekulativní teorii, popisující kvantový "počáte" času ve Velkém třesku; matematické schéma kombinuje Einsteinův čas a prostor se zákony kvantové fyziky; základním kamenem H.-H. teorie je existence imaginárního času (rozuměj imaginární jako pojem matematiky 'i')
teorie chaotické inflace A.Linde; upravuje klasickou inflační teorii vesmíru (volné části mezi prostory, viz zde teorie inflace vesmíru); předpokládá chaotický počáteční stav hmoty s různými fluktuacemi falešného vakua (jakási vakuová pěna); znamená to teoretický vznik několika paralelních vesmírů, z každé jedné bubliny této pěny; nedosáhne-li jisté kritické hodnoty pak nezapočne inflace prostoru ale při jejím dosažení poté dochází k již popsané inflaci, tedy rozpínání; v této teorii je nahrazen model jednoho vesmíru větším množstvím vesmírů, který každý mohl vzniknou při dosažení kritické hranice rozpínání; tzn. náš vesmír je jen jeden z možných vesmírů; předvídá-li klasická inflace řadu proluk ve vesmíru (které jsou pozorovány: nehomogenita v rozložení zářící hmoty ve vesmíru, nehomogenní rozložení kup a nadkup galaxií a proluky mezi nimi - pak je tedy tento rozměr stále malý k pozorování nehomogenit) pak tato teorie tyto proluky lade do vyššího měřítka, proluky se nacházejí mezi jednotlivými vesmíry
teorie inflace vesmíru A.Guth; samotný výraz inflace zde představuje fázový přechod falešného vakua a jedná se o jednu z etap vývoje velice ranného vesmíru; takové podmínky nelze navodit nikde na Zemi (laboratoře) a ani nikde vesmíru už takové podmínky neexistují; při prvotním překotném rozpínání vesmíru by podle teorie měly vzniknout jisté proluky, což se neshoduje s pozorováním (viz zde chaotická inflace)
inflační kosmologie kosmologická teorie začleňující do raného vesmíru kratičké, ale extrémně silné rozfouknutí prostoru
jednotná (unitární) teorie
GUT (grand unification theory)
snaha matematicky popsat tři známé síly (bez gravitace) ve vesmíru: QCD, což je silná jaderná interakce spolu s interakcí elektroslabou (zahrnuje elektromagnetickou a slabou interakci); tato matematická rovnice by byla možná pouze při teplotě asi 1027 Kelvinů; tato teorie předpokládá existenci hypotetických částic axionů (viz též skrytá hmota), které zprostředkují tuto vnitřní symetrii mezi kvarky a leptony, jež se projeví skutečnou (pozorovatelnou) symetrií při dostatečně vysokých teplotách, tzn. že kvarky se mohou měnit v leptony a naopak; takovým důsledkem je však i možnost samovolného rozpadu protonu na leptony a fotony, což je v rozporu s pozorováním, které předvídá životnost protonu vyšší než 1032 let
kalibrační teorie H.Weyl; skupina teorií pole, která se studuje jako možná teorie slabých, elektromagnetických a silných interakcí; takové teorie jsou invariantní při transformacích symetrie, která závisí na poloze v prostoročasu; název k.t. je ekvivalentem termínu cejchovací teorie (z ang. gauge = cejch, míra a termín je používán především z historického důvodu)
Kaluzova-Kleinova teorie vysvětluje vícedimenzionální prostor; dimenzionalita (minimálně tedy pátý rozměr prostoru) musí být nedemokratická: další rozměry mohou existovat, ale musí být malé a neměnné, aby neměnily charakter světa; čtvrtý prostorový rozměr by měl být stočen (jako kruhový rozměr brčka) s obvodem 8.10-31 cm
sjednotila síly gravitace a elektromagnetismu a obě vysvětlila pomocí zakřiveného prostoru - krok k 'Velké sjednocené teorii' (viz zde); tato teorie však neposkytla žádné nové předpovědi jevů, které by bylo možno ověřit pokusem a tak zůstala (prozatím) na okraji fundovaného výzkumu
korpuskulární teorie světla I.Newton; vykládala světelný paprsek jako proud volně letících hmotných částic; světlu různých barev odpovídaly částice různé velikosti; poprvé byla přednesena r. 1675 před Královskou společností v Londýně; touto teorií se Newtonovi podařilo s geniálním důvtipem vysvětlit většinu tehdy známých vlastností světla, jako je odraz, lom ad.
