The Big Bang theory, η συνωμοσία...

...ή πως να χάσεις τον χρόνο σου εξηγώντας απλά πράγματα σε άσχετους ειδήμονες που δεν έχουν τον θεό τους.

Αυτό το post είναι συνέχεια της χθεσινής χιουμοριστικής ανάρτησης. Είναι η δεύτερη φορά που γράφω κάτι σχετικά με το forum.atheia.gr και δυστυχώς και αυτή τη φορά αφορμή είναι κάτι αρνητικό. Έχει ανοίξει μια συζήτηση εκεί, στην ενότητα Επιστήμη, για το κατά πόσο είναι σωστή η θεωρία του Big Bang με αφορμή μια αντίστοιχη συζήτηση στο forum του pyles.tv, όπου ένας ηλεκτρολόγος μηχανολόγος, ο Πάνος, υποστηρίζει το Plasma-Electric Universe και επιτίθεται σε όλη την Φυσική (Σχετικότητα, Physical Cosmology, Αστροφυσική, Φυσική Υψηλών Ενεργειών, κλπ). Οι ενστάσεις που διατυπώνονται στο forum απέναντι στο μοντέλο του Big Bang σε κάποια σημεία μάλιστα ξεφεύγουν και προς τη λογική:

...Ειλικρινά, η θεωρία του Big Bang μοιάζει τρελή.
...Προτιμώ αυτό το μοντέλο από το να δικαιωθούν οι θεολόγοι με την δημιουργία εκ του μηδενός.
...παντως και εγω ειμαι κατα του μηδενος (δημιουργια απο το μηδεν) και οχι γιατι το υποστηριζει ο χριστιανισμος αλλα μου την σπαει το μηδεν
...Η κοσμολογία πλάσματος είναι σίγουρα πιό τεκμηριωμένη από την παρωχημένη "θεοκρατική" ιδέα του Big Bang. Είναι παράταιρο σ'ένα φόρουμ αθεΐας να υποστηρίζεται το "Big Bang"!
...Με θετική διάθεση θέλω να πω σε όλους ότι κάθε θεωρία "μη" Big Bang είναι πιό κοντά στις αθεϊστικές αντιλήψεις μας. Δεν κατανοώ αυτή την υποστήριξη του Big Bang από την πλειοψηφία.

Το θέμα φυσικά το ανέλαβαν ο Dr. Reason και ο Γιατρός του ΙΚΑ και έχουν κάνει πολύ καλή δουλειά θα έλεγα με αρκετές εύστοχες παρατηρήσεις. Εγώ απλά θέλω να πω δύο πραγματάκια τόσο επί της αρχής, όσο και για κάποια τεχνικά ζητήματα που ένας που δεν ασχολείται με την Αστροφυσική είναι λογικό να μην τα ξέρει και γι' αυτό δεν έχουν επισημανθεί.

1. Σχετικά με το Woo

Τι είναι Woo λοιπόν; Αυτό είναι σχετικό και εξαρτάται από το context στο οποίο το βάζεις. Για παράδειγμα, την εποχή του Newton η αλχημεία και η αστρολογία δεν ήταν Woo και αντιμετωπίζονταν ισότιμα με την Αστρονομία και τα Μαθηματικά. Αντίστοιχα, στο τέλος του 19ου αιώνα, οι θεωρίες του Φωτοφόρου Αιθέρα ήταν ένα σοβαρό επιστημονικό θέμα. Σήμερα η συζήτηση γύρω από τον Φωτοφόρο Αιθέρα είναι οριστικά Woo. Υπάρχουν πράγματα λοιπόν που η επιστήμη τα ξεπερνά τελεσίδικα. Το Steady State Universe των Fred Hoyle, Thomas Gold, Hermann Bondi κλπ είναι αντίστοιχα ένα κοσμολογικό μοντέλο που έπαιζε μέχρι πριν λίγες δεκαετίες, αφού στηριζόταν σε σοβαρή Φυσική, αλλά τελικά ξεπεράστηκε από τις παρατηρήσεις. Σε αυτή την περίπτωση, δεν μπορεί να μιλήσει κανείς καθαρά για Woo. Εδώ μιλάμε απλά για ένα μοντέλο που περιέχει σοβαρές Φυσικές διαδικασίες, το οποίο όμως απέτυχε. Αντίστοιχη περίπτωση είναι μάλλον και η αρχική διατύπωση του Plasma Cosmology. Η διαφορά εδώ είναι ότι οι υποστηρικτές του (τουλάχιστον στη συζήτηση στο forum.atheia.gr) φαίνεται να αρνούνται όλη την υπόλοιπη Φυσική εκτός από τον κλασσικό ηλεκτρομαγνητισμό και την φυσική πλάσματος (όπου και εκεί έχω τα ερωτηματικά μου στο κατά πόσο αναφέρονται σε φυσική πλάσματος ή την δικιά τους "φυσική πλάσματος"). Είναι πάντως τραγικά αστείος ο ισχυρισμός που διατυπώνεται ότι η Αστροφυσική αγνοεί την Φυσική Πλάσματος, αν σκεφτεί κανείς πόσο άρρηκτα συνδεδεμένη είναι η Αστροφυσική με το Πλάσμα και ότι ουσιαστικά αποτελεί το ευρύτερο πεδίο έρευνας πάνω στο Πλάσμα. Anyway, πάμε παρακάτω.

2. Big Bang, είναι απλά μια θεωρία... και την είπε και παπάς.
Που να σου πει ο παπάς στο αυτί και ο Διάκος στο κεφάλι... ή κάτι τέτοιο.

Είναι πολύ LOL να διατυπώνεται μια τέτοια ένσταση σε ένα φόρουμ αθεΐας, όπου λατρεύεται αντίστοιχα η θεωρία της Εξέλιξης, σχεδόν σαν ευαγγέλιο. Μην με παρεξηγήσει κανείς, η Εξέλιξη τα σπάει (scientifcally speaking), αλλά έχω την αίσθηση ότι κάποιο περίεργο rationalizing πρέπει να συμβαίνει στο μυαλό κάποιον για να μπορούν να αποδέχονται την Εξέλιξη εφαρμόζοντας όλα τα επιστημονικά κριτήρια που πρέπει και μετά να πετάνε το Big Bang από το παράθυρο επειδή "μιλάει" για "δημιουργία" και είναι παπαδο-θεωρία. Ή απλά η Εξέλιξη είναι popular στους άθεους και στην πραγματικότητα δεν το πιάνουν το επιστημονικό κομμάτι ή δεν έχουν καταλάβει τι είναι το μοντέλο του Big Bang ή όλα τα παραπάνω.

Καταρχήν λοιπόν, η θεωρία του Big Bang, όπως έχει επισημανθεί και στη συζήτηση στο forum, είναι ένα μοντέλο που περιγράφει την εξέλιξη του Σύμπαντος με τον χρόνο. Είναι ένα μοντέλο που περιέχει ένα πλήθος από διαδικασίες που διαμόρφωσαν την εξέλιξη του σύμπαντος και την εικόνα που παρατηρούμε σήμερα και έδρασαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Δεν είναι απλά μία δήλωση για το Σύμπαν. Μπορεί η θεωρία να ξεκινά με το μαθηματικό μοντέλο του Friedman για ένα διαστελλόμενο σύμπαν όπως προκύπτει από τις εξισώσεις πεδίου της Σχετικότητας, αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Btw, ναι, ο πρώτος που το διατύπωσε δεν ήταν ο Lemaître(ο παπάς ουουουουο 666 ουου) ο οποίος το ανακάλυψε ανεξάρτητα από τον Friedman μερικά χρόνια αργότερα. Το ότι ο δεύτερος έγινε πιο γνωστός οφείλεται στο ότι η δικιά του εργασία συνέπεσε με την παρατήρηση του Hubble για την απομάκρυνση των γαλαξιών. Άρα δεν μιλάμε για την θεωρία ενός παπά, αλλά για ένα μαθηματικό μοντέλο, get over it.

Το μοντέλο αυτό για το Σύμπαν όπως είπα, μπορεί να έχει ως κύρια πρότασή του το ότι το Σύμπαν διαστέλλεται, συνοδεύεται όμως και από έναν τεράστιο όγκο Αστροφυσικών παρατηρήσεων σε όλες τις κλίμακες. Δεν είναι κάτι που ήρθε από το πουθενά και στέκεται στο πουθενά. Φυσικά το Big Bang, εκτός από τις επιτυχίες του έχει και τα ανοιχτά του προβλήματα, από τα οποία άλλα είναι λιγότερο ή περισσότερο σοβαρά και για τα οποία προτείνονται διάφορες λύσεις.

Το ζήτημα που φαίνεται να προβλημάτισε περισσότερο τους αμφισβητίες στο forum.atheia.gr είναι το θέμα της σκοτεινής ύλης (που για την κοσμολογία του Big Bang δεν είναι και το σημαντικότερο κατά τη γνώμη μου). Το θέμα της σκοτεινής ύλης όμως, δεν προέκυψε στα πλαίσια του Big Bang. Είναι ένα ζήτημα που προέκυψε από την γαλαξιακή δυναμική και συγκεκριμένα τις καμπύλες περιστροφής των γαλαξιών. Αρκετά αργότερα έγινε σημαντικό για την κοσμολογία, όταν προέκυψε το ζήτημα του σχηματισμού των δομών στο σύμπαν. Το ζήτημα της σκοτεινής ύλης φυσικά δεν είναι καθαρά θεωρητικό. Υπάρχουν και σημαντικές παρατηρήσεις, τόσο σε επίπεδο γαλαξιών, όσο και σε επίπεδο σμηνών γαλαξιών. Μέσα στους γαλαξίες μπορούμε να συμπεράνουμε την σκοτεινή ύλη από την δυναμική των τροχιών των αστέρων (και τους νόμους για την κίνηση του Newton). Σε επίπεδο γαλαξιακών σμηνών μπορούμε να συμπεράνουμε την ύπαρξη σκοτεινής ύλης από την δυναμική της κίνησης των γαλαξιών στο σμήνος. Μπορούμε να συμπεράνουμε την ύπαρξη σκοτεινής ύλης και να διερευνήσουμε την κατανομή της από την καμπύλωση του φωτός (micro-lensing) σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα και τέλος έχουμε και τις περιπτώσεις όπως το Bullet Cluster, όπου βλέπουμε στα δύο συγκρουόμενα γαλαξιακά σμήνη τον σαφή διαχωρισμό της βαρυονικής ύλης από την μη βαρυονική ύλη.

Θα επιστρέψω όμως στην αρχή, δηλαδή στη διαστολή του Σύμπαντος και την επαλήθευσή ή την απόρριψή της. Το πρώτο δεδομένο υπέρ της θεώρησης ότι το Σύμπαν διαστέλλεται είναι η παρατήρηση ότι οι γαλαξίες παρουσιάζουν στα φάσματά τους ερυθρομετάθεση η οποία είναι και ανάλογη της απόστασης. Αυτό χαρακτηρίζεται και ως ο θεμέλιος λίθος του Big Bang, μαζί με το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυματικής ακτινοβολίας και την νουκλεοσύνθεση με τα οποία δεν θα ασχοληθώ. Οι εναλλακτικές του Big Bang προτάσεις λοιπόν, προσπαθούν να αποδώσουν την ερυθρομετάθεση σε κάποιον άλλον μηχανισμό, όπως είναι αυτός του κουρασμένου φωτός, όπου το φως σκεδάζεται και χάνει ενέργεια. Ο φίλος ηλεκτρολόγος Πάνος και η Plasma Cosmology αποδίδουν λοιπόν την παρατηρούμενη ερυθρομετάθεση σε μια αντίστοιχη διαδικασία που συμβαίνει από την σκέδαση του φωτός από το πλάσμα που υπάρχει παντού κλπ. Πολύ όμορφα. Εγώ λέω ότι πράγματι συμβαίνει κάτι τέτοιο και σε έναν βαθμό συνυπολογίζεται στις εκτιμήσεις, όπως είναι για παράδειγμα το Wolf effect.

