ბრტყელია სივრცე, სადაც ჩვენ ვცხოვრობთ?

გეომეტრიის სახელმძღვანელოდან ვიცით: სივრცე შეიძლება იყოს ერთგანზომილებიანი (წირი), ორგანზომილებიანი (ზედაპირი), სამგანზომილებიანი (ჩვენთვის ჩვეული სივრცე) და, რატომაც არა, მრავალგანზომილებიანი. მათემატიკა ხომ აბსტრაქტული მეცნიერებაა და მასში შესაძლებელია არარეალურის წარმოსახვაც. ამ პრინციპით მათემატიკურ წერტილსაც შეგვიძლია ვუწოდოთ სივრცე, თუკი დავურთავთ, რომ იგი ნულოვანგანზომილებიანია.

სივრცის განზომილება ემთხვევა იმ სიდიდეთა რაოდენობას, რომლებიც საჭიროა სივრცეში წერტილის ადგილმდებარეობის განსაზღვრისთვის. მაგალითად, წირზე მდებარეობა განისაზღვრება ერთი სიდიდთ – მანძილით ათვლის წერტილიდან (x), ზედაპირზე – ორი სიდიდით (x, y) და ა.შ. თითოეული ჩამოთვლილი სივრცე შეიძლება იყოს როგორც მარტივი – “ბრტეყლი”, ასევე რთული.

უმარტივესი ერთგანზომილებიანი სიბრტყე წრფეა, მაგრამ არსებობს მრავალი სხვადასხვა სახის მრუდი, რომელებიც ასევე ერთგანზომილებიანია, რადგან მათზე მდებარე ნებისმიერი წერტილის მოსაძებნად საკმარისია ვიცოდეთ მისი დაშორება გარკვეული ათვლის წერტილიდან. უმარტივესი ორგანზომილებიანი სივრცე ეს ბრტყელი ზედაპირია, მაგრამ ხომ არსებობს სხვადასხვა სიმრუდის ამობურცული ზედაპირი (მათ სფერულს უწოდებენ) ან უნაგირის მსგავსი ჩაღრმავებული ზედაპირები (მათ ჰიპერბოლურს უწოდებენ). წარმოვიდგინოთ ჭანჭველა, რომელიც რაღაც ზედაპირზე დაცოცავს. როგორ უნდა გაიგოს მან, ეს ზედაპირი ბრტყელია, სფერული თუ ჰიპერბოლური? თუმცა თავად მას ეს ნაკლებად აინტერესებს. მაგრამ, ჩვენ სამგანზომილებიანი არსებები, ჩვენი ხედვის არედან კარგად ვხედავთ, რომ ბაღში მიტოვებული ბურთი, რომელზეც ჭიანჭველა მოძრაობს, სფერულია. მისი მოძრაობის ტრაექტორია წრფე კი არ არის, არამედ რკალია. თუ ჭიანჭველა გაუყვება ამორჩეულ რკალს, ის დაუბრუნდება იმ ადგილს, საიდანაც დაიწყო ცოცვა. ეს იმიტომ, რომ ბურთის ზედაპირი “ჩაკეტილი” ორგანზომილებიანი სიბტყეა. მაგრამ, თუ ჭიანჭველა აღმოჩნდება ჰამაკზე (“ღია” სივრცეში), მისთვის ამ ზედაპირზე ცოცვა შეიძლება კატასტროფითაც კი დამთავრდეს: იგი შეიძლება მიწას დაენარცხოს.

კითხვა, რომელიც ჩვენ გვაინტერესებს, ასეთია: როგორია ჩვენი სამგანზომილებიანი სივრცე? ბრტყელი, სფერული თუ ჰიპერბოლური? 

წაიკითხე სრულად

Advertisements

თერმოდინამიკის პირველი კანონის განსაკუთრებული შემთხვევები

განვიხილოთ ოთხი განსხვავებული თერმოდინამიკური პროცესი, როდესაც სისტემა გარკვეულწილად შეზღუდულია და შემდეგ ვნახავთ რა შედეგი მოჰყვება ამგვარი პროცესებისათვის თერმოდინამიკის პირველი კანონის გამოყენებას. შედეგები 1. ცხრილშია შეჯამებული.