kvatnová teorie
(absolutně černé těleso)
rozdělení energie ve spektru na jednotlivé vlnové délky, tedy průběh monochromatického vyzařování Eλ se s pomocí klasické fyziky nepodařilo vysvětlit a tuto otázku vyřešil až Max Planck na základě kvantové teorie: těleso může vyzařovat nebo pohlcovat energii jen v celistvých násobcích kvanta ε = hƒ, kde ƒ je kmitočet a h je Planckova konstanta, h = 6,625 x 10-34 Js; na základě kvantové teorie odvodil Planck pro monochromatické vyzařování absolutně černého tělesa vztah:
Eλ = (1/λ5) x [(hc2) / e(hc) / (k λ T) - 1]
kde c je rychlost světla a k je Boltzmannova konstanta
teorie kvantové chromodynamiky
QCD (quantum chromodymanic)
teorie vysvětlující silnou jadernou interakci; mezi kvarky (z nichž jsou složeny hadrony) musí též existovat výměnné částice, zprostředkující interakci při níž se mění barva kvarků; tato výměnná částice dostala název gluon
teorie kvantové elektrodynamiky
QED (quantum electrodymanic)
teorie vysvětlující elmg. interakce v kvatnových pojmech; tato teorie dosáhla ve 40. letech obrovské úspěšnosti a posloužila jako předloha pro vybudování teorie silné jaderné interakce - QCD (viz zde)
M-teorie v současnosti neúplná teorie sjednocující všech pět verzí strunové teorie; plně kvantověmechanická teorie všech sil a hmoty
viz teorie superstrun (zde)
obecná teorie relativity A.Einstein; jedná se fakticky o vylepšenou gravitační teorii (viz zde) od I. Newtona, do které je navíc zavedeno, že hmotnost tělesa způsobuje deformaci prostoru; předvídá zpomalování všech dějů v silnějším gravitačním poli a při vysokých rychlostech (blízké rychlosti světla) - tzv. dilatace času; světlo i jakékoliv jiné elektromagnetické záření procházející kolem hmotného objektu bude ohýbáno působením gravitace onoho objektu - A.Einstein předpověděl tento ohyb na 1,75'' a měřením při zatmění Slunce byla jeho předpověď potvrzena výsledkem 1,61'' ± 0,45''
teorie paralelních vesmírů interpretace kvantové mechaniky, ve které jsou všechny možnosti představované pravděpodobnostní vlnou realizovány v oddělených vesmírech
poruchová teorie E.Schrödinger; metoda pro výpočet vlastních hodnot samosdružených operátorů; v rámci kvantové teorie se obvykle využívá při výpočtu přípustných energií systému v případech, kdy není možno najít přesné řešení odpovídající stacionární Schrödingerovy rovnice
sjednocená teorie jakákoli teorie, jež popisuje všechny čtyři interakce a veškerou hmotu v rámci jediného systému
teorie smyčkové kvantové gravitace
(loop quantum gravity)
též kvantová geometrie
nabízí řešení kvantové gravitace: kvantuje gravitci samostatně, aniž by se zabývala problémem sjednocení
speciální teorie relativity A.Einstein; základem je postulát, že rychlost světla ve vakuu je konstantní a nezávislá na tom, ve které inerciální soustavě je měřena, čímž byl pozměněn klasický vzorec o skládání rychlostí (tzn., že součet dvou rychlostí nikdy nebude vyšší než je rychlost světla); odchylky od klasického vztahu jsou však patrné až u vyšších rychlostí, které jsou srovnatelné právě s rychlostí světla; obecně jsou známé tři důsledky s.t.r.:
  • kontrakce délky
  • růst setrvačné hmoty
  • < href="fyzikalni_pojmy.htm#dilatace_casu">dilatace času
asi nejznámějším "produktem" s.t.r. je slavný vzorec E = mc2, tedy že množství energie ve hmotě je přímo úměrná její hmotnosti a čtverci rychlosti světla, z čehož plyne, že zásoba energie je v jednom gramu plutonia stejná jako v jednom gramu např. obyčejného peří

více: speciální teorie relativity

teorie superstrun
též M-teorie
podle této teorie je každý bod našeho normálního prostoru "poskládaný" v šesti dimenzích v měřítkách 1018 krát menších než je atomové jádro a kde jsou částice reprezentovány vibrujícími smyčkami strun; M-teorie pracuje s 11i dimenzemi: jedna makroskopická časová dimenze, tři makroskopické prostorové dimenze a sedm svinutých prostorových dimenzí, z nichž každá má průměr řádu 10-33 cm; jeden z těchto dodatečných rozměrů by mohl vysvětlit elektrodynamiku v Kaluzově-Kleinově teorii a ostatní zase slabou a silnou jadernou interakci