Πριν συνεχίσω, να εξηγήσω λίγο που οφείλεται η ερυθρομετάθεση σε ένα διαστελλόμενο Σύμπαν.
Καθώς ο χώρος ανάμεσα στους γαλαξίες διαστέλλεται, το φως που κινείται χάνει ενέργεια για να μπορέσει να ξεπεράσει τη διαστολή (είναι σαν να προσπαθεί να τρέξει κόντρα στο "ρέμα" της διαστολής) ή για να πω ένα πιο μηχανιστικό παράδειγμα το ίδιο το φως ως κύμα τεντώνεται από τη διαστολή του χώρου και έτσι μεγαλώνει το μήκος κύματός του. Αυτό το φαινόμενο είναι ανεξάρτητο από το μήκος κύματος της αρχικής ακτινοβολίας και εξαρτάτε μόνο από την ίδια τη διαστολή.

Το πρώτο λοιπόν ερώτημα για τους εναλλακτικούς μηχανισμούς είναι: με ποιον τρόπο θα μπορούσε αυτή η σκέδαση του φωτός να προκαλεί ερυθρομετάθεση ανεξάρτητη από το μήκος κύματος;

Το δεύτερο ερώτημα είναι: αφού ο όγκος των δεδομένων που έχουμε σε μέτρηση αποστάσεων ανεξάρτητα της ερυθρομετάθεσης (για παράδειγμα τα SN Ia), δείχνει ότι ικανοποιείται ο νόμος του Hubble, με ποιον μηχανισμό η ερυθρομετάθεση από σκέδαση θα μπορούσε να αλλάζει με την απόσταση σύμφωνα με τον νόμο αυτό;

Πριν μπει κάποιος στη διαδικασία να ψάξει για απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα, θα τον βγάλω από τον κόπο εγώ. Η ερυθρομετάθεση των φασματικών γραμμών δεν είναι το μόνο εργαλείο που έχουμε που μετρά την διαστολή του σύμπαντος. Το φως μπορούμε να το θεωρήσουμε ως ένα ρολόι, αφού ουσιαστικά είναι μια ταλάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Έτσι λοιπόν, όπως η διαστολή έχει επιπτώσεις στο φως και συγκεκριμένα στην συχνότητά του (την χρονομέτρησή του δηλαδή) έτσι έχει επίπτωση και στην χρονομέτρηση της οποιασδήποτε άλλης διαδικασίας. Με απλά λόγια λόγο της διαστολής, εκτός από ερυθρομετάθεση στο φως, θα βλέπουμε όλες τις χρονικά μεταβαλλόμενες διαδικασίες να συμβαίνουν λίγο πιο αργά, σαν να έχουν πάθει "ερυθρομετάθεση" και ο παράγοντας της καθυστέρησης θα είναι ίδιος με αυτόν του φωτός. Αυτό το φαινόμενο έχει παρατηρηθεί στα SN Ia από τα τέλη της δεκαετίας του 90, όπου η χρονική εξέλιξη των φαινομένων παρουσιάζει time dilation. Όποιος θέλει, μπορεί να παρακολουθήσει την εξέλιξη της κοσμολογίας με την βοήθεια των supernova στο πολύ όμορφο άρθρο του Robert Kirsner, Foundations of Supernova Cosmology, ο οποίος btw είναι και γαμώ τα άτομα και τον είχα γνωρίσει σε ένα Onassis Lectures που είχα πάει πριν λίγα χρόνια (btw δείτε τα videos).

Με λίγα λόγια, η διαστολή του σύμπαντος ως γεωμετρική ιδιότητα του χώρου είναι πειραματικά επιβεβαιωμένο δεδομένο με περισσότερους από έναν τρόπους. Sorry υπερασπιστές του Plasma Cosmology και αρνητές του Big Bang.

3. Περισσότερο Electric-Plasma Universe

Στη συζήτηση του forum.atheia.gr ειπώθηκαν πολλά που δείχνουν ότι δεν υπάρχει και πολύ επαφή με την Φυσική από αυτούς που τα είπαν, όπως για παράδειγμα το ότι από την ηλεκτροχημεία προκύπτει ότι δεν μπορούν να υπάρχουν οι Αστέρες Νετρονίων, αφού τα νετρόνια δεν μπορούν να συνυπάρχουν πολλά μαζί ή κάτι τέτοιο και αυτό έχει να κάνει με την απαγορευτική αρχή του Pauli ή ότι οι κίνηση των αστέρων στο κέντρο του γαλαξία στην περιοχή του Sgr A* μπορεί να εξηγηθεί με Biot-Savart. Κουκουρούκου. Δεν θα ασχοληθώ με αυτά, αλλά ούτε και με την επίθεση στην Σχετικότητα και το Standard Model. Και αν και όσα έχω αναφέρει παραπάνω σκοτώνουν το Electric-Plasma Universe, θα συνεχίσω λίγο ακόμα σε ένα-δύο σημεία.

Το θέμα του Electric-Plasma Universe με είχε απασχολήσει και παλαιότερα όταν είχε γίνει ένας σχετικός ντόρος με έναν αστεροειδή, τον 2007 TU24, ο οποίος σύμφωνα με το Pasma Universe θα μπορούσε να μας πηδήξει όλους. Επανερχόμενος στο θέμα, με αφορμή τον φίλο ηλεκτρολόγο Πάνο και αυτά που έχει γράψει στο forum.atheia.gr, θα αναφερθώ σε δύο σημεία. Το ένα έχει να κάνει με την φυσική του πλάσματος και το άλλο με τις αστροφυσικές παρατηρήσεις.

Σύμφωνα με το μοντέλο του Electric-Plasma Universe (EU από εδώ και πέρα γιατί βαρέθηκα να το γράφω), το σύμπαν είναι γεμάτο από πλάσμα. Χαίρω πολύ, αυτό είναι γνωστό στην Αστροφυσική. Το πλάσμα όμως είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, αφού έχει το ίδιο αρνητικό φορτίο σε ηλεκτρόνια με το θετικό φορτίο σε ιόντα. Όπως είχα εξηγήσει τότε στο θέμα με τον 2007 TU24, οι ιδιότητες και η δομή του πλάσματος είναι τέτοια ώστε τα ηλεκτρικά πεδία μέσα στο πλάσμα να μην μπορούν να γίνουν αισθητά πέρα από μερικές φορές το μήκος Debye. Το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί ενδεχομένως να παίξει κάποιο ρόλο σε περιπτώσεις όπου έχουμε έντονα χρονικά μεταβαλλόμενα φαινόμενα, όπως είναι για παράδειγμα οι γεωμαγνητικές καταιγίδες ή οι εκλάμψεις στον Ήλιο ή τέτοια εκρηκτικά φαινόμενα, αλλά όχι σε στάσιμες καταστάσεις όπως είναι για παράδειγμα ο Ηλιακός Άνεμος ή τα νέφη ιονισμένου αερίου που υπάρχουν στον διαστρικό χώρο και τον διαγαλαξιακό χώρο. Για τον λόγο αυτό φαίνεται ότι οι υποστηρικτές του EU έχουν υιοθετήσει την έννοια του Real-Plasma και του Pseudo-Plasma. Το δικό μας το καλό και το άλλο το κακό...
Το μαγνητικό πεδίο από την άλλη είναι διαφορετική ιστορία. Από τις ιδιότητες του πλάσματος μπορούν πράγματι να προκύψουν πολύ ισχυρά ρεύματα και μαγνητικά πεδία κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες και το μαγνητικό πεδίο γενικά κυριαρχεί στο πλάσμα. Το ερώτημα είναι λοιπόν, μπορούμε και αν ναι, πως μπορούμε να εκτιμήσουμε την ένταση του μαγνητικού πεδίου στον διαστρικό χώρο και τελικά ποια είναι αυτή;

Η απάντηση είναι ότι μπορούμε με διάφορους φυσικούς μηχανισμούς να εκτιμήσουμε το μαγνητικό πεδίο και το έχουμε κάνει. Ένας από τους μηχανισμούς είναι το Faraday Rotation του επίπεδου πόλωσης του πολωμένου φωτός, καθώς αυτό διαδίδεται μέσα από διαστρικό πλάσμα σε συνδιασμό με την διασπορά του λόγο του πλάσματος. Ένας άλλος μηχανισμός είναι η πόλωση του Αστρικού Φωτός από την σκόνη που προσανατολίζετε ανάλογα με το πως είναι το γαλαξιακό μαγνητικό πεδίο. Ένας άλλος μηχανισμός είναι το Zeeman Effect που παρατηρείται στην εκπομπή των 21-cm του ατομικού υδρογόνου. Που οδηγούν όλες αυτές οι παρατηρήσεις; Οδηγούν στο ότι το μαγνητικό πεδίο στον γαλαξία μας για παράδειγμα είναι της τάξης τον μερικά x10^-10 Tesla το οποίο μπορεί να είναι κάπως ισχυρότερο σε μερικές περιοχές όπως τα μεσοαστρικά νέφη. Ενδεικτικά το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι 5 τάξεις μεγέθους ισχυρότερο.
Με λίγα λόγια, υπάρχουν μετρήσεις που υποδεικνύουν ότι οι υποθέσεις του EU δεν επαληθεύονται. Φυσικά το πλάσμα και τα μαγνητικά πεδία παίζουν τεράστιο ρόλο στην Αστροφυσική, αλλά όχι τον ρόλο που το EU θα ήθελε.

Συμπέρασμα

Με τα παραπάνω ούτε καν ξύσαμε την επιφάνεια της Αστροφυσικής και των παρατηρησιακών δεδομένων που υπάρχουν. Και ποιο είναι το συμπέρασμα; Το συμπέρασμα είναι ότι προφανώς η Αστροφυσική και η Κοσμολογία δεν έχουν δώσει απαντήσεις σε όλα τα ερωτήματα. Φυσικά και δεν έχουν λυθεί όλα τα προβλήματα. Αλλά αυτός είναι ο τρόπος που δουλεύουν τα πράγματα και οι επιστήμες αυτές έχουν πάει πολύ μακριά και έχουν και ακόμα περισσότερο δρόμο να πάνε. Δεν υπάρχουν τελικές απαντήσεις και καμία θεωρία-μοντέλο δεν εξηγεί τα πάντα (ακόμα τουλάχιστον). Αν κάποιος ισχυρίζεται σήμερα ότι έχει μια τέτοια θεωρία-μοντέλο, τότε μάλλον δεν αξίζει μία γιατί θα είναι σχεδόν σίγουρα λάθος. Πέρα από αυτό, όλα τα μοντέλα έχουν το πεδίο εφαρμογής τους και έξω από αυτό δεν μπορούν να πουν τίποτα. Έτσι και το Big Bang. Όπως και να έχει όμως, αυτή τη στιγμή είναι το καλύτερο μοντέλο που έχουμε για την εξέλιξη του Σύμπαντος σύμφωνα με τις βασικές θεωρίες της φυσικής που έχουμε και με ένα τεράστιο φάσμα από παρατηρήσεις.

Αυτά τα ολίγα out of the top of my head.

