BOGDAN KLUCZYŃSKI, IWONA JASZCZUK PRZYRODA WYBRANE ZAGADNIENIA

Transkrypt

1

2 BOGDAN KLUCZYŃSKI, IWONA JASZCZUK PRZYRODA WYBRANE ZAGADNIENIA Wydawnictwo Psychoskok 2012

3 Copyright by Wydawnictwo Psychoskok, 2012 Copyright by Bogdan Kluczyński, Iwona Jaszczuk, 2012 Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być reprodukowana, powielana i udostępniana w jakiejkolwiek formie bez pisemnej zgody wydawcy. Skład: Wydawnictwo Psychoskok Projekt okładki: Wydawnictwo Psychoskok ISBN: Wydawnictwo Psychoskok ul. Chopina 9, pok. 23, Konin tel. (63) , kom wydawnictwo@psychoskok.pl

4 Podziękowania Wyrażamy serdeczną wdzięczność Wydawnictwom: Reader s Digest w Warszawie, Debit sp. j. w Bielsku- Białej, Multico Oficyna Wydawnicza Sp. z.o.o. w Warszawie, Wydawnictwu Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu oraz Tower Press w Gdańsku, za zgodę na wykorzystanie materiałów z następujących źródeł, bez których opracowanie naszej publikacji byłoby utrudnione, a treść zubożona: Albouy V. i inni. Niezwykłe sekrety przyrody (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest. Warszawa, Antonim V., Bieberova Z., Kluzak Z., Ostry V., Skubla P., Teplikova J., Vesely I.: Grzyby. Ilustrowana encyklopedia (przekł. z czesk.). Reader s Digest. Warszawa 2006; Birkhead T. i inni: Na tropach sekretów przyrody (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Bright M. i inni: 1000 cudów przyrody (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Bühl B. i inni: Największe zagadki ludzkości. Badania, odkrycia, hipotezy (przekł. z niem.). Wyd. Reader s Digest Sp. z o. o. Warszawa, 2004.

5 Chapman J., Douglas-Cooper, Gilpin D., Kerr- Jarrett A. (ed.): Świat nauki i techniki (przekł. z ang.). Wyd. Reader s Digest. Warszawa, 2007 Coyne C., Gilpin D., Hutchings J.: 1000 cudów przyrody (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Czichos J. i inni: Dlaczego tak jest? Odpowiedzi nauki na 1000 najważniejszych pytań dnia codziennego (przekł. z niem.). Wyd.: Reader s Digest Sp. z o. o. Warszawa, Gilpin D.: Świat przyrody pytań i odpowiedzi (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Sp. z o. o. Warszawa, Ilustrowany Atlas Polski. Wyd.: Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Ilustrowany Atlas Świata. Wyd. Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Kerrigan M.: 1000 pytań i odpowiedzi. Życie codzienne dawniej (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Sp. z o. o. Warszawa, Palmer J. (ed.): Na tropach sekretów przyrody (przekł. z ang.). Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, Varley H.: 1000 pytań i odpowiedzi. Ludzie i miejsca (przekł. z ang.). Wyd.: Reader s Digest Przegląd Sp. z o. o. Warszawa, 2006.

6 Clarke P.: Historia odkryć kosmicznych. Wydawnictwo DEBIT sp. j., Bielsko Biała (rok wyd. nieokreślony). Olaczek R.: Skarby przyrody i krajobrazu Polski. MULTICO Oficyna Wydawnicza Sp. z o. o. Warszawa, (Materiały z rozdziału 1, punkt: System ochrony przyrody w Polsce, str ). Wiśniewski J., Gwiazdowicz D. J. Ochrona przyrody (wyd. II). Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Poznań, (Materiały z rozdziału 1: Twory przyrody i obszary chronione, punkty , str ). Żurowska K.: Ziołolecznictwo amazońskie i andyjskie. Tower Press. Gdańsk, 2001.