postulována r. 1984; nové fyzikální paradigma, z nějž vyplývaly gravitační vlny a částice gravitony - to vše snad povede i k jednotné fyzikální teorii; částice byly v raném vesmíru lineární nitě, struny, které se následnou kompaktifikací smrštily do podoby, že je dnes vnímáme jako hmotné body;
vysvětlení teorie: super - nejvyšší stupeň symetrie; struny - proto, že ony částice - struny - neustále kmitají; lze uvažovat o strunách se dvěmi konci, tak si ji představujeme v realitě - lineární struny a také struny uzavřené do sebe - strunové smyčky; pokus o popsání všech interakcí, resp. veškeré fyzikální děje v přírodě lze popsat šesti základními přeměnami: rozpad jedné lineární struny na dvě, zaškrecení jedné smyčky a její rozpad na dvě (z důvodu supersymetrie lze i reverzně: sloučením dvou vznik jedné lineární struny a splynutím dvou smyček vznik jedné strunové smyčky), dále smíšený přechod: ze dvou lineárních strun vznikne jedna smyčka a jedna lineární struna a opět reverzně z páru smyčka a lineární struna vznikají dvě lineární struny
nesmírně obtížná matematická záležitost - zdálo se, že tudy vede cesta k úplné teorii všeho (spojila gravitaci s ostatními silami, ačkoli zde zcela dobře 'nefunguje' kvantování prostoročasu); viz TOE
scénář bránových světů - možnost v rámci M teorie, že naše tři prostorové rozměry jsou trojbránou
teorie twistorů R.Penrose; přípustný postup, jakým lze geometricky popsat vakuum a částice v něm - v takových geometriích vystupují v hlavních rolích překroucený časoprostor a jeho zakřivené zlomky, které vnímáme jako částice
samotná teorie není ještě úplná; Penrose se snaží jedinou teorií vysvětlit úplně vše: jak nepatrné částice, tak nezměrné prázdné prostory uvnitř pevného předmětu
teorie ustáleného stavu
TSS (theory steady-state)
teorie snažící se zachovat statické (časově neměnné) řešení rovnic pro vesmír; nevyvrací prostorový vývoj (rozpínání), ale snaží se zachovat vesmír časově věčný - popírá časový počátek vesmíru; vesmír se prostorově rozpíná, ale hustota hmoty se v něm nemění, neboť vzniká hmota z ničeho, a to tempem 1 vodíkový atom na 1m3 za 5 miliard let a takový nepatrný přírůstek nelze ani potvrdit ani vyvrátit; tato teorie vychází vstříc i intuici každého člověka - kdyby měl vesmír svůj počátek, co by bylo před ním?
teorie velkého sjednocení teorie sjednocující elektromagnetickou, silnou a slabou interakci; teorie tvrdí, že při extrémních teplotách v čase 10-36 s po velkém třesku (tedy po inflaci vesmíru) byly elektrické i jaderné vazby stejně silné; později, jak se vesmír ochlazoval, tyto síly se začaly odlišovat
účel (či úkol) této teorie je vysvětlit všechny síly ve vesmíru
teorie velkého třesku
Big Bang
teorie vyplynula z možnosti vysvětlit vznik těžších chemických prvků; ke slučování nukleonů v atomová jádra je potřeba velkých tlaků a teplot, tedy obrovslé množství energie. Na základě červeného posuvu usuzujeme, že se vesmír rozpíná (tedy snižuje se hustota a teplota), půjdeme-li proti času, resp. bude-li se vesmír smršťovat (tedy růst hustota a teplota) dosteneme se do momentu, kdy byl vesmír suprahustý a supražhavý - tedy snad vhodné podmínky ke vzniku těžších prvků, než je helium. Teorie o vzniku těžších prvků se sice neujala, i v těchto extrémních podmínkách mohlo vzniknout maximálně lithium, ale teorie o maximálním smrštění vesmíru byla přijata; ačkoli nám termín velký třesk navozuje pocit jakéhosi výbuchu, jedná se pouze a jen o fyzikální pojem který se lépe nazývá singularita; jedná se o falešné vakuum s vysokou energií
vlnová teorie světla Ch.Huygens; podle této (překonané) teorie je světlo vlněním jemné látky, zvanou éter
teorie všeho
TOE (theory of everthing)