----------------------------------------------------------
Update (Bibliography): Τελείως ενδεικτικά και σχεδόν random,

[1]M.S.Longair, High Energy Astrophysics, Volume 1,2, 1994 (CUP)
[2]R.P.Kirshner, Foundations of Supernova Cosmology, from "Dark energy-- observational and theoretical approaches", Pilar Ruiz-Lapuente (CUP) [arXiv:0910.0257 [astro-ph.CO]]
[3]Angela V.Olinto, Cosmological Magnetic Fields, from "Proceedings of the 3rd RESCEU Symposium, University of Tokyo, Nov. 10-13, 1997", K. Sato, T. Yanagida, and T. Shiromizu [arXiv:astro-ph/9807051]
[4]Bryan M. Gaensler, Revealing Cosmic Magnetism with Radio Polarimetry, proceedings of "From Planets to Dark Energy: the Modern Radio Universe", R. Beswick et al., (PoS) [arXiv:0712.2862v1 [astro-ph]]
[5]Elisabete M. de Gouveia Dal Pino, Cosmic Magnetic Fields: from Stars and Galaxies to the Primordial Universe, Procs. of the Sobral Conference on "The Sun, The Stars, The Universe and General Relativity", 2009, American Institute of Physics (AIP) Procs., NY, eds. M. Novello et al [arXiv:1003.3884 [astro-ph.CO]]
[6]P. J. E. Peebles, Open Problems in Cosmology [arXiv:astro-ph/0311435]
[7]P. J. E. Peebles, The Standard Cosmological Model, les Rencontres de Physique de la Vallee d Aosta (1998) ed. M. Greco [arXiv:astro-ph/9806201]
[8]Mark Trodden, Sean M. Carroll, TASI Lectures: Introduction to Cosmology [arXiv:astro-ph/0401547]
[9]Michael S. Turner, J. Anthony Tyson, Rev. Mod. Phys. 71, S145–S164 (1999), Cosmology at the millennium
[10]Living Reviews in Relativity: Physical Cosmology
[11]Living Reviews in Relativity: Experimental Foundations of Gravitation


2ο Update: Από τα σχόλια που έκανα και από τον Γιατρό του ΙΚΑ που ζωγράφισε στο forum με ένα πολύ καλό link:

1. Από ότι είδα στο forum, ο Πάνος έκανε ένα σχόλιο σε αυτά που έγραψα.

Τα ουσιαστικά σημεία του είναι δύο. Το ένα έχει να κάνει με το redshift και στηρίζεται στις ενστάσεις του H. Arp και το άλλο έχει να κάνει με την σχετική διαφορά στην ισχύ των μαγνητικών δυνάμεων με τις βαρυτικές.

Καταρχήν ο Arp είναι οπαδός του Steady State Cosmology των Hoyle και Narlikar, σε μια παραλλαγή του που διατύπωσε ο Narlikar πιο μετά (Narlikar, Ann.Phys. 107, 325(1977)), γνωστό ως conformal gravity. Όπως φαίνεται και από το link που δίνει ο Πάνος στο forum, καμία σχέση με Plasma Cosmology.
Οι ενστάσεις του Arp λοιπόν, είναι πάνω στα παρατηρούμενα redshifts των Quasars, anomalus redshifts κλπ. και βασίζεται στο κοσμολογικό μοντέλο του Narlikar (Narlikar, J. & Arp, H., ApJ 405, 51(1993)). Ξεκινάμε λοιπόν από το θέμα των redshifts. Όπως αναφέρω και στο κείμενο, δεν είναι το redshift και ειδικά από τους Quasars, το μόνο στοιχείο που συνηγορεί με την διαστολή. Σήμερα, υπάρχει ένας τεράστιος όγκος δεδομένων από τα SN Ia που όχι μόνο τα συνδέουμε με κάποιο redshift σε φάσματα, αλλά βλέπουμε τον χρόνο να κυλάει πιο αργά σε συμφωνία με αυτό που θα περιμέναμε από τη διαστολή του σύμπαντος.
Ακόμα, το μοντέλο του Narlikar προβλέπει ότι οι μάζες θα εξαρτώνται από τον χρόνο (πράγμα που θυμίζει και ένα άλλο μοντέλο με το οποίο είχα ασχοληθεί) και συγκεκριμένα λέει ότι οι μάζες θα έχουν ρυθμό μεταβολής ανάλογο της σημερινής τιμής της σταθεράς του Hubble (\frac{\dot{m}}{m}~H_0 για τους κατέχοντες). Δηλαδή, αυτός ο ρυθμός είναι περίπου 2x10^-18 s^-1. Ένας τέτοιος ρυθμός μεταβολής αποκλείεται από τους περιορισμούς που έχουμε από το Lunar Laser Ranging experiment για 2 τάξεις μεγέθους. Άρα η κοσμολογία του Narlikar αποκλείεται από τα tests της βαρύτητας. Άσε που έχω τις επιφυλάξεις μου για το πως πάει από ευστάθεια το μοντέλο του. Άρα πάνε περίπατο και οι ενστάσεις του Arp.

Σχετικά με τη δεύτερη ένσταση, ο φίλος Πάνος ξεχνά ότι η βαρύτητα είναι ανάλογη και της μάζας και στην αστροφυσική οι μάζες είναι "πολύ" μεγάλες.

Αυτά ήταν για λόγους πληρότητας κυρίως και γιατί μου φάνηκε ενδιαφέρουσα η περίπτωση των Arp και Narlikar.
---------------------------

2. Να συμπληρώσω ότι ο Narlikar, όπως φαίνεται και σ' αυτό το paper (Narlikar et al., J.Astrophys.Astron.28,67(2007)), αποδέχεται την διαστολή του σύμπαντος και το όγκο των δεδομένων που την υποδεικνύουν και επιστρέφει στην αρχική μορφή του steady state cosmology των Hoyle, Bondi, Gold & Narlikar, και για την ακρίβεια μία νεότερη παραλλαγή του που προβλέπει και επιταχυνόμενη διαστολή (Quasi-Steady State Cosmology (QSSC), Hoyle, F., Burbidge, G., Narlikar, J. V. 1993, ApJ, 410, 437).

Από τα παραπάνω, εκεί που θέλω να σταθώ είναι στο ότι οι άνθρωποι αυτοί είναι σοβαροί επιστήμονες και προσπαθούν να παίρνουν υπόψη τους τα δεδομένα. Μπορεί να είχαν τις ενστάσεις τους για το Big Bang, αλλά όταν το θέμα της διαστολής έγινε αναπόφευκτο με βάση τα δεδομένα, το δέχτηκαν και πήγαν παρακάτω.
--------------------------------------

3. Και το link που δίνει ο Γιατρός είναι για το site του Edward Wright και συγκεκριμένα η σελίδα, Errors in the "The Big Bang Never Happened" όπου σχολιάζει την κριτική που κάνει στο βιβλίο του ο Eric Lerner (αυτουνού με το μανιφέστο ενάντια στο Big Bang) και επισημαίνει τα λάθη του. Στο ίδιο site, μπορεί να βρει κανείς την ιστορία με τα SN Ia και το redshift στα οποία αναφέρθηκα και μπορεί να βρει και μια σελίδα αφιερωμένη στο Steady State και Quasi-Steady State Cosmology των Hoyle και Narlikar που συζήτησα παραπάνω με τίτλο, Errors in the Steady State and Quasi-SS Models, όπου συζητάει και τα papers που αναφέρω παραπάνω και επισημαίνει μια όχι και τόσο τίμια στάση των συγγραφέων. Αξίζει να τα δει κανείς, γιατί έχουν πολύ ενδιαφέρον.

Για εμένα τουλάχιστον, το όλο θέμα είναι πολύ σαφές. Το Plasma Cosmology παίρνει δυναμικά τον πούλο.

The day Einstein Died

Σαν σήμερα, στις 18 Απριλίου 1955, πέθανε ο Albert Einstein στο νοσοκομείο του Princeton από εσωτερική αιμορραγία λόγω ρήξης ενός ανευρύσματος που είχε στην περιοχή της κοιλιάς. Το να μην αντιμετωπίσει το ανεύρυσμα ήταν προσωπική του επιλογή. Πέθανε σε ηλικία 76 χρονών.

Το περιοδικό LIFE έχει μια συλλογή από φωτογραφίες από εκείνη την ημέρα:
The Day Einstein Died - Photo Gallery - LIFE

Forums Quiz

Το Quiz σήμερα είναι το εξής:

Ποια εικόνα αντιστοιχεί σε ποιο forum;

1. forum.atheia.gr
2. pyles.tv - Forum

1.


2.

Οπλίτης ---> Πολίτης

Πριν από οχτώ μήνες, εκτιμούσα ότι η απουσία μου από αυτό το ιστολόγιο θα ήταν πολύ μεγαλύτερη από ότι ήταν τελικά.

Το χρονικό καταγράφει:
1 μήνα στο κέντρο στη Θήβα (ΚΕΠΒ, με έναν πολύ καλό διοικητή πυροβολαρχίας και πολύ καλά παιδιά Λοχαγούς),
3 μήνες στη Σάμο (με μερικά καλά παιδιά ΕΠΟΠ, έναν άριστο Ταξίαρχο και το θέατρο του παραλόγου), όπου γράψαμε και
2 βδομάδες ΛΥΒ (με πολύ αξιόλογους ανθρώπους εκεί, τόσο οι εκπαιδευτές όσο και ο διοικητής)
μετάθεση ως υπόχρεος μειωμένης σε οχτάμηνο θητείας,
4 μήνες Τ/ΓΕΕΘΑ (και εδώ με πολύ καλούς ανθρώπους),
πρόβλημα στον αστράγαλο και στο γόνατο και
τέλος, κάποιους καλούς φίλους που ήταν βάλσαμο ώρες ώρες και
φυσικά η Tequila, που ήταν η καλύτερη συντροφιά.

Μαλάκες υπάρχουν παντού, άρα ως κοινώς παράγοντας απλοποιούνται από την εξίσωση.

Για τον Στρατό δεν έχω να πω τίποτα. Τι να πει κανείς για τον στρατό.

Έχω όμως να πω κάτι για το θέμα της υποχρεωτικής στράτευσης.
Όταν ήμουν στον ΛΥΒ, ένα απόγευμα, κάναμε οπλοασκήσεις μαζί με στρατιώτες της εκεί μονάδας. Για εμάς αυτά ήταν μέσα στο πρόγραμμα, αλλά για εκείνους ήταν τρελή αγγαρεία. Ο λοχαγός που μας έκανε τις οπλοασκήσεις είχε γενικά μια κάπως παιδαγωγική προσέγγιση στο όλο πράγμα και αυτό έδωσε την ευκαιρία στους αγκαριαζόμενους να λουφάρουν τρελά. Ξεκίνησαν μια συζήτηση για την χρησιμότητα και την αξία του να κάνουν και εκείνοι μαζί με εμάς τις οπλοασκήσεις. Αυτό έδωσε την ευκαιρία στον Λοχαγό να πεί κάποια πράγματα, τα οποία περισσότερο τα έλεγε για εμάς τους υπόλοιπους, παρά για αυτούς που έθεταν τους προβληματισμούς. Δεν έχει σημασία τι έλεγε γενικά. Καταλάβαινα γιατί έλεγε αυτά που έλεγε ανεξάρτητα του αν συμφωνούσα ή όχι. Το θέμα τελικά, επειδή δεν μπορούσε να πάει την αναγωγή του γιατί χρειάζεται ο στρατός και γιατί πρέπει όλοι να πηγαίνουν πολύ μακριά, κατέληξε σε ένα επιχείρημα που έλεγε με λίγα λόγια ότι:

"Ο Στρατός είναι υποχρεωτικός, αν δεν θες να πας, μπορείς να βγεις Ι5 και να πάρεις απαλλαγή, όλοι οι άλλοι πρέπει να πάνε".

Προφανώς, αυτό δεν εξηγεί τίποτα. Η βασική μου ένσταση όμως δεν είναι εκεί. Ο Στρατός γενικά είναι σαφώς μία άχρηστη μπούρδα που εξυπηρετεί μόνο τα συμφέροντα κάποιον λίγων σε βάρος των πολλών και δεν είναι κάτι εγγενώς απαραίτητο και οι κοινωνίες μπορούν να τους ξεφορτωθούν τους στρατούς αν το αποφασίσουν ποτέ.