1. ადიაბატური პროცესები. ადიაბატური პროცესი მაშინ ხდება, როდესაც პროცესი ძალიან სწრაფია ან სისტემა იმდენად კარგად არის იზოლირებული, რომ სისტემასა და გარემოს შორის სითბოს სახით
ენერგიის გადაცემა არ ხდება. პირველ კანონში (შინაგანი ენერგია იზრდება, თუ ენერგია Q სითბოს სახით ემატება და მცირდება, თუ ენერგია სისტემის მიერ შესრულებული W მუშაობის სახით იკარგება, ფორმულა 1. dEშ = dQ – dW) Q = 0 ჩავსვამთ და მივიღებთ:

dEშ = -W (ადიაბატური პროცესი)

ფორმულის თანახმად თუ მუშაობას სისტემა ასრულებს (ანუ W დადებითია), სისტემის შინაგანი ენერგია მუშაობის ოდენობით მცირდება. ასევე, თუ მუშაობა სისტემაზე სრულდება (ანუ W უარყოფითია), სისტემის შინაგანი ენერგია მუშაობის ოდენობით იზრდება.

სურათზე 1. ნაჩვენებია იდეალიზებული ადიაბატური პროცესი. იზოლირებულ სისტემაში სითბო არც შედის და არც გამოდის. მაშასადამე, სისტემასა და გარემოს შორის ენერგიის გადაცემის ერთადერთი საშუალება მუშაობაა. თუ ტყვიას დგუშიდან ავიღებთ და აირს გაფართოების საშუალებას მივცემთ, სისტემის მიერ შესრულებული მუშაობა დადებითია და აირის შინაგანი ენერგია მცირდება.


სურათი 1.

https://i0.wp.com/i.imgur.com/irJZ2wQ.png

ადიაბატური გაფართოება მოხდება, თუ დგუშზე დალაგებულ ტყვიებს ნელ-ნელა შევამცირებთ. ნებისმიერ სტადიაზე ტყვიების დამატება პროცესის შებრუნებას იწვევს.


წაიკითხე სრულად

არღვევს სიცოცხლე თერმოდინამიკის მეორე კანონს?

Vitality-graphic-300px

თერმოდინამიკის მეორე კანონი (ენტროპიის ზრდის კანონი) ხანდახან გამოიყენება ევოლუციის საწინააღმდეგო არგუმენტად. ევოლუცია, როგორც კამათისას აღნიშნავენ არის ენტროპიის შემცირება, რადგანაც იგი დროის განმავლობაში მეტ ორგანიზებულობას ქმნის. ამ დროს კი თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ დროის განმავლობაში ორგანიზებულობა კლებულობს და შესაბამისად არეულობა მატულობს. ასე რომ, ევოლუცია არღვევს მეორე კანონს.

ამ არგუმენტებში ბევრი რამ არასწორია, და შეგვიძლია ad infinitum გავაგრძელოთ კამათი. ორივე მხარის სასარგებლო არგუმენტების კრებული შეგიძლიათ იპოვოთ შემდეგ ლინკზე: www.talkorigins.org/faqs/thermo.html. ასეთი განხილვები არასდროს მოიცავდა რაიმე რიცხვით გამოთვლებს. ეს სამწუხაროა, რადგან მარტივ გამოთვლებსაც შეუძლია გვაჩვენოს, რომ ევოლუციისათვის ფიზიკურად შეუძლებელია თერმოდინამიკის მეორე კანონის დარღვევა.

მნიშვნელოვნია ავღნიშნოთ, რომ დედამიწა არ არის იზოლირებული სისტემა: იგი იღებს ენერგიას მზისგან და გამოასხივებს ენერგიას უკან კოსმოსში. მეორე კანონი არ აცხადებს, რომ სისტემის ნებისმიერი ნაწილის ენტოპია უნდა გაიზარდოს. ეს რომ ასე არ ყოფილიყო, ყინული არასდროს იარსებებდა და ორთქლი კი არასდროს კონდენსირდებოდა. ორივე ეს პროცესი კი თავის თავში ენტროპიის შემცირებას მოიცავს. მეორე კანონი ამბობს, რომ მთლიანი სისტემის ტოტალური ენტროპია უნდა გაიზარდოს. და ენტროპიის კლება უნდა ანაზღაურდეს ენტროპიის მატებით სხვაგან. [ამ კუთხით ძალიან კარგი მაგალითია მაცივრისა და ოთახის განხილვა. მაცივარი მის შგნით აშკარად ამცირებს ენტროპიას, რადგან „წარმოქმნის“ სიცივეს და შესაბამისად მეტ წესრიგს. მაცივარის ძრავა მუშაობს ელექტრო ენერგიაზე და ეს ძრავა სითბოს გამოყოფს ოთახში. ხოლო სითბოს გამოყოფა კი ენტროპიის ზრდაა, რადგან ოთახი ნაკლებ მოწესრიგებული ხდება. ოთახის მაცივრიანად, როგორც მთლიანი სისტემის განხილვისას კი ენტროპია ჯამში მატულობს. ადმინი. ]

