Login lub e-mail Hasło   

Ewolucja-nauka czy ślepa wiara

Film popularno naukowy w Telewizji TRWAM dziś, wtorek o godzinie 14 To powtórka z godz. 22 z poniedziałku.
Wyświetlenia: 1.810 Zamieszczono 30/11/2015

Naukowcy kreacjoniści masakrują teorie ewolucji jako ideologie potrzebną do łamania kręgosłupa moralnego człowieka.

Zapraszam do oglądania . Jeszcze nigdy nauka nie zdobyła tak wiele dowodów na kreacjonizm jak teraz u końcu czasu.

 

Fizycy przez wieki przyzwyczaili się do badania tego co obserwowalne; zjawisk i obiektów możliwych do szczegółowego opisania oraz zmierzenia. Niestety w pewnym momencie prądy nauki poprowadziły nas na zupełnie nieznane wody rzeczy trudnych lub nawet niemożliwych do ujrzenia. Co ciekawsze, to właśnie niewidzialny materiał może stanowić główny budulec całej fizycznej rzeczywistości. To co widać to 4% Wszechświata

Gromady galaktyk nie mają racji bytu

Na początek cofnijmy się o 80 lat i zajrzyjmy do, budującej dopiero swoją renomę, Politechniki Kalifornijskiej. Interesuje nas postać młodego astrofizyka, Fritza Zwicky’ego, szwajcarskiego emigranta, który przybył do Pasadeny korzystając ze stypendium Rockefellera i z miejsca zyskał zainteresowanie profesorskiej elity. Aspirujący naukowiec nie należał co prawda do najsympatyczniejszych pracowników Caltechu (czyt. postrzegano go jako wrednego gbura), lecz swoimi oryginalnymi hipotezami, regularnie elektryzował kolegów po fachu. 

Początek lat 30. ubiegłego wieku, ambitny astrofizyk spędził na obserwacjach największych znanych ówcześnie struktur kosmosu, czyli galaktycznych gromad. Zauważmy, iż dopiero niedawno starania Edwina Hubble’a ostatecznie potwierdziły istnienie samych galaktyk, toteż ich mechanika oraz współoddziaływania wciąż pozostawały ziemią nieznaną. Obiektem, który doczekał się szczególnie głębokiej analizy Zwicky’ego, była złożona z ponad tysiąca galaktyk gromada w Warkoczu. Katalogowanie i opis gwiezdnych wysepek nie przysparzał zbyt wielu emocji, aż do momentu podjęcia próby prześledzenia ich ruchu. Jak wiadomo, znając z grubsza prędkości i odległości między poszczególnymi ciałami, z powodzeniem można ustalić z jakimi masami i siłami grawitacyjnymi mamy do czynienia. Oznacza to, że na dobrą sprawę nie musimy bezpośrednio „ważyć” Słońca aby znać jego parametry – wystarczy analiza li tylko dynamiki okrążających go planet. Działa to też w drugą stronę. Wystarczy znajomość właściwości ciał Układu Słonecznego aby móc przewidzieć ich ruch na orbitach. Fritz Zwicky uciekł się do podobnych metod: oszacował masy poszczególnych galaktyk na podstawie ilości wypromieniowywanego światła, a następnie zestawił je z obserwowanymi trajektoriami. Brew naszego bohatera musiała podnieść się bardzo wysoko, gdy zauważył, że jego skrupulatne wyliczenia dają niepokojące wyniki. Według teorii gromada w Warkoczu nie ma racji bytu! W ten oto sposób, wyszedł na jaw problem, mający przysparzać siwych włosów całemu następnemu pokoleniu fizyków. 

Opcje były dwie: albo grawitacja w odniesieniu do olbrzymich mas działa w sposób inny niż przewidział Einstein (brrrr), albo masy badanych galaktyk zostały grubo niedoszacowane. Trudno –stwierdził jednak Zwicky – i po subtelnym zasygnalizowaniu łamigłówki w swoim artykule z 1933 roku, przeszedł nad nią do porządku dziennego. Pamiętajmy, że nowoczesna astronomia znajdowała się w wieku niemowlęcym, więc różnorakie anomalie kładziono na karb małej ilości danych tudzież niedokładnej aparatury. Aby świat nauki zaczął intensywnie rwać włosy z głowy, konieczny był mocniejszy impuls. Ten trafił się cztery dekady później.