Όπως είπα όμως δεν είναι εκεί η ένστασή μου. Η ένστασή μου είναι στην λογική, "αν δεν θες να πας, να βγεις Ι5", δηλαδή, αν δεν θες να γίνεις Στρατιώτης, τότε η μόνη λύση που έχεις είναι να αποδεχθείς και να παραδεχθείς ότι είσαι άρρωστος (Ι5). Επειδή δεν πιστεύεις σε αυτό το σύστημα και τις αξίες του ή επειδή δεν τρως την κοροϊδία της χρησιμότητας, είσαι παθολογικά ή πνευματικά άρρωστος.

Όχι κ. Λοχαγέ, δεν είναι άρρωστος κάποιος που έχει διαφορετική ιδεολογία ή αξιακό σύστημα ή ακόμα και κάτι πιο παραγωγικό και δημιουργικό να κάνει με τον χρόνο του. Και όταν το αποδέχεται και το διεκδικεί είναι πολύ πιο τίμιος από αυτούς που υπηρετούν και είναι μέσα στη λούφα και στο βύσμα και γαμάνε τους συναδέλφους τους. Και είναι και πολύ πιο αξιέπαινος, γιατί υπομένει την τιμωρία που το κράτος μας έχει ονομάσει μέσα στην φαιδρότητά του, "Εναλλακτική Θητεία".

Τέλος πάντων. Η ουσία είναι ότι:



Καλό υπόλοιπο στη σειρά μου που απολύεται σε ένα μήνα και στις νεότερες σειρές. Με την αλληλεγγύη η θητεία είναι πιο εύκολη για όλους.

7 TeV - First Collisions

2 μέρες πριν...

Γαμώ την εμπλοκή μου μέσα.

Update: Από το blog US LHC Blogs τα παρακάτω

First candidate W boson decaying to a muon and neutrino



First W boson candidate decaying to an electron and neutrino



Τα παραπάνω σχήματα δείχνουν την διάσπαση ενός μποζονίου W. Στην πρώτη περίπτωση διασπάτε σε ένα μιόνιο και ένα μιονικό νετρίνο και στην δεύτερη περίπτωση διασπάτε σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα ηλεκτρονικό νετρίνο.

Μέχρι αυτή τη στιγμή (12/04/2010), σύμφωνα με το site του ATLAS Experiment, έχουμε:

Collision energy is 7 TeV (3.5 + 3.5)
Highest luminosity = 1.9·10^27 cm^-2s^-1
Total Collisions (at 7 TeV) = 13,300,000

Btw,
Πως το αντιλαμβάνονται αυτό κάποιοι; "Cern: 10 εκατομμύρια μίνι big bang σε μία εβδομάδα!!". Ότι του κατέβει του καθένα στο κεφάλι, το γράφει. Πάλι καλά που δεν έδωσε και αριθμό δημιουργηθέντων μίνι μαύρων τρυπών.

Ο Αϊνστάιν, ο Θεός και τα... μπαρμπούτσαλα

Όταν ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έλεγε: «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια με τον κόσμο», οι επικριτές του έλεγαν φανερά ενοχλημένοι: «Ας σταματήσει ο Αϊνστάιν να λέει στο Θεό τι να κάνει».

Στην πραγματικότητα όμως δεν τους ενοχλούσε η ασέβεια του Αϊνστάιν προς τα θεία, αλλά ότι γνώριζαν βαθιά μέσα τους ότι ο Αϊνστάιν είναι και θα είναι εσαεί ο μεγαλύτερος φυσικός του 20ου αιώνα.

Αυτά μας πληροφορεί το site του pyles.tv με αφορμή κάποια έκθεση με χειρόγραφα του μεγάλου επιστήμονα.

Και σκέφτεται κανείς, οι απόψεις είναι σαν... ξέρετε τι και όλοι έχουν από μία.

Πραγματικά ίσως να είναι και δύσκολο να εξηγήσω πόσο εκπληκτικά άκυρη είναι η παραπάνω φράση.

Ας τα πάρουμε όμως με την σειρά. Ο Einstein εκτός από την θεωρία της σχετικότητας, είχε μία ακόμα μεγάλη συνεισφορά. Είχε ενεργή συμμετοχή στα πρώτα βήματα της κβαντικής φυσικής με τις εργασίες του για την κβαντική φύση του φωτός, για τις οποίες έλαβε και το βραβείο Nobel του 1921.

Όμως, αν και ήταν ας πούμε από τους πατέρες της κβαντικής θεωρίας, μαζί με τον Max Planck, η μετέπειτα εξέλιξη του πνευματικού του τέκνου δεν ήταν όπως θα την ήθελε ο ίδιος. Δεν ταίριαζε δηλαδή στην εικόνα που είχε για το πως θα πρέπει να είναι η Φύση. Η πιθανοκρατική θεώρηση των πραγμάτων που εισήγαγε η κβαντομηχανική ήταν κάτι που δεν καθόταν καλά στον Einstein. Θιασώτης της πιθανοκρατικής αντίληψης και ένας από τους πατέρες της κβαντομηχανικής και φυσικά ένας από τους υπερ-ήρωες της φυσικής του 20ου αιώνα (μαζί με τον Einstein) ήταν ο Δανός Niels Bohr, ο οποίος έλαβε το βραβείο Nobel του 1922.

Οι δύο αυτοί πνευματικοί γίγαντες αποτέλεσαν τους δύο πόλους μιας αντιπαράθεσης για την φύση των πραγμάτων με την κβαντομηχανική στο κέντρο. Στα πλαίσια αυτής της αντιπαράθεσης, προέκυψε και η περίφημη φράση του Einstein, "Ο Θεός δεν παίζει ζάρια με τον κόσμο", που διατυπώθηκε ως κριτική στην θεωρία της κβαντομηχανικής. Την απάντηση στην παραπάνω δήλωση, "Ας σταματήσει ο Αϊνστάιν να λέει στο Θεό τι να κάνει", την έδωσε ο Bohr και όχι κάποιος τυχαίος.



Τελικά, η φύση και η ιστορία διέψευσαν τον Einstein, αφού η κβαντομηχανική αποτελεί μέχρι και σήμερα μια θεμελιώδη περιγραφή των πραγμάτων που έχει αντέξει στις πειραματικές δοκιμασίες τόσο καλά όσο και η θεωρία της σχετικότητας.


Δεν ξέρω αν τα παραπάνω μπορούν να δείξουν το ακριβές μέγεθος της βλακείας του αρχικού σχολίου, αλλά ελπίζω ότι δίνουν μία εικόνα.
Η ουσία του πράγματος είναι ότι κάποιοι επιτέλους θα είναι καλύτερα να μασάνε παρά να μιλάνε για πράγματα που εμφανώς δεν έχουν την παραμικρή ιδέα ή τουλάχιστον να προσπαθούν να ενημερωθούν πριν ξεφουρνίσουν ότι βλακεία τους κατέβει.

Οι Πύλες της Κούφιας Γης και οι Κουφιοκέφαλοι

Ε ναι λοιπόν, ο Χαρδαβέλλας ανοίγει και πάλι τις πύλες της Κούφιας-Κοίλης Γης. Αυτή τη φορά με δύο άρθρα του Γιάννη Μούτσου (ο Mulder της εκπομπής) στα οποία παρουσιάζει μία συνέντευξη με τον Rodney Cluff (δεν ξέρω αν την έχει πάρει ο ίδιος), συγγραφέα του βιβλίου "World Top Secret: Our Hollow Earth" και διοργανωτή μίας αποστολής στο Βόρειο Πόλο με στόχο να βρεθεί το άνοιγμα που οδηγεί στην κοίλη γη.

Η συνέντευξη είναι χωρισμένη στα άρθρα, Η θεωρία της Κούφιας Γης! και Τα απόρρητα αρχεία για την Κούφια Γη!, από το pyles.tv

Καλά, αυτά που λέει ο τύπος στην συνέντευξη είναι απλά γελοία. Επικαλείται τον Halley (που έζησε την περίοδο 1656 – 1742, μόλις έχει διατυπωθεί δηλαδή η θεωρία της βαρύτητας του Newton) προκειμένου να δώσει κύρος σε αυτά που λέει, ενώ κάνει και αναφορά στον Γιούλερ (lol, πρέπει να είναι η πιο γαμάτη μετάφραση του ονόματος του Euler) ο οποίος και καλά είχε ασχοληθεί με την θεωρία της κοίλης Γης. Ο Halley διατυπώνει την θεωρία του με τους ομόκεντρους φλοιούς προκειμένου να εξηγήσει από τη μία την συμπεριφορά του μαγνητικού πεδίου της Γης και από την άλλη την εκτίμηση που είχε κάνει ο Newton στο Principia για τη σχετική πυκνότητα της Σελήνης και της Γης (η οποία αρχικά ήταν λάθος και είχε την τιμή 9/5). Είμαι σίγουρος ότι αν ο Halley είχε μεγαλύτερη τριβή με τη θεωρία της βαρύτητας του Newton, θα είχε δει ότι ένα τέτοιο μοντέλο είναι παλιρροϊκά ασταθές (εξαιτίας των παλιρροϊκών δυνάμεων του Ήλιου και της Σελήνης, μια διαταραχή της θέσης των φλοιών θα τους έσπρωχνε τον έναν πάνω στον άλλον, Να μια καλή άσκηση). Η παραπάνω αναφορά από το Journal for the History of Astronomy έχει αρκετό ενδιαφέρον να την διαβάσει κανείς. Πάντως, μου κάνει εντύπωση το πως πιστεύουν κάποιοι ότι αν αρχίσεις και αραδιάζεις ονόματα ξαφνικά λες κάτι σωστό ή σημαντικό.

Επιστρέφοντας στη συνέντευξη, εκτός των άλλων, ο Rodney Cluff ισχυρίζεται και ότι όλοι οι πλανήτες και ακόμα και ο Ήλιος είναι κοίλοι. Ότι να 'ναι. Μάλιστα λέει σε ένα σημείο ότι το "Ταξίδι στο κέντρο της Γης" του Ιουλίου Βερν είναι πραγματική ιστορία και ότι φυσικά οι εξωγήινοι έχουν βάση στη Σελήνη. LOL

Φυσικά για όλα αυτά και για το τι συμβαίνει στο εσωτερικό της Γης έχω γράψει και στο παρελθόν (Κοίλη Γη ή Δημοσιογραφία του Κώλου, Another One Rides The Bus - Κοίλη Γη, Geodynamo (αναστροφή μαγνητικού πεδίου και 2012)) οπότε δεν θα ασχοληθώ περισσότερο από όσο ασχολήθηκα παραπάνω.

Ένα ακόμα από τα σημεία που έχει πλάκα είναι το πως είναι γραμμένα τα άρθρα με την συνέντευξη. Η γλώσσα τους είναι τραγική. Είναι δηλαδή σαν να έχει πάρει κάποιος το αγγλικό κείμενο των απαντήσεων του Rodney Cluff και να το έχει βάλει σε κάποιο από τα διάφορα μεταφραστικά προγράμματα που κυκλοφορούν στο internet. 'Αντε γεια δηλαδή.

Το πιο αστείο σημείο πάντως προκύπτει από το βιογραφικό του Rodney Cluff. Ενδεικτικά παραθέτω:

RODNEY M. CLUFF, author of World Top Secret: Our Earth Is Hollow! was born and raised in the American colony of Colonia Juarez in northern Mexico. He became interested in the Hollow Earth Theory at the age of 16 while working on a New Mexico farm where the farm manager told the workers of the theory. He thought, What an ideal place for the Lord to hide the Lost Tribes of Israel!
After graduating from high school, Mr. Cluff served a full-time mission for the Church of Jesus Christ of Latter-day Saints in Mexico where he met his wife...