წაიკითხე სრულად

არსებობს ტემპერატურის ზედა ზღვარი – ანუ მაქსიმალური ტემპერატურა?

ყველაზე ცივ ტემპერატურაზე საუბარი შედარებით მარტივია. ყველაზე ცივი ტემპერატურა არის აბსოლიტური ნული. შეიძლება იცით, რომ მოძრაობა იწვევს ხახუნს, რომელიც ასევე იწვევს სითბოს არსებობას. აბსოლიტური ნულის არსი სწორედ ამაშია – ამ დროს მოძრაობა საერთოდ არ გვაქვს. უმოძრაობის დროს ტემპერატურა გვაქვს -273,12 °C (კელვინის შკალით 0, ხოლო ფარენტჰეტით -459,67 გრადუსი).

მაგრამ რამდენია ყველაზე ცხელი ტემპერატურა? არსებობს კი აბსოლიტური ცხელი?


 

ტემპერატურა აბსოლიტური ნულიდან აბსოლიტურ სიცხემდე


წაიკითხე სრულად

გვექნება კი ოდესმე ყველაფრის თეორია?

ფიზიკოსებს უნდათ შექმნან ერთი თეორია, რომლითაც მთელი სამყარო აღიწერება, მაგრამ, აქამდე მათ მოუწევთ ურთულესი მეცნიერული პრობლემების გადაჭრა.

უახლესი ფილმი ყველაფრის თეორია გვიყვება სტივენ ჰოკინგზე, მეცნიერზე, რომელიც ნამდვილად მსოფლიოში ერთ-ერთი ცნობილი მეცნიერია, მიუხედავად იმისა, რომ ინვალიდის ეტლს არის მიჯაჭვული ნეიროდეგენერაციული დაავადების გამო. ფილმი ძრითადად სტივენის და მისი ყოფილი ცოლის ჯეინის შესახებაა, მაგრამ მცირე დრო ეთმობა იმას, თუ რას აკეთებდა იგი მთელი კარიერის განმავლობაში.

მას ნამდვილად არ აკლდა ამბიცია. იგი იმ ფიზიკოსთაგან ერთ-ერთია, რომლებიც ცდილობდნენ ყველაფრის თეორიას “გამკლავებოდნენ”. ამ თეორიამ უნდა ახსნას ყველაფერი. ჰოკინგი თავის წინამორბედ, ალბერტ აინშტაინის ნაკვალევს მიყვებოდა, როდესაც ეს უკანასკნელი ცდილობდა ამ თეორიის შექმნას, მაგრამ ვერ შეძლო.

ყველაფირს თეორიის შექმნა ამაღელვებელი, შესანიშნავი მიღწევა იქნებოდა. ბოლოს და ბოლოს, ჩვენს სამყაროში არსებულ ყველანაირ უცნაურობასა და სილამაზეს მოვფენდით ნათელს. ათწლეულებია ფიზიკოსები ამბობენ – თეორია კარს მოგვდგომია, მაგრამ ვართ კი ჩვენ ყველაფრის ახსნისა და გაგების ზღურბლზე?

The universe contains billions of galaxies (Credit: Hubble Legacy Archive/ESA/NASA/SPL)

სამყარო მილიარდობით გალაქტიკას შეიცავს. (Credit: Hubble Legacy Archive/ESA/NASA/SPL)

თეორიამ მართლაც ყველაფერი უნდა ახსნას, დაწყებული შეკსპირის შროებითა და ადამიანის ტვინით დამთავრებული – ჩვენი სამყაროს უღრანი ტყეები და უკიდეგანო ველები, ამბობს ჯონ ბაროუ კემბრიჯის უნივერსიტეტიდან. “აი სამყაროს გამოცანა.”

წაიკითხე სრულად