Halo? Z tej strony grawitacja

W czasie gdy Fritz Zwicky szalał w Caltechu, Vera Cooper-Rubin dopiero rozpoczynała przedszkole. Prawdopodobnie nikt, włączając w to jej rodziców a nawet ją samą, nie mógł przewidzieć jakie sukcesy dziewczyna będzie święcić, w zdominowanej przez mężczyzn dziedzinie (odsyłam do tekstu: Kura domowa, która odkryła wszechświat). Zwłaszcza, że pani Rubin nie należała do osób krnąbrnych ponad miarę. Wprost przeciwnie. Po założeniu rodziny przejawiała szczerą chęć podjęcia żmudnej, ale stosunkowo mało absorbującej pracy w obserwatorium. Jak na złość, uciekając przed wielką fizyką, badaczka wpadła prosto pod jej koła…

Zadanie polegało na prześledzeniu rotacji jak największej ilości galaktyk. Rubin dostała więc to co chciała, bezwiednie odnotowując, że galaktyka X obraca się w lewo z daną prędkością, a galaktyka Y nieco wolniej w prawo. I w tym miejscu wylazło widmo odkrycia Zwicky’ego. Podczas obserwacji uczona spostrzegła coś co nie zgadzało się z fizyką jakiej ją uczono. Gwiazdy leżące na peryferiach oglądanych galaktyk nie obiegały ich centrów tak jak powinny. Najprościej mówiąc, obiekty bliskie masywnych galaktycznych jąder (jak wiemy obecnie, zawierających supermasywne czarne dziury), powinny wykonywać okrążenia znacznie szybciej niż te zalegające na krańcach galaktyki. 


Spoglądając na Układ Słoneczny otrzymujemy wyraźną tendencję: podczas gdy Ziemia krąży z prędkością 30 km/s, oddalony od Słońca średnio o 6 miliardów kilometrów Pluton, wlecze się z szybkością niecałych 5 km/s. Mniej więcej podobnych wniosków spodziewała się Rubin, jednak w przypadku galaktyk różnice prędkości były zdecydowanie zbyt małe. Mało tego, jak wykazali starsi koledzy Very Rubin, taka dynamika galaktycznych ramion powinna doprowadzić do rozpadu całej galaktyki. Cóż było robić – naukowcy zaczęli intensywnie główkować jak pogodzić teorię z praktyką. Najoczywistszym środkiem prowadzącym do celu było dokooptowanie do galaktyk masy. Dramatycznie dużej ilości masy.

Masy, której nikt nigdy nie widział.

Komputery poszły w ruch. Tworząc wirtualne symulacje wirujących galaktyk desperacko zwiększano ich masę. Podwojenie nie dało jednak spodziewanych efektów. Zwiększenie masy trzy a nawet czterokrotnie również nie rozwiązywało w pełni kłopotów. Dopiero gdy postulowanej materii było pięć razy więcej niż tej obserwowanej w rzeczywistości, komputerowe galaktyki zaczęły zachowywać się tak jak opisała to Vera Rubin. Kwestię tę często nazywano problemem halo. Tak jak optyczne halo tworzy charakterystyczny pierścień wokół Księżyca lub Słońca, tak niewidzialna masa miałaby opatulać nieszczęsne galaktyki tworząc usztywniające je kosmiczne rusztowanie.

Ciemna materia wcale nie jest ciemna

Dziś jesteśmy znacznie mądrzejsi niż uczeni er Zwicky’ego czy Rubin, a współcześni naukowcy z pewnością w głosie mogą stwierdzić: nie, nie wiemy czym ciemna materia jest, ale posiadamy fizyczne dowody na jej istnienie! Zanim jednak do nich przejdziemy muszę zwrócić waszą uwagę na szczegół, który mógł wam umknąć. Otóż sama nazwa ciemnej materii – chwytliwa, bo enigmatyczna i wzbudzająca zaciekawienie – nie ma zbyt wiele wspólnego z jej fizycznymi właściwościami. Poprawniej byłoby mówić o materii niewidzialnej, ponieważ nieuchwytne cząstki nie tylko nie są ciemne, ale w ogóle nie oddziałują elektromagnetycznie. Mówiąc łopatologicznie, nie odbijają światła, nie świecą, ani nie mają barwy. Są więc absolutnie niewidzialne.

Nie żeby to poprawiało sytuację badaczy, raczej przeciwnie. Musieli odnaleźć odcisk czegoś, czego w żaden sposób nie dało się zobaczyć. Mieli jednak w ręku jeden pewnik: ciemna materia oddziałuje grawitacyjnie – w końcu dzięki temu ją odkryto. Teoretycznie wystarczyło więc wychwycić nacisk grawitacyjny (i to spory nacisk) oraz wykluczyć działanie świecących obiektów, aby znaleźć ślad tego co niewidoczne. Najlepszy efekt osiągnięto w 1998 roku.

Schemat działania soczewkowania grawitacyjnego
soczewka grawitacyjna

Zdjęcie gromady galaktyk CL0024+1654.