They moved to Phoenix, Arizona, and one day Mr. Cluff noticed an advertisement of Raymond Bernard's book, The Hollow Earth in a tabloid newspaper. He sent for it and thereby began many years of study and writing which has led to the present work. After 16 years with the Arizona Department of Health Services working as an Information Technology Specialist, Mr. Cluff retired and now lives with his wife Keta in the retirement community of Sun City, Arizona, and continues his research into evidences for hollow planets as a hobby.

He firmly believes: OUR EARTH IS HOLLOW! Backed with scientific evidence, including satellite photos of the polar holes, analysis of the observations of polar explorers, analysis of earthquake data and much more -- coupled with evidence from the scriptures and history that the Lost Tribes of Israel are now FOUND within the Hollow of Our Earth, he presents his argument in favor of the Hollow Earth Theory.

It is his hope that someday, he may have the privilege of visiting his cousins of the Ten Tribes in the North Countries of the Hollow Earth! The author's own ancestry is of Israelitish origin, of the Tribe of Ephraim, and can be traced back to the Exile of the Ten Tribes from Palestine when they were carried captive into Assyria in 721 B.C....

...It is their hope that this time, they will be successful in pulling off this long sought after dream -- to reach Inner Earth to visit their cousins of the Lost Viking Colony and the Lost Tribes of Israel.

If you are interested in joining the expedition and/or make a donation to make the expedition a reality, you are invited to submit your application and/or donation on the expedition website.

If you would like to purchase a copy of Rodney Cluff's ebook, World Top Secet: Our Earth Is Hollow -- the result of 30 plus years research in support of the hollow earth / hollow planets theory, you may do so here. If you purchase an ebook, you will also get a password to Our Hollow Earth website, and to all updates of the ebook for life.

Δηλαδή μιλάμε για tre-lol καταστάσεις. Οι χαμένες φιλές του Ισραήλ, η χαμένη αποικία των Βίκινγκς και πάει λέγοντας. Και φυσικά όλα αυτά στηρίζονται σε επιστημονικά στοιχεία από την Βίβλο... Η πλάκα είναι ότι του την βγήκε από πίσω ο κ. Cluff με τους Εβραίους. Αναρωτιέμαι, ο Λιακόπουλος τι να έχει να πει για όλα αυτά;

Τέλος πάντων, το τελευταίο που θέλω να σχολιάσω είναι ένα σχηματάκι που υπάρχει στο δεύτερο άρθρο και δίνει αφορμή για να δούμε ένα ενδιαφέρον φυσικό προβληματάκι τουλάχιστον. Το σχήμα είναι το παρακάτω:



Όπως μπορεί να δει κανείς στο σχήμα, υπάρχει μια διακεκομμένη γραμμή που υποτίθεται ότι παριστάνει το "κέντρο βάρους" της Γης (με την έννοια του προς τα που ασκείται η βαρύτητα της Γης, ενώ βλέπουμε και τα ανθρωπάκια που δείχνουν ακριβώς αυτό), το οποίο και καλά εξηγεί γιατί μπορεί να υπάρξει ένας ανεστραμμένος κόσμος στο εσωτερικό της Γης. Το σχήμα δείχνει ακόμα και τον εσωτερικό "Ήλιο". Δηλαδή, με λίγα λόγια, αν ήταν να σχεδιάσουμε με βελάκια το βαρυτικό πεδίο της Γης (όπως αυτό δημιουργείται από τη Γη ως φλοιό με δύο τρύπες), έξω θα σχεδιάζαμε ακτινικά βελάκια προς τα μέσα και μέσα, ακτινικά βελάκια προς τα έξω

Δεν ξέρει κανείς αν πρέπει να κλάψει ή να γελάσει. Όποιος το έφτιαξε πάντως είναι υπερ-γαλαξιακά άσχετος. Δεν έχει πάει σχολείο ρε παιδί μου. Έπρεπε να μην έχει αποφοιτήσει από το λύκειο. Αν τον ρωτήσεις, θα σου πει ότι ο Ήλιος γυρίζει γύρω από την Γη και κατά πάσα πιθανότητα θα σου πει ότι χρειάζεται και, κάτι άσχετο, ας πούμε 7 ημέρες για μια περιστροφή. Είναι αυτός που θα τον πάρεις στη δουλειά σου και θα σε στείλει φυλακή γιατί ή θα σκοτώσει κάποιον ή θα σκοτωθεί μόνος του.

Και να θυμίσω, τα ίδια υποστηρίζει και ο Λιακόπουλος που λέει ότι είναι φυσικός.

Τέλος πάντων, ας δούμε ποιο είναι το σωστό, δηλαδή προς τα που ασκείται η βαρύτητα όταν έχεις έναν φλοιό και όταν αυτός έχει και τρύπες.

Αν έχεις μια κατανομή ύλης, προκειμένου να δεις προς τα που ασκείται η συνολική δύναμη από αυτή την κατανομή, θα πρέπει να πάρεις την δύναμη που ασκεί η κάθε στοιχειώδης μάζα και μετά να αθροίσεις όλες αυτές τις δυνάμεις.



Επειδή η κατανομή της ύλης είναι συνεχής, το άθροισμα αυτό θα είναι ένα ολοκλήρωμα. Γενικά, το πρόβλημα αυτό δεν είναι εύκολο να λυθεί, καθώς το ολοκλήρωμα που θα πρέπει να υπολογίσει κανείς, δεν είναι γενικά εύκολο. Στην ειδική όμως περίπτωση όπου υπάρχει αρκετή συμμετρία (όπως είναι ο σφαιρικός φλοιός με σταθερή πυκνότητα) τα πράγματα είναι πιο εύκολα. Μια πολύ καλή παρουσίαση αυτού του υπολογισμού έχει και η wikipedia στο άρθρο με τίτλο, Shell theorem. Πολύ ωραίο αρθράκι που στο τέλος παρουσιάζει και το θεώρημα του Gauss.

Για να υπολογίσει όμως κανείς το βαρυτικό πεδίο μιας κατανομής ύλης, υπάρχει και ένας άλλος τρόπος, πιο έμμεσος. Κανείς μπορεί να υπολογίσει πρώτα το βαρυτικό δυναμικό V(r) και από εκεί το πεδίο, αφού η βαρυτική δύναμη είναι το αντίθετο της βαθμίδας του δυναμικού $$\reverse\opaque \vec{F}=-\vec{\nabla} V(\vec{r}).$$

Το βαρυτικό δυναμικό γενικά δίνεται από το ολοκλήρωμα $$\reverse\opaque V(\vec{r_1})=-\int{\frac{Gm\rho dV}{|\vec{r}-\vec{r_1}|}$$, όπου το dV μέσα στο ολοκλήρωμα είναι το στοιχείο του όγκου και άρα το ρdV είναι η στοιχειώδης μάζα της κατανομής ύλης που παράγει το δυναμικό.

Στην περίπτωση του σφαιρικού φλοιού σταθερής πυκνότητας λοιπόν, ο υπολογισμός του δυναμικού είναι απλός και μπορούμε να υπολογίσουμε το βαρυτικό δυναμικό σε όλο το χώρο μέσα και έξω από τον φλοιό. Αυτό που θα βρούμε από τον υπολογισμό μας είναι ότι έξω από τον φλοιό, το βαρυτικό πεδίο έχει την μορφή $$\reverse\opaque V(\vec{r_1})=-\frac{GmM}{|\vec{r}-\vec{r_1}|}$$, είναι δηλαδή σαν να έχουμε όλη την μάζα Μ του φλοιού συγκεντρωμένη στο κέντρο του. Αντίστοιχα, το δυναμικό στην εσωτερική κοιλότητα του φλοιού, όπου δεν υπάρχει ύλη, θα έχει μια σταθερή τιμή παντού, ενώ μέσα στον φλοιό, στην περιοχή όπου έχουμε την ύλη το δυναμικό θα έχει την μορφή $$\reverse\opaque V(\vec{r_1})\propto \[(R_{out}^2-r^2_1)+\frac{2}{3r_1}(r_1^3-R_{in}^3)\]$$, όπου R_out είναι η εξωτερική ακτίνα του φλοιού και R_in η εσωτερική. Από αυτά μπορούμε να καταλάβουμε ότι το βαρυτικό πεδίο έξω από τον φλοιό θα είναι το γνωστό ακτινικό ελκτικό πεδίο που είναι αντίστροφο του τετραγώνου της απόστασης, το πεδίο μέσα στον φλοιό θα είναι ακτινικό και ανάλογο της απόστασης από το κέντρο, ενώ στην εσωτερική κοιλότητα το βαρυτικό πεδίο θα είναι μηδενικό, δηλαδή δεν θα ασκείται καμία δύναμη.

Τα παραπάνω, είναι σε ένα βαθμό γνωστά από το σχολείο. Ειδικότερα είναι γνωστά από τις ιδιότητες του ηλεκτρικού δυναμικού κατανομών φορτίου (ειδικά το θεώρημα του Gauss ή το ότι στο εσωτερικό σφαιρικού κελύφους το δυναμικό είναι σταθερό), δηλαδή από την ηλεκτροστατική.

Ωραία. Το επόμενο βήμα είναι να δούμε τι συμβαίνει με τις τρύπες, πως δηλαδή αλλάζει η κατάσταση από την παρουσία των τρυπών. Ο γενικός υπολογισμός του δυναμικού από το παραπάνω ολοκλήρωμα για τον φλοιό με τις τρύπες είναι αρκετά δύσκολος, οπότε θα εφαρμόσουμε μια πιο έξυπνη τακτική.

Ας δούμε πρώτα τι διαστάσεις έχουμε στο πρόβλημά μας. Η ακτίνα της Γης είναι ας πούμε 6000km (είναι κάτι παραπάνω, αλλά δεν πειράζει). Το πάχος του φλοιού όπως μας το δίνει το παραπάνω σχήμα είναι περίπου 600 μίλια, δηλαδή ας πούμε 1000km, δηλαδή το 1/6 της ακτίνας της Γης. Η διάμετρος του ανοίγματος στους πόλους είναι περίπου 100 μίλια, δηλαδή το 1/6 του πάχους του φλοιού της Γης, όπως μας λένε πάντα οι οπαδοί της κοίλης Γης. Με λίγα λόγια, η διάμετρος του ανοίγματος είναι περίπου το 1/36 της ακτίνας της Γης και το 1/6 του πάχους του φλοιού, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε να την θεωρήσουμε αρκετά μικρότερη από την τυπική κλίμακα του προβλήματός μας. Ακόμα, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το άνοιγμα είναι κατά προσέγγιση ένας κύλινδρος.

Ας επιστρέψουμε τώρα στο θέμα του δυναμικού. Το δυναμικό μιας κατανομής ύλης, από τον ορισμό του, είναι το άθροισμα των δυναμικών κάθε στοιχειώδους μάζας. Έτσι, αν θέλουμε να υπολογίσουμε το βαρυτικό δυναμικό ενός φλοιού με δύο τρύπες, δεν έχουμε παρά να αφαιρέσουμε από το βαρυτικό δυναμικό του ολόκληρου φλοιού, το δυναμικό των δύο τρυπών που "κατά λάθος" προσθέσαμε. Τις τρύπες, όπως είπαμε και παραπάνω, μπορούμε να τις θεωρήσουμε κατά προσέγγιση κυλινδρικές και ακόμα καλύτερα επειδή η διάμετρος του κυλίνδρου είναι αρκετά μικρή, μπορούμε για ευκολία να θεωρήσουμε ότι ο κύλινδρος είναι ουσιαστικά μια γραμμική πυκνότητα ύλης. Άρα πρέπει να υπολογίσουμε το δυναμικό μιας τέτοιας γραμμικής πυκνότητας ύλης.