7 Spis treści WSZECHŚWIAT (opr. Bogdan Kluczyński) Wielki Wybuch i początkowe fazy rozwoju Ewolucja i przewidywany kres Wielkie struktury Gwiazdy Układ Słoneczny Słońce i przewidywane skutki kresu jego istnienia Planety Układu Słonecznego Małe ciała Układu Słonecznego Eksploracja kosmosu ZIEMIA (opr. Bogdan Kluczyński) Zmienna natura planety Klimat Niespodzianki klimatyczne Efekt cieplarniany Formy życia na Ziemi w warunkach ekstremalnych Przystosowania i strategie zwierząt ułatwiające przetrwanie Przystosowania i strategie człowieka w skrajnych warunkach klimatycznych

8 ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE POLSKI (opr.: Bogdan Kluczyński pkt ; Iwona Jaszczuk pkt ) Skomplikowany charakter naszego klimatu Zmiany klimatu Polski w przeszłości Spodziewane zmiany naszego klimatu w przyszłości Ochrona przyrody w Polsce Meandry Programu Natura Idea korytarzy ekologicznych ROŚLINY I GRZYBY O SZCZEGÓLNYCH CECHACH I WŁAŚCIWOŚCIACH (opr. Bogdan Kluczyński) Rośliny naczyniowe Anomalie i deformacje w rozwoju Rekordowe wielkości roślin i ich organów Dysproporcje organów oraz niektórych funkcji życiowych roślin Odmieńcy w rodzinach roślin Jemioła skomplikowany półpasożyt Toksyczność w świecie roślin Wśród roślin wyższych Wśród ozdobnych w domach, szklarniach i ogrodach Trujące grzyby kapeluszowe Rośliny przeciwnowotworowe DRZEWA NAJWIĘKSZE ROŚLINY LĄDOWE

9 (opr. Bogdan Kluczyński) Kształty wizytówką drzew Świadkowie odległej historii Żywe drapacze chmur Mieszkanie w pniu drzewa do wynajęcia Drzewa święte Drzewa magiczne Drzewa słynne Drzewa na wieczność Od zamawiania do leczenia za pomocą drzew ŚWIATOWE ROLNICTWO (opr.: Bogdan Kluczyński pkt ; Iwona Jaszczuk pkt ) Użytkowanie ziemi Pochodzenie roślin uprawnych i ochrona ich zasobów genowych Zboża Rośliny bulwiaste i korzeniowe Rośliny strączkowe Warzywa Używki i przyprawy Owoce Rośliny cukrodajne Rośliny oleiste Rośliny włóknodajne

10 Rośliny kauczukodajne Jadalne rośliny dziko rosnące Filozofia rolnictwa ekologicznego Żywność a zdrowie Programy rolnośrodowiskowe ŚWIAT ZWIERZĄT (opr.: Bogdan Kluczyński pkt , 7.5., ; Iwona Jaszczuk pkt. 7.4, 7.6, 7.10.) Dzieje oswajania i udomawiania zwierząt wraz z kalendarium Pies Kot domowy Trzoda domowa Ptactwo domowe Zwierzęta juczne Zwierzęta pociągowe Zwierzęta bojowe Zwierzęta hodowane dla rozrywki i przyjemności Zwierzęta w służbie nauki i postępu Słowo w obronie zwierząt Dobrostan zwierząt Osobliwe i pożyteczne owady Mrówki Pszczoły Ogród przydomowy w ochronie owadów

11 7.7. Zwierzęta jadowite, pasożytnicze i trujące Zarys problemu Jadowite bezkręgowce Jadowite kręgowce Węże Pijawki i ich zastosowanie w lecznictwie Wybrana zwierzyna łowna Jeleń europejski Sarna Łoś zwyczajny Daniel Muflon Dzik Zając szarak Drapieżniki Wilk Lis Ryś Polowania za i przeciw PRZYRODA KULTURA CYWILIZACJA (opr. Iwona Jaszczuk) Czy istnieje światopogląd naukowy? Rola nauki w kulturze i cywilizacji Rola przyrody w kulturze i cywilizacji Rola rolnictwa w kulturze i cywilizacji

12 8.5. Kulturowe znaczenie kuchni Zagadnienia konsumpcji ekologicznej

13 Przyroda. Wybrane zagadnienia B. Kluczyński I. Jaszczuk WSZECHŚWIAT 1.1.Wielki Wybuch i początkowe fazy rozwoju Wszechświat się rozszerza. Galaktyki odsuwają się od siebie. Fakt ten został odkryty przez amerykańskiego astronoma Edwina Hubble a. Obserwował on światło wysyłane przez odległe galaktyki i porównywał je z emitowanym przez różne pierwiastki w laboratoriach na Ziemi. Odkrył, że fala światła z odległej galaktyki miała większą długość niż oczekiwano to znaczy przesunięta była w kierunku czerwonego skraju widma. Interpretując to zjawisko jako wpływ efektu Dopplera, Hubble stwierdził, że wszystkie galaktyki Wszechświata oddalają się i im dalej jest dana galaktyka, tym szybciej się oddala. Prędkość ucieczki wzrasta o km/sek na każdy milion lat świetlnych odległości (rok świetlny jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w ciągu 1 roku kalendarzowego; w przybliżeniu = 9,5 bln km). Wyznaczenie tej liczby komplikują niepewne oceny odległości do galaktyk. 12