Powyższa fotografia wykonana przez naukowców z Laboratoriów Bella (tak, to tu odkryto mikrofalowe promieniowanie tła), ukazująca kilkadziesiąt galaktyk z oddalonej o cztery miliardy lat świetlnych gromady, jest jednym z najlepszych ujęć zjawiska soczewkowania grawitacyjnego. Każdy kto korzystał choć raz w życiu ze szkła powiększającego, rozumie skąd nazwa. Widoczne na obrzeżach, rozciągnięte struktury to zwykłe galaktyki, tyle że ich obraz został zniekształcony. Funkcję szkiełka pełni tu pole grawitacyjne zakrzywiające promień świetlny w drodze między oglądanym obiektem a obserwatorem. Na podstawie deformacji zdjęcia CL0024+1654 astrofizycy oszacowali rozłożenie masy a następnie opracowali rodzaj trójwymiarowego wykresu. Jak łatwo się domyśleć, spiczaste punkty oznaczają galaktyki.

Jednak znacznie bardziej intrygująca dla astrofizyków, była nieprzebrana ilość masy w przestrzeni międzygalaktycznej. To właśnie, okalająca gromadę ciemna materia.

Niewidzialne cegiełki

Soczewkowanie grawitacyjne było niczym ogromny paluch, wskazujący umiejscowienie i rozłożenie ciemnej materii we wszechświecie. Frustrujące jest natomiast to, że jak dotąd nie znaleźliśmy sposobu na ustalenie nici, z której została uszyta. Pierwsza hipoteza, od której zacząłby pewnie każdy z nas, postulowała jakoby za grawitacyjną zagadką stały po prostu bardzo ciemne ciała niebieskie. Do obiektów MACHO (Masywnych Zwartych Obiektów Halo) mogły należeć więc gwiezdne niewypały zwane brązowymi karłami, jak i gwiezdne truchła: białe karły, gwiazdy neutronowe oraz czarne dziury. Najnowsze badania, w tym zainicjowany i prowadzony przez Polaków projekt OGLE, uświadomiły nam, iż galaktyki rzeczywiście są pełne tego typu tałatajstwa. Niestety najprostsza odpowiedź ma najmniejsze szanse powodzenia. Przede wszystkim taka ilość kosmicznych śmieci przekracza nawet najśmielsze szacunki; czarne dziury i gwiazdy neutronowe spotykalibyśmy za każdym rogiem. Nie wydaje się możliwe aby obiekty występujące w takiej obfitości – nawet bardzo ciemne – zdołały się tak doskonale kamuflować. Co jeszcze istotniejsze, obserwacje wskazują, że ciemna materia nie ma charakteru „punktowego”, to raczej rodzaj kosmicznego wypełniacza, obecnego również w przestrzeni międzygwiezdnej. Niewykluczone zatem, że tajemnicze i masywne cząstki nawet w tym momencie przenikają wasze pokoje.

Opcja druga wypłynęła na fali wielkiego zainteresowania neutrinami. Małe i niezmiernie trudne do wychwycenia cząstki na pierwszy rzut oka spełniały wszystkie warunki, na czele z kompletną obojętnością wobec oddziaływania elektromagnetycznego. W dodatku neutrina występują dostatnio niemal w każdym zakamarku wszechświata – więcej jest wyłącznie fotonów. Czemu zatem i tym razem fizycy zaczęli grymasić? Otóż neutrina, mimo wszystko są zbyt lekkie aby tłumaczyć wszystkie grawitacyjne anomalie. Przypominam, że poszukujemy materii stanowiącej około 80% masy galaktyk, tymczasem jeszcze do niedawna nie było wiadomo czy rzeczone drobinki w ogóle posiadają jakąkolwiek masę! Niby w kupie siła, ale w tym przypadku to nadal zdecydowanie za mało.

Dlatego też ogromna część uczonych przychyla się do ewentualności istnienia kompletnie nieznanej rodziny cząstek. Zbudowana z niej materia pozostawałaby niewzruszona obecnością fotonów, ale z pewnością oddziaływałaby grawitacyjnie i to silniej niż materia klasyczna. Choć brzmi to w sposób naciągany, po chwili zastanowienia możemy dojść do wniosku, że nie ma w tej opcji niczego aż tak nadzwyczajnego. Cały czas poznajemy nowe cegiełki mikroświata i wiemy już o takich, które zadziwiają swoimi właściwościami (choćby przywołane neutrino, uparcie olewające elektromagnetyzm i oddziaływanie silne!). Prawdziwie szokujący jest jedynie fakt, że tego egzotycznego i totalnie niewidocznego budulca jest aż tyle, a my tak długo w ogóle nie zdawaliśmy sobie sprawy z jego obecności.