Αν έχουμε μια γραμμική πυκνότητα ύλης κατά μήκος του άξονα z σε κυλινδρικές συντεταγμένες (ρ,z,φ) που εκτείνεται από το z=-a έως το z=a, το δυναμικό της είναι της μορφής $$\reverse\opaque V(\rho_1,z_1)\propto\log \left(\frac{(z_1-a)-\sqrt{(z_1-a)^2+\rho_1^2}}{(z_1+a)-\sqrt{(z_1+a)^2+\rho_1^2}}\right)$$. Άρα, το δυναμικό που ψάχνουμε θα προκύψει αν από το δυναμικό του σφαιρικού φλοιού, αφαιρέσουμε δύο κατάλληλα τοποθετημένα κατά μήκος του άξονα z δυναμικά από γραμμικές πυκνότητες ύλης. Το αποτέλεσμα αυτού του υπολογισμού φαίνεται στα δύο παρακάτω σχήματα, στα οποία έχουμε σχεδιάσει τον φλοιό, τις ισοδυναμικές καμπύλες (οι κόκκινες γραμμές) και το βαρυτικό πεδίο (το οποίο είναι η βαθμίδα του δυναμικού και αναπαριστάται με τα βελάκια).





Η όλη απεικόνιση είναι ποιοτική, με την ακτίνα της Γης να είναι R=1 και τη μάζα της και αυτή ίση με Μ=1.

Το πρώτο σχήμα μας δείχνει σε μεγάλη κλίμακα τι συμβαίνει με το βαρυτικό πεδίο. Έξω από τη Γη βλέπουμε τα βελάκια να δείχνουν ακτινικά (και αν προσέξετε είναι παντού κάθετα στις ισοδυναμικές καμπύλες, όπως πρέπει να είναι η βαθμίδα) και καθώς πλησιάζουμε προς την επιφάνεια οι ισοδυναμικές καμπύλες πυκνώνουν και τα βελάκια έχουν μεγαλύτερο μήκος. Μέσα στον φλοιό, τα βελάκια εξακολουθούν να δείχνουν προς το κέντρο της Γης, αλλά όσο πάμε πιο βαθιά το μήκος τους μικραίνει, αφού "βλέπουν" λιγότερη μάζα. Τέλος, στο εσωτερικό της Γης, τα βελάκια έχουν περίεργες κατευθύνσεις και φυσικά το μικρότερο μήκος. Το ότι η ένταση του πεδίου είναι μικρότερη στο κενό εσωτερικό του φλοιού (πράγμα που φαίνεται και από την μικρή πυκνότητα των ισοδυναμικών) είναι απολύτως λογικό, αφού εκεί η συνεισφορά από τον φλοιό είναι μηδενική, ενώ το μόνο που συνεισφέρει είναι η "χαμένη μάζα" από τις τρύπες η οποία είναι ένα μικρό κλάσμα της μάζας του υπόλοιπου φλοιού.

Το δεύτερο σχήμα έχει εστιάσει στο κενό εσωτερικό του φλοιού για να δείξει το προς τα που είναι το πεδίο εκεί μέσα. Τα βελάκια δείχνουν ξεκάθαρα ότι το πεδίο προφανώς και δεν είναι ακτινικό προς τα έξω, όπως θα ήθελαν οι οπαδοί της κοίλης Γης. Αντιθέτως, το πεδίο είναι εφαπτομενικό στην εσωτερική επιφάνεια (προς τους πόλους) και συγκλίνει προς στον ισημερινό ή αλλιώς, οτιδήποτε υπήρχε στην εσωτερική επιφάνεια, θα σπρωχνόταν από μια σχετικά ασθενή δύναμη προς το σημείο τομής του φλοιού με το επίπεδο που είναι κάθετο στον άξονα που ορίζουν οι δύο τρύπες. Καμία σχέση δηλαδή με όσα δείχνει το σχήμα από το pyles.tv

Άσε που άμα βάλεις και έναν "εσωτερικό Ήλιο", Cluffτα Χαράλαμπε, αφού το αντικείμενο αυτό θα ασκεί το κυρίαρχο βαρυτικό πεδίο και άρα θα έλκει τα πάντα επάνω του. Πάει λοιπόν ο παράδεισος (όπως ονομάζει το εσωτερικό το σχήμα του Cluff), πάνε και οι χαμένες φυλές του Ισραήλ, πάνε και οι Βίκινγκς.

Ρε γαμώτο...

Βοήθειά μας.

Ps. Πλάκα είχε το όλο θέμα. ;)

----------------------------------------------

Update: Είπα να υπολογίσω και το ακριβές δυναμικό από τον σφαιρικό φλοιό με τρύπες, έτσι για σύγκριση ανάμεσα στην πραγματική λύση και την "ποιοτική" που έχω παρουσιάσει παραπάνω. Οι δύο λύσεις φαίνονται στο παρακάτω σχήμα:



Όπως φαίνεται, οι δύο λύσεις έχουν τα ίδια ποιοτικά χαρακτηριστικά. Το βασικό είναι φυσικά η πολύ μικρή ένταση του πεδίου μέσα στο φλοιό (φαίνεται από την πυκνότητα των ισοδυναμικών καμπυλών) και το ότι στο εσωτερικό ο ισημερινός είναι η περιοχή προς την οποία θα ασκούταν η δύναμη σε μια δοκιμαστική μάζα.

Επειδή κάποιος έδειξε ενδιαφέρον, οι παραπάνω απεικονίσεις των πεδίων έγιναν με τη βοήθεια του Mathematica (www.wolfram.com).

350 years of Royal Society και Καθαρή Δευτέρα

Η Βρετανική ακαδημία επιστημών (British Royal Society) κλίνει τα 350 χρόνια της, από το 1660. Για να το γιορτάσει λοιπόν, θα διαθέτει όλο το υλικό της από το ψηφιακό αρχείο δωρεάν μέχρι τις 28 Φεβρουαρίου. Ακόμα, θα υπάρξουν διάφορες "αναμνηστικές" εκδόσεις όπως για παράδειγμα η αναμνηστική έκδοση του "Philosophical Transactions A".

Και που κολλάνε όλα αυτά με την Καθαρή Δευτέρα; Κολλάνε χάρη στον Βενιαμίν Φραγκλίνο.

Σίγουρα όλοι θα ξέρουμε το περίφημο πείραμα του Φραγκλίνου με τον χαρταετό και το κλειδί (το οποίο δεν έγινε ακριβώς έτσι), που απέδειξε την ύπαρξη του ηλεκτρισμού στην ατμόσφαιρα και το ότι οι κεραυνοί είναι αποτέλεσμα αυτού του ηλεκτρισμού. Τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος είχαν σταλεί λοιπόν ως γράμμα στην British Royal Society και συγκεκριμένα στο Philossophical Transactions, A Letter of Benjamin Franklin, concerning an Electrical Kite.

Το άρθρο είναι scannαρισμένο και υπάρχουν μερικά λαθάκια στο OCR (σε μερικά σημεία όπου f -> s), αλλά διαβάζεται εύκολα.

Φυσικά υπάρχουν πολλά ακόμα ενδιαφέροντα άρθρα για να δει κανείς. Μια ιδέα μπορεί να πάρει όποιος ενδιαφέρεται από το blog, Backreaction:

Backreaction: 350 years Royal Society

Από τα κορυφαία κατά την γνώμη μου είναι το πείραμα του Henry Cavendish για την μέτρηση της πυκνότητας της Γης (ή αλλιώς, για τον υπολογισμό του G).

Καλή διασκέδαση.

Saturn's polar hexagon (The way to do it...)

Πριν ασχοληθώ με το πραγματικά ενδιαφέρον θέμα αυτής της ανάρτησης, θέλω να ξεπετάξω κάποια τετριμμένα και διαδικαστικά.

---- Trivial ----

Φαίνεται ότι ο κ. Χαρδαβέλλας ενοχλήθηκε από την κριτική που του γίνεται για την ποιότητα και το περιεχόμενο αυτών που πλασάρει στους τηλεθεατές του και αποφάσισε να γράψει ένα editorial στο νέο του site με τίτλο, Τα "ζόμπι" ζουν ανάμεσά μας..., όπου ουσιαστικά λέει:

Όταν πριν 6 χρόνια ξεκινούσα την εκποµπή "Οι Πύλες του Ανεξήγητου", δεν ήξερα και δεν περίµενα δύο πράγµατα:

α)...

β) την ανοησία και τα κακαρίσµατα ορισµένων ..."καµένων εγκεφάλων"(δηµοσιογράφων, που έχουν το βίτσιο να το παίξουν "κουλτουριάρηδες", καθηγητάδων, φωστήρων της επιστήµης και λοιπών συγγενών) που δε χάνουν ευκαιρία να προσπαθούν να απαξιώσουν την εκποµπή και τις δικές µας προσπάθειες να ανοίξουµε µια χαραµάδα στο µέλλον, για καταστάσεις και γεγονότα που η επιστήµη δεν τα δέχεται σήµερα, γιατί δεν έχει τα "εργαλεία" να τα διαπιστώσει.

Έχει πάντα πλάκα όταν οι διάφοροι σκοταδιστές επικαλούνται για να στηρίξουν τις μυθοπλασίες και τις φαντασιώσεις τους, φιγούρες της επιστήμης όπως ο Δαρβίνος, που πέταξε από το μυαλό του την δεισιδαιμονία εξαιτίας του συμπεράσματος στο οποίο τον οδήγησαν οι χειροπιαστές αποδείξεις και η λογική του, η λογική που τόσο αρνείται ο κ. Χαρδαβέλλας.

Λέει και άλλα αστεία στο editorial, όπως το ότι δεν εκτιμάμε το ότι έχει επισκεφθεί 15 φορές το CERN (και ακόμα δεν έχει πάρει μυρωδιά για το τι γίνεται εκεί πέρα και συνεχίζει να παρουσιάζει ηλίθια θέματα στην εκπομπή του, όπως ότι ο Θεός σταματά το CERN) ή το ότι μπήκε στο Πανεπιστήµιο της Οξφόρδης και έδειξε τις έρευνες της έδρας της Παραψυχολογίας (no coment) ή ότι μπήκε στη NASA και έφερε στην εκπομπή του τον κ. Κριµιτζή (κάτι που αμφιβάλω αν θα θέλει να το θυμάται ο κ. Κριμιτζής αν μάθει ότι τον επικαλούνται για να δώσουν κύρος σε εκπομπή που ασχολείται με τα medium, την παραψυχολογία, τα UFO και κάθε άλλη θεωρία συνωμοσίας, όπως τα σχετικά με το 2012) κλπ.

Τέλος πάντων, αρκετά με αυτά trivial, που όμως έδωσαν εν μέρη το έναυσμα. Πάμε στο ζουμί και στην Φυσική που είναι απείρως πιο ενδιαφέρουσα.

---- Ο Κρόνος και ο εξαγωνικός σχηματισμός ----

Μετά από όλα τα παραπάνω, βλέπω εχθές και ένα καθαρά επιστημονικό θέμα στο pyles.tv, με τίτλο Το μυστηριώδες "εξάγωνο" του πλανήτη Κρόνου. Δείτε το βίντεο.

Είναι να βγαίνεις από τα ρούχα σου με την προσέγγιση. Ένα πραγματικά πολύ όμορφο θεματάκι, με πολύ ενδιαφέρουσα και όμορφη Φυσική, να παρουσιάζεται σχεδόν σαν θεωρία συνωμοσίας του τύπου της κοίλης Γης και με μία στάση... "πάρ' τα μωρή επιστήμη που δεν μπορείς να εξηγήσεις τίποτα".

Ας το πάρουμε όμως με την σειρά και ας προσπαθήσουμε να πούμε μερικά ενδιαφέροντα πραγματάκια πάνω στο θέμα.

Η πηγή του θέματος, είναι κατά πάσα πιθανότητα η ανακοίνωση της NASA από το 2007, Cassini Images Bizarre Hexagon on Saturn, η οποία ασχολείται με τις πρώτες εικόνες του φαινομένου από το Cassini. Στις παρακάτω φωτογραφίες φαίνεται το φαινόμενο σε όλο του το μεγαλείο.