hypotetická teorie sjednocující všechny druhy interakcí: silná jaderná, slabá jaderná, elektromagnetická a gravitační
snaha o sjednocení všech zákonů přírody do jediného výroku, jímž se odhalí nevyhnutelnost všho co bylo, je a co se má stát ve fyzikálním světě
Yangova-Millsova teorie rozšíření teorie Maxwellova pole - popisuje vzájemné působení mezi slabou a silnou interakcí
ZÁKONPOPIS
Braggův zákon 1912, L. a W. Bragg; zákon difrakce paprsků X; objev B.z. odhalil tajemství stavby krystalů - podoba výsledných interferenčních vzorců závisí na vzájemné vzdálenosti atomů v krystalu a vlnové délce použitých paprsků X
gravitační zákon 1687, I.Newton; gravitace je přímo úměrná hmotnostem zkoumaných objektů a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzájemné vzdálenosti
Charlesův zákon 1787, J.A.Charles; popisuje vztah mezi objemem plynu a jeho teplotou
stejný objem jakýchkoliv dvou různých plynů jsou umístěny v balóncích, které zahřejeme nebo ochladíme a ony poté stejně zvětší, resp. zmenší svůj objem; s každým stupněm zvyšování či snižování teploty plyny nabývají nebo ztrácejí jisté procento svého objemu
z CH.z. později vzešla myšlenka a důkaz existence 'absolutní nuly'
Keplerovy zákony
  1. planety obíhají kolem Slunce v elipsách, v jejichž jednom ohnisku se nalézá Slunce
  2. průvodci planet opisují ve stejných dobách stejné plochy
  3. čtverce dob oběhů planet se mají k sobě jako třetí mocniny jejich velkých poloos
Mooreův zákon určuje vzrůst procesní rychlosti s časem; každé dva roky se zdvojnásobí počet tranzistorů, které mohou být uloženy v dané oblasti integrovaného obvodu
(tzv.) Newtonovy (pohybové) zákony I.Newton (uveřejněny v díle Principie); jedná se o základní tři fyzikální principy, odvozené z Keplerových pozorování:
  • každé těleso setrvává v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud není nuceno působením vnějších sil tento stav změnit
  • změna hybnosti tělesa je přímo úměrná síle a má s touto silou společný směr
  • každá akce vyvolá stejně velkou reakci opačného směru
periodický zákon D.I.Mendělejev; zařazuje chemické prvky do periodické soustavy na základě počtu protonů v jádře
pohybové zákony viz zde 'Newtonovy pohybové zákony'
Rayleighův-Jeansův zákon jednoduchý vztah mezi hustotou energie na jednotkový interval vlnových délek a vlnovou délkou - dlouhovlnná limita Planckova rozdělovacího zákona; hustota energie je v této limitě nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky
určuje množství světla o dluhých vlnových délkách (malé množství energie), které je vydáváno horkým předmětem; pro vyšší energie však rovnice neplatí - množství světla (energie), které předmět vyzařuje na jednotlivých vlnových délkách bude tím vyšší, čím je vlnová délka kratší a v důsledku toho by předmět vyzařoval na vlnových délkách blížících se nule neomezeně velké množství vysokoenergetického světla, bez ohledu na jeho teplotu (tedy, i ledové kostky by vydávaly tolik vyokoenergetického záření - ultrafialového, rentgenového a gama - že by se vypařilo vše okolo - došlo by k tzv. ultrafialové katastrofě)
Stefanův zákon
(Stefanův-Boltzmanův zákon)
též viz (zde) zákon záření absolutně černého tělesa; celková energie vyzářená za jednu sekundu jedním čtverečným metrem povrchu absolutně černého tělesa závisí pouze na absolutní teplotě T povrchu; tuto závislost vyjadřuje S.z.: E = σT4; konstanta úměrnosti σ se nazývá Stefanova konstanta a její hodnota je σ = 5,67 x 10-8 Wm-2K-4
zákon termodynamiky
  • první termodynamický zákon – vyjadřuje, že teplo není svébytná substance, ale druh energie, a potvrzuje i zde zákon zachování energie
  • druhý termodynamický zákon – konstatuje, že chladnější těleso samovolně nepředává teplo tělesu teplejšímu; entropie fyzikálního systému v průměru vzrůstá
  • třetí termodynamický zákon – tvrdí, že ve stavu s nejnižší teplotou (při absolutní nule) je i entropie soustavy rovna nule