Kosmiczne wampiry

Pomysłów jest kilka, w tym zbudowane z – nietrwałych w naszych warunkach – kwarków dziwnych, dziwadełka, mikroskopijne czarne dziury i wreszcie cząstki WIMP. Akronim ten, znów oznacza hipotetyczne twory, o których w chwili obecnej nie wiemy niemal niczego. Zwolennikom WIMP-ów sprzyja jednak inna teoria, powstała niezależnie od poszukiwań ciemnej materii. Wszystko dzięki szczerej atencji, jaką fizycy obdarzają pannę SUSY – tzw. supersymetrię.

Nie byłoby celowym szczegółowe objaśnianie w tym miejscu meandrów SUSY (zainteresowanych zapraszam do tego tekstu). Dla porządku chciałbym jedynie zaznaczyć, że supersymetria to coś więcej niż naukowy model; bliżej mu raczej do swego rodzaju zasady czy sposobu rozmyślania nad strukturą wszechświata. W drugiej połowie ubiegłego stulecia fizycy cząstek elementarnych zauważyli, że natura wręcz domaga się symetrii między budującymi nas cegiełkami. Jeśli jesteście sceptyczni, przypomnę, iż filozofia ta ma swoje źródło w konkretnych odkryciach (a myśleliście, że skąd wzięto pomysł istnienia antymaterii?) raz po raz uzmysławiających uczonym, że różne typy cząstek, a więc również przenoszone przezeń oddziaływania,  mogą zachowywać się analogicznie, o ile zapewnimy im odpowiednie warunki. To klucz do unifikacji całej otaczającej nas przyrody.

Sama SUSY zakłada istnienie wspólnej płaszczyzny między dwoma zupełnie odmiennymi kategoriami cząstek. Nie wdając się w szczegóły, fermiony to cząstki budujące całą namacalną materię; bozony z kolei odpowiadają za interakcje – przenoszą oddziaływania podstawowe. Do tych pierwszych należą zatem elektrony, kwarki i wszystkie inne drobinki obecne w gwiazdach, planetach i naszych ciałach; do bozonów zaś zaliczymy przekaźniki sił jądrowych (wuony, zetony, gluony), elektromagnetyzmu (fotony) i tak dalej. W swoim przewrotnym sposobie myślenia, supersymetryści uważają, że muszą istnieć odbicia fermionów w świecie bozonów i vice versa. Idąc tą drogą poszukujemy m.in. fotina będącego supersymetrycznym partnerem fotonu lub selektronu odpowiadającego obecnemu w materii elektronowi. 

supersym
W tym szaleństwie jest metoda. Oto postulujemy istnienie we wszechświecie dwukrotnie większej ilości cząstek niż znamy obecnie. Co istotne dla nas, wiele wskazuje na to, że supersymetryczni partnerzy są znacznie masywniejsi od sklasyfikowanych oryginałów. Czy łowcy ciemnej materii mogli wymarzyć sobie lepszy prezent?

Teraz pozostaje tylko budować coraz większe akceleratory i oczekiwać na złapanie niesfornych WIMP-ów. To już nie tylko kwestia żenującej sytuacji w jakiej znajduje się współczesna fizyka (tacy jesteśmy mądrzy, a na dobrą sprawę nie znamy podstawowego elementu wypełniającego cały kosmos!). Ciemna materia umożliwi nam naniesienie niezbędnych poprawek na model standardowy, sprawdzić domniemania dotyczące wielkiego wybuchu i wreszcie, umożliwić postawienie prognozy przyszłej ewolucji wszechświata. Przy czym, akurat ta ostatnia zagwozdka wymaga od nas zrozumienia jeszcze jednego fizycznego ducha.

Tej, niewidzialnej ręce wszechświata, przyjrzymy się następnym razem.

Podobne artykuły


17
komentarze: 32 | wyświetlenia: 1445
14
komentarze: 33 | wyświetlenia: 1103
14
komentarze: 60 | wyświetlenia: 806
14
komentarze: 21 | wyświetlenia: 1061
13
komentarze: 93 | wyświetlenia: 372
13
komentarze: 9 | wyświetlenia: 651
13
komentarze: 3 | wyświetlenia: 1126
13
komentarze: 68 | wyświetlenia: 478
13
komentarze: 25 | wyświetlenia: 862
12
komentarze: 72 | wyświetlenia: 456
12
komentarze: 144 | wyświetlenia: 1010
12
komentarze: 3 | wyświetlenia: 666
12
komentarze: 4 | wyświetlenia: 601
12
komentarze: 5 | wyświetlenia: 728
 
Autor
Artykuł

Powiązane tematy






Brak wiadomości


Dodaj swoją opinię
W trosce o jakość komentarzy wymagamy od użytkowników, aby zalogowali się przed dodaniem komentarza. Jeżeli nie posiadasz jeszcze swojego konta, zarejestruj się. To tylko chwila, a uzyskasz dostęp do dodatkowych możliwości!
 

© 2005-2018 grupa EIOBA. Wrocław, Polska