Περισσότερες λεπτομέρειες, μπορεί να βρει κανείς στην εργασία, Baines et al., Saturn's north polar cyclone and hexagon at depth revealed by Cassini/VIMS, όπου παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της ροής στην περιοχή του κυκλώνα.

Η όλη ιδέα είναι ότι αυτό που βλέπουμε είναι ουσιαστικά ένας κυκλώνας που περικλείει τον Βόριο πόλο του Κρόνου, μια "πολική δίνη". Έχουμε δηλαδή μια ροή υλικού σε ένα, ας πούμε, jet το οποίο όμως επιδεικνύει το επιπρόσθετο ενδιαφέρων χαρακτηριστικό ότι αντί να ακολουθεί το ρευστό μια ομαλή καμπύλη, η καμπύλη αυτή σπάει σε ευθύγραμμα τμήματα τα οποία τελικά σχηματίζουν ένα πολύγωνο και συγκεκριμένα ένα εξάγωνο και αυτός ο σχηματισμός παραμένει σταθερός στο χρόνο. Φυσικά αυτό εκ πρώτης όψεως φαίνεται αρκετά περίεργο και αντι-διαισθητικό. Αλλά...

Το φαινόμενο των "πολικών δινών" δεν είναι αποκλειστικό προνόμιο του Κρόνου, όπως υποδεικνύει το άρθρο, Saturn's south polar vortex compared to other large vortices in the Solar System. Παρόμοιοι σχηματισμοί παρατηρούνται και αλλού, ακόμα και στη Γη, αν και δεν παρουσιάζουν πολυγωνικό σχήμα. Παρόμοιας δομής σχηματισμοί, τύπου "πολικής δίνης", μπορούν να βρεθούν και σε μικρότερη κλίμακα στους κοινούς κυκλώνες που έχουμε στη Γη, χωρίς εκεί να περικλείεται κάποιος πόλος. Οι κυκλώνες όμως, δεν είναι πάντα κυκλικοί; Όχι ακριβώς. ας τα πάρουμε όμως ένα ένα.

Το ερώτημα είναι λοιπόν, πως μπορείς από μια κυκλική (κυκλωνική) ροή να πάρεις ξαφνικά ένα σχήμα που να μοιάζει με κάποιο πολύγωνο; Η απάντηση είναι, με την βοήθεια κάποιας αστάθειας του ρευστού. Είναι συνηθισμένο φαινόμενο όταν έχουμε ένα ρευστό, στο οποίο αλλάζουν οι συνθήκες, αυτό να παρουσιάζει αστάθειες και αλλαγές που έχουν σχέση με μετάβαση από μία κατάσταση ισορροπίας σε μία άλλη. Είχα μαζέψει παλιότερα διάφορα εντυπωσιακά videos με αστάθειες των ρευστών, τα οποία μπορείτε να δείτε παρακάτω:



Το πρώτο βίντεο παραπάνω, δείχνει μια πολύ διάσημη αστάθεια, την αστάθεια Kelvin-Helmholtz, η οποία εμφανίζεται όταν έχουμε δύο ρευστά τα οποία έχουν μια κοινή επιφάνεια. Αρχικά η ροή ξεκινά ομαλά, αλλά μετά από λίγο μπορεί να δει κανείς κάτι μικρά κυματάκια να εμφανίζονται, τα οποία μεγαλώνουν και καταλήγουν τελικά σε δίνες που ανακατεύουν το υλικό. Αυτό συμβαίνει επειδή ενεργοποιείται κάτω από τις συγκεκριμένες συνθήκες του πειράματος η αστάθεια Kelvin-Helmholtz, η οποία συνεχίζει να τροφοδοτείται μέχρι να ανακατευτούν τα δύο υγρά.
Ένα άλλο παράδειγμα, που ήταν και η πρώτη πειραματική μέτρηση του φαινομένου από τον Reynolds την δεκαετία του 1880, είναι η ροή μέσα σε έναν σωλήνα, που φαίνεται στο παρακάτω βίντεο:



Αρχικά η ροή είναι στρωτή, όπως φαίνεται από την πράσινη γραμμή μπογιάς στο κέντρο του σωλήνα που είναι ευθύγραμμη και ομαλή. Για τις δεδομένες συνθήκες, δηλαδή τη γεωμετρία του σωλήνα, τα χαρακτηριστικά του ρευστού και την ταχύτητα της ροής (όλα αυτά καθορίζουν τον αριθμό Reynolds), η στρωτή ροή είναι η κατάσταση ισορροπίας του συστήματος. Καθώς όμως αυξάνεται η ταχύτητα της ροής, κάποια στιγμή παρατηρούμε ότι αρχίζουν να δημιουργούνται κυματισμοί στην γραμμή από μελάνι και μετά από λίγο η ροή σταματά να είναι ομαλή και γίνεται τυρβώδης. Αυτό είναι ένα φαινόμενο που το παρατηρούμε σε τέτοια προβλήματα, δηλαδή ενώ σε κάποιο εύρος παραμέτρων παρατηρούμε μία κατάσταση, όταν κάποια από τις παραμέτρους περάσει κάποια κρίσιμη τιμή, η προηγούμενη κατάσταση γίνεται ασταθής και το σύστημα πάει σε μια νέα ευσταθή κατάσταση. Τώρα, πως σχετίζονται όλα αυτά με την περίπτωση του Κρόνου; Πριν πάω σ' αυτό το θέμα να αναφέρω και κάτι ακόμα που έχει ενδιαφέρον.

Θυμάμαι ότι όταν είχα ακούσει για πρώτη φορά την ιστορία με τον Κρόνο, το μυαλό μου είχε πάει σε ένα θεματάκι που είχα δει στο physicsworld.com με τίτλο, New look for "Newton's bucket". Η ιστορία με τον "κουβά του Νεύτωνα" και την διαμάχη με τον Leibniz και τις αντιρρήσεις του Mach, είναι ένα τεράστιο θέμα από μόνο του που έχει σχέση και με τη θεωρία της σχετικότητας. Θα το αφήσω όμως γιατί δεν έχει σχέση με το συγκεκριμένο ζήτημα. Η ιστορία λοιπόν με το άρθρο του physicsworld.com είχε να κάνει με ένα πείραμα κατά το οποίο έθεταν σε περιστροφή υγρό μέσα σε ένα δοχείο του οποίου η βάση περιστρεφόταν και κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες περιστροφής, παρατηρούσαν ότι η ροή έκανε μια μετάβαση από κυκλική σε διάφορα πολυγωνικά σχήματα όπως δείχνει η παρακάτω φωτογραφία.



Αν και η γωνία λήψης στο παρακάτω βίντεο δεν είναι η καλύτερη, μπορεί να διακρίνει κανείς το σημείο στο οποίο γίνεται η μετάβαση.



Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων περιγράφονται στην εργασία, Polygons on a Rotating Fluid Surface. Τελικά, το συγκεκριμένο φαινόμενο δεν έχει και πολύ σχέση με αυτό που παρατηρούμε στον Κρόνο, από την άλλη όμως έχει ενδιαφέρον αφού και σ' αυτή την περίπτωση είναι αντι-διαισθητική η δημιουργία τέτοιον σχηματισμών σε ένα πρόβλημα που έχει κυκλική συμμετρία.

Ας επιστρέψουμε τώρα στο συγκεκριμένο θέμα του Κρόνου. Από τη δεκαετία του 80 όταν και πρωτοπαρατηρήθηκε ο συγκεκριμένος σχηματισμός, είχαν προταθεί αρκετές ιδέες για την εξήγησή του. Η πιο δημοφιλής ήταν αυτή που έλεγε ότι ο σχηματισμός είναι ένα Rossby wave (Allison et al., 1990) που διεγείρεται από κάποιες δίνες που παρατηρήθηκαν κοντά του. Αυτό το μοντέλο βασίζεται σε κάποιες υποθέσεις, οι οποίες τελικά δεν φαίνονται και πολύ δυνατές.

Πρόσφατα λοιπόν διατυπώθηκε μια διαφορετική εξήγηση του φαινομένου, η οποία συνοδεύτηκε και από μία πειραματική επίδειξη της διαδικασίας που μπορεί να σχηματίσει τέτοιες πολυγωνικές δομές. Η σχετική εργασία είναι των Aguiar et al., A laboratory model of Saturn’s North Polar Hexagon, όπου προτείνεται ένας μηχανισμός για το πως μπορεί να δημιουργείται ένας τέτοιος σχηματισμός και διερευνάτε το πόσο σταθερός είναι.

Το abstract της εργασίας λέει:

A hexagonal structure has been observed at ~ 76°N on Saturn since the 1980s (Godfrey, D.A. [1988]. Icarus 76, 335–356). Recent images by Cassini (Baines, K., Momary, T., Roos-Serote, M., Atreya, S., Brown, R., Buratti, B., Clark, R., Nicholson, P. [2007]. Geophys. Res. Abstr. 9, 02109; Baines, K., Momary, T., Fletcher, L., Kim, J., Showman, A., Atreya, S., Brown, R., Buratti, B., Clark, R., Nicholson, P. [2009]. Geophys. Res. Abstr. 11, 3375) have shown that the feature is still visible and largely unchanged. Its long lifespan and geometry has puzzled the planetary physics community for many years and its origin remains unclear. The measured rotation rate of the hexagon may be very close to that of the interior of the planet (Godfrey, D.A. [1990]. Science 247, 1206–1208; Caldwell, J., Hua, X., Turgeon, B., Westphal, J.A., Barnet, C.D. [1993]. Science 206, 326–329; Sánchez-Lavega, A., Lecacheux, J., Colas, F., Laques, P. [1993]. Science 260, 329–332), leading to earlier interpretations of the pattern as a stationary planetary wave, continuously forced by a nearby vortex (Allison, M., Godfrey, D.A., Beebe, R.F. [1990]. Science 247, 1061–1063). Here we present an alternative explanation, based on an analysis of both spacecraft observations of Saturn and observations from laboratory experiments where the instability of quasi-geostrophic barotropic (vertically uniform) jets and shear layers is studied. We also present results from a barotropic linear instability analysis of the saturnian zonal wind profile, which are consistent with the presence of the hexagon in the North Pole and absence of its counter-part in the South Pole. We propose that Saturn’s long-lived polygonal structures correspond to wavemodes caused by the nonlinear equilibration of barotropically unstable zonal jets.

Η ιδέα είναι ότι αν έχεις μία ροή, όπως αυτή που έχουμε στον Κρόνο γύρω από τον Βόριο πόλο, τότε αυτή μπορεί να γίνει κάτω από κάποιες συνθήκες ασταθής εξαιτίας της διαφορικής περιστροφής (διαφορετική ταχύτητα του ρευστού ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος). Όταν εμφανιστεί λοιπόν αυτή η αστάθεια, δημιουργούνται δίνες κατά μήκος της ροής υπό μορφή κύματος με κάποιο χαρακτηριστικό κυματάριθμο, δηλαδή συγκεκριμένος αριθμός δινών σε έναν κύκλο. Αυτές οι δίνες τροφοδοτούνται με ενέργεια από την κυρίως ροή εξαιτίας της αστάθειας και μεγαλώνουν μέχρι που φτάνουν σε κάποια ισορροπία. Η ανάλυση των Aguiar et al. έδειξε ότι για το δεδομένο προφίλ ταχυτήτων του Κρόνου, η διαταραχή που ευνοείται από την αστάθεια είναι αυτή με κυματάριθμο 6, δηλαδή με 6 δίνες. Το αποτέλεσμα της παρουσίας των δινών είναι το πολυγωνικό σχήμα που παρατηρούμε, αφού οι δίνες καταπιέζουν την ροή οδηγώντας την στον εξαγωνικό σχηματισμό που παρατηρούμε στο παρακάτω σχήμα:



Δυστυχώς το παραπάνω σχήμα δεν είναι και το καλύτερο δυνατό. Το παρακάτω από την εργασία όμως, όπου βλέπουμε μια φωτογραφία του πειράματος, είναι εντυπωσιακό:



Μια εικόνα αξίζει χίλιες λέξεις. Η εργασία συνοδεύεται και από κάποια πολύ όμορφα βίντεο, αλλά πρέπει να έχεις πρόσβαση στην ηλεκτρονική μορφή του περιοδικού για να τα δεις. Ελπίζω να βγουν κάποια στιγμή και ελεύθερα. Στην εργασία εξηγείται ακόμα το γιατί δεν παρατηρούμε έναν αντίστοιχο σχηματισμό στον νότιο πόλο του Κρόνου.
Το παραπάνω πείραμα πραγματοποιήθηκε στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, στο εργαστήριο της Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics, του τμήματος Φυσικής. Αλλά αυτές οι έρευνες που να τον ενδιαφέρουν τον κ. Χαρδαβέλλα. Εκείνον τον ενδιαφέρουν μόνο οι έρευνες της έδρας της Παραψυχολογίας, όπως λέει και στο editorial του...