Wienův zákon posuvu též viz (zde) zákon záření absolutně černého tělesa; rozložením energie ve spektru absolutně černého tělesa se zabýval W.Wien a odvodil zákon, podle něhož je vlnová délka λm, na kterou připadá maximum vyzařování, nepřímo úměrná absolutní teplotě tělesa: λm = b/T, kde b je konstanta, b = 2,90 x 10-3 mK; s rostoucí teplotou se tedy vlnová délka λm posouvá k fialovému konci spektra
zákon zachování baryonového čísla baryonové číslo nabývá hodnoty +1 pro baryon, hodnoty -1 pro jeho antibaryon a hodnoty 0 pro ostatní druhy částic; jakákoliv reakce částice s antičásticí tedy vždy vyjde na hodnotu 0 - z.z.b.č.; jedná se o základní vlastnost atomových jader; při jakémkoliv porušení by protony i neutrony zmizely z jádra a vznikly by zde částice jako pozitron, neutrino či mezon
r.1956 bylo objeveno porušení zákona zachování baryonového čísla
zákon zachování elektrického náboje lze vytvořit nebo zničit dvojici částic se stejně velkým elektrickým nábojem opačného znaménka, přičemž se celkový náboj nezmění
(pozn.: kdyby se náboj nezachovával, tedy zákon by neplatil, Maxwellova teorie elektřiny a megnetismu by neměla smysl)
zákon zachování energie v kosmologii tento zákon neplatí: v rozpínajícím vesmíru se energie ztrácí, kdežto ve vesmíru, který se smršťuje energie přibývá; vesmír totiž nemá žádný pevný okraj, žádně stěny na které by působily určitou silou částice z obou stran; jestliže fotony při rozpínání vesmíru chladnou, tak naopak při smršťování získávájí energii a roste jejich teplota aniž by někde jinde ve vesmíru jiné fotony svou energii ztrácely - neplatí zde klasické zákony fyziky o zachování energie
zákon zachování leptonového čísla celkový počet leptonů minus celkový počet antileptonů se nikdy nemění
zákon zachování momentu hybnosti obecný fyzikální zákon; v izolované soustavě se celkový moment hybnosti s časem nemění
moment hybnosti může mít jeden ze dvou směrů - plus, minus, které se mohou navzájem vyrušit; kromě toho však může jeden z nich vzniknout z ničeho, pokud vznikne i druhý - pak se jedná o celkový moment hybnosti: to co dostaneme, když se všechny + a - sečtou dohromady, tedy 'zachovají se'
zákon zachování parity parita: částice se liší kvantovým číslem; kladná parita: při zrcadlení částice se její vlastnosti nemění - např. trojúhelník či kruh; záporná parita: při zrcadlení částice se její vlastnosti mění - např. objekty denní potřeby jako boty aj.; v silných a elektromagnetických interakcích se parita zachovává kdežto u slabé interakce se porušením parity porušuje symetrie fyzikálních zákonů; porušování parity se vyjímečně děje; viz též kombinovaná parita
zákon záření absolutně černého tělesa tělesa při zvyšování teploty vysílají nejprve dlouhovlnné tepelné záření a při teplotě 520 oC je pozorováno tmavorudé zbarvení, které se zvyšováním teploty mění od červené k oranžové, žluté a bílé, přičemž roste také intenzita záření;
fyzikové se snažili zjistit závislost celkové intenzity vyzařování na teplotě tělesa a také, jak je rozložena energie vyzařování na jednotlivé vlnové délky; pokusy ukázaly, že zákony záření závisí nejen na teplotě tělesa, ale také na jeho barvě (povrchu), tedy na tom které vlnové délky těleso propouští, odráží či pohlcuje;
pro zjednodušení bylo definováno "absolutně černé těleso", které beze zbytku pohlcuje záření všech vlnových délek dopadající na jeho povrch (takové těleso ve skutečnosti neexistuje); bylo zjištěno, že intenzita vyzařování závisí jen na teplotě povrchu tělesa
z.z.a.č.t. je pro astronomii velice důležité: Slunce i hvězdy září přibližně stejně jako absolutně černá tělesa a můžeme tedy zákony platné pro černá tělesa aplikovat na hvězdy a použít jich tak ke stanovení povrchových teplot, k výpočtu zářivosti a poloměrů hvězd ad.
souvisí: Stefanův zákon a Wienův zákon posuvu (zde)

WebArchiv - archiv českého webu
Valid XHTML 1.0 Strict
Valid CSS!
na Vaše připomínky čeká autor webu: Martin Hrábek (email)