---- Κυκλώνες ----

Τέλος, θέλω να κλείσω το θέμα με τους πολυγωνικούς σχηματισμούς στα ρευστά επιστρέφοντας στη Γη. Όπως έχω υπονοήσει και παραπάνω λοιπόν, παρόμοια φαινόμενα έχουν παρατηρηθεί και εδώ στους κυκλώνες. Η πιο θεαματική επίδειξη ήταν ο κυκλώνας Isabel του 2003.

Στον κυκλώνα αυτό παρατηρήθηκε, πεντακάθαρα, με την βοήθεια δορυφόρου ένας πενταγωνικός σχηματισμός γύρω από την κεντρική περιοχή, δηλαδή το μάτι, όπως φαίνεται και στις παρακάτω φωτογραφίες:

Το πολύ ενδιαφέρον είναι ότι αυτοί οι σχηματισμοί είχαν προβλεφθεί θεωρητικά λίγα χρόνια νωρίτερα από τους Kossin and Schubert (2001) (άλλο λίνκ). Το μοντέλο τους, που περιγράφεται σ' αυτήν την εργασία, είναι παρόμοιο με το μοντέλο για τον εξαγωνικό σχηματισμό του Κρόνου, με την διαφορά ότι είναι 2D αντί για 3D. Στην δεύτερη εικόνα, το 2D plot που βλέπουμε δεξιά είναι το αποτέλεσμα της αριθμητικής ολοκλήρωσης που πραγματοποίησαν οι Kossin και Schubert. Η ομοιότητα είναι εντυπωσιακή, ενώ ο κυκλώνας στην εξέλιξή του παρουσίασε τα ίδια χαρακτηριστικά,την ίδια δυναμική, με το αριθμητικό μοντέλο, όπως περιγράφεται στην ανακοίνωση, MESOVORTICES IN HURRICANE ISABEL (άλλο λίνκ).

Αυτό που έχει πλάκα είναι ότι η ύπαρξη τέτοιον πολυγωνικών σχηματισμών στους κυκλώνες στη Γη, όπως παρουσιάζει και η εργασία των Kossin και Schubert (με τις σχετικές αναφορές), ήταν γνωστή από παλιά και έχουν την ονομασία "vortex-crystals", ενώ παρατηρείται και σε άλλες φυσικές περιπτώσεις όπου έχουμε τέτοιους σχηματισμούς δινών(σε πλάσμα ηλεκτρονίων).

Το πολύ όμορφο της όλης ιστορίας είναι ότι η φυσική από πίσω από όλα αυτά τα φαινόμενα είναι λίγο-πολύ η ίδια και είναι απλή και όμορφη.

Ελπίζω να ήταν διασκεδαστικά και ενδιαφέροντα όλα αυτά.

Physics Rulz...

-------------------------------------------------
Update (4/5/10): Ένα από τα video που σας έλεγα:



Σχετικό άρθρο έχει γράψει και το The Planetary Society Blog.

Law vs Science?

Η επαφή της επιστήμης με την κοινωνία είναι ένα θέμα που μας αφορά όλους, τόσο τους επιστήμονες όσο και τους αποδέκτες του επιστημονικού έργου. Το πιο πρόσφατο παράδειγμα ήταν η ιστορία με τον ιό Η1Ν1 και την σχετική συζήτηση για την πανδημία, τα εμβόλια και την ασφάλειά τους. Παλαιότερο παράδειγμα που έχει προβληματίσει την ελληνική κοινωνία είναι το θέμα με τους σεισμούς και την μέθοδο ΒΑΝ για την πρόγνωσή τους, ενώ λιγότερο ίσως μας απασχόλησε το θέμα του LHC και του CERN, από την πλευρά αυτή τη φορά (στην Ελλάδα τουλάχιστον) της αξίας της χρηματοδότησής του. Ένα άλλο θέμα, που κινείται θα έλεγα κάτω από το radar της καθημερινότητας, είναι και η διαμάχη για την εγκυρότητα της θεωρίας της Εξέλιξης και των φιλοσοφικών και θεολογικών (αλλά και κοινωνικών) προεκτάσεων που αυτή έχει. Η συζήτηση γύρω από αυτά τα θέματα φυσικά είναι πολύ μεγάλη. Αυτό που θα με απασχολήσει εδώ είναι ότι κάποιες φορές η "επαφή" της επιστήμης με την κοινωνία οδηγεί σε νομικά ζητήματα και δικαστικές διαμάχες.

Η πιο διάσημη περίπτωση μάλλον είναι η περίφημη δίκη για την διδασκαλία της εξέλιξης στα Αμερικάνικα σχολεία σε αντιδιαστολή με την διδασκαλία του ευφυούς σχεδιασμού. Πρόσφατα, δημιουργήθηκε νομικό θέμα για την στάση του ΠΟΥ στο θέμα της πανδημίας του Η1Ν1. Στην Ελλάδα πριν 2 χρόνια, αν δεν κάνω λάθος, κάποιος δήμαρχος ή νομάρχης επιχείρησε να κινηθεί νομικά εναντίων σεισμολόγου εξαιτίας της συζήτησης γύρω από τους σεισμούς στην Πελοπόννησο και το ζήτημα της πρόγνωσης. Τέλος, μια άλλη περίπτωση, σχετικά διάσημη κυρίως για την παραδοξότητά της είναι και η μήνυση που κατατέθηκε σε δικαστήριο της πολιτείας της Χαβάης ενάντια στο CERN για την πιθανότητα του πειράματος στο LHC να καταστρέψει την Γη δημιουργώντας μικροσκοπικές μαύρες τρύπες (η περίπτωση αυτή δεν είναι και η μοναδική, υπάρχει αντίστοιχη μήνυση και για τον Relativistic Heavy Ion Collider).

Αυτή η τελευταία περίπτωση έρχεται για ακόμα μια φορά στο προσκήνιο από τον δικηγόρο Eric E. Johnson, ο οποίος δημοσίευσε στο Tennessee Law Review το παρακάτω άρθρο:

The Black Hole Case: The Injunction Against the End of the World

What should a court do with a preliminary-injunction request to halt a multi-billion-dollar particle-physics experiment that plaintiffs claim could create a black hole that will devour the planet? The real-life case of CERN's LHC seems like a legal classic in the making. Unfortunately, however, no court has braved the extreme factual terrain to reach the merits. This article steps into the void. First, the relevant facts of the scientific debate and its human context are memorialized and made ripe for legal analysis. Next, the article explores the daunting challenges the case presents to equity, evidence, and law-and-economics analysis. Finally, a set of analytical tools are offered that provide a way out of the thicket - a method for providing meaningful judicial review even in cases, such as this one, where the scientific issues are almost unfathomably complex.

Για την παραπάνω εργασία γίνεται συζήτηση στο physicsworld.com στο άρθρο:

Law and the end of the world
Edwin Cartlidge examines the case of a US lawyer who believes that the courts must step in if required to halt experiments like the Large Hadron Collider

Το θέμα δεν είναι απλό. Δεν μπορώ να πω a priori με 100% βεβαιότητα ότι τέτοια ζητήματα πρέπει να είναι εκτός δικαστικών αρμοδιοτήτων, αφού το αντικείμενο περνά μέσα από τα πορίσματα της επιστήμης.
Δηλαδή, κάποιος θα μπορούσε να πει ότι για παράδειγμα, κανένα δικαστήριο δεν είναι σε θέση και δεν πρέπει να κρίνει τα πορίσματα της θεωρίας της Εξέλιξης. Αυτό είναι καθαρά αντικείμενο της επιστήμης και η επιστήμη έχει τον τρόπος της να αξιολογεί την αλήθεια και την ακρίβεια κάθε επιστημονικής θεωρίας. Ή ένα δικαστήριο δεν είναι σε θέση να κρίνει αν και κατά πόσο μπορούν να σχηματιστούν ευσταθείς μικροσκοπικές μελανές οπές οι οποίες θα καταπιούν τη Γη. Αυτό είναι ένα ερώτημα που πρέπει να απαντηθεί με καθαρά επιστημονικά δεδομένα και όχι με νομικούς όρους.

Από την άλλη, είναι σαφές το ότι αφορά και την κοινωνία το ενδεχόμενο ενός επιστημονικού πειράματος να έχει την δυνατότητα να προκαλέσει μια μεγάλης ή και μικρής κλίμακας καταστροφή. Οπότε γεννάται το ερώτημα του κατά πόσο μπορούμε να συμβιβάσουμε την απρόσκοπτη εξέλιξη της επιστημονικής έρευνας (πχ LHC) ή την λήψη αποφάσεων με βάση τα πορίσματα της επιστήμης (πχ εμβολιασμοί) με έναν στοιχειώδη νομικό έλεγχο ή ας πούμε νομική δυνατότητα παρέμβασης προς όφελος της κοινωνίας.

Μία τακτική που έχει ακολουθηθεί μέχρι σήμερα από την πλευρά της επιστημονικής κοινότητας είναι η δημιουργία "αναφορών ασφαλείας" από ομάδες επιστημόνων, όπου εξετάζεται η επικινδυνότητα των διαφόρων σεναρίων, όποτε αυτά προκύπτουν. Οι αναφορές αυτές αξιολογούνται μέσω διαδικασιών peer review που εξασφαλίζουν την επιστημονική τους αρτιότητα.

Θα μπορούσε δηλαδή να πει κανείς ότι με την τακτική αυτή, είναι σαν να περνάνε από "δίκη" οι υποθέσεις αυτές, με την διαφορά ότι το δικαστήριο είναι η διαδικασία peer review.

Φυσικά έχει νόημα να λέμε τα παραπάνω μόνο στις περιπτώσεις όπου η συζήτηση γίνεται γύρω από σοβαρά ενδεχόμενα και βασίζεται σε σοβαρά επιχειρήματα και η περίπτωση του LHC δεν με πείθει ότι είναι τέτοια. Αντίστοιχη είναι νομίζω και η περίπτωση των εμβολίων για την νέα γρίπη H1N1.

Όπως και να έχει, ακόμα και αν συμφωνήσουμε τελικά ότι θα πρέπει αυτές οι υποθέσεις να εμπίπτουν της αρμοδιότητας κάποιου δικαστηρίου, τότε αυτό θα πρέπει σε κάθε περίπτωση να στελεχώνεται από νομικούς που θα έχουν εκπαιδευτεί και στα αντίστοιχα επιστημονικά πεδία έτσι ώστε να έχουν την δυνατότητα να κρίνουν.

Και για να κάνω ένα σχόλιο για την ελληνική πραγματικότητα, δεν ξέρω ποια είναι η κατάσταση στο εξωτερικό, αλλά η εμπειρία μου μου λέει ότι στην Ελλάδα, η στοιχειώδης επιστημονική σκέψη απουσιάζει από το δικαστικό σώμα.