14 Rozszerzanie się Wszechświata nasuwa wniosek, że miał on swój początek w czasie. Jeżeli wyobrazisz sobie film o rozszerzaniu się Wszechświata puszczany do tyłu, to zobaczysz, jak w miarę upływu czasu świat staje się coraz mniejszy, aż osiągnie geometryczny punkt. Niewątpliwie oznacza to pewnego rodzaju początek, a czas zdefiniowany w ten sposób nazywa się wiekiem Wszechświata. Według szacunków wiek Wszechświata zawiera się między 10 a 20 miliardami lat (ściślej określany jest na 13,7 mld lat), a jego początek wiąże się z tak zwanym Wielkim Wybuchem. Termin Wielki Wybuch został użyty po raz pierwszy w znaczeniu ironicznym. W latach czterdziestych ubiegłego wieku istniało wiele rywalizujących ze sobą teorii dotyczących natury Wszechświata. Brytyjski astrofizyk Fred Hoyle ukuł termin Wielki Wybuch w celu skrytykowania konkurentów. Nieoczekiwanie termin ten znalazł drogę do opinii publicznej jako nazwa teorii. Teoretycy różnią się poglądami na temat początków Wszechświata. Najbardziej rozpowszechnione teorie zakładają, że zanim rozpoczęła się ekspansja Wszechświat był niestabilny, i że ekspansję zapoczątkowało pewne zdarzenie, takie jak kreacja masy. Należy pamiętać, że masa jest formą energii i dlatego może być traktowana jak inne jej formy. W odróżnieniu od masy, której odpowiadają zawsze dodatnie wartości

15 energii, energia potencjalna grawitacji może być dodatnia albo ujemna. Te fakty znaczą, że jest możliwe, aby dodatnia energia potrzebowała tworzenia masy do zrównoważenia ujemnej energii potencjalnej oddziaływań grawitacyjnych między masami. Kreacja materii potrzebnej do stworzenia świata niekoniecznie potrzebuje, żeby coś powstało z niczego. Jest to podobne do kopania dołu. Kiedy już wykopałeś dół, to masz dół i górę ziemi, lecz nie jest tajemnicą, skąd się ta ziemia wzięła. Jeżeli jednak widzisz tylko górę ziemi, kopanie ziemi może wydawać ci się cudem ziemia pojawiła się znikąd. W ten sposób kreacja Wszechświata wygląda cudownie, ponieważ wydaje się nam, że nagle pojawiła się znikąd. W rzeczywistości materia jest tą górą ziemi Wszechświata i jest zrównoważona przez dół w formie pól grawitacyjnych. Gdybyśmy mieli zbudować wszechświat o możliwie najprostszej postaci, to prawdopodobnie wzięlibyśmy równe ilości materii i antymaterii, tyle samo antyprotonów co protonów, antykwarków co kwarków, itd. Jednak w takim wszechświecie cała materia i antymateria zamieniłyby się w wyniku anihilacji w promieniowanie. Jaki czynnik spowodował, że w jakiś sposób przetrwała część materii, a nie antymaterii. Otóż eksperymentalnie udowodniono, że antymateria nie jest dokładnym zwierciadlanym odbiciem materii. Ta asymetria

16 powoduje, że we wczesnych etapach kosmicznej ekspansji w niewielkim stopniu (jak jeden do miliarda) preferowana jest materia w stosunku do antymaterii. Jednak ten mały efekt odgrywa kluczową rolę i swoje istnienie zawdzięczamy różnicy na dziewiątym miejscu po przecinku. Na każdy miliard anihilujących par, które dająw efekcie fotony wchodzące w skład mikrofalowego promieniowania tła, pozostaje jeden kwark bez pary. W efekcie liczba barionowa (liczba protonów minus liczba antyprotonów) nie jest bezwzględnie zachowana i dzięki temu we wczesnym Wszechświecie mogła utrwalić się przewaga materii nad antymaterią. Jednak nasi potomkowie za lat zapłacą pewną cenę, kiedy atomy tworzące materię ulegną erozji, a cała masa energia (w myśl einsteinowskiego mc 2 ) zamieni się w promieniowanie głównie w promieniowanie gamma. Zakłada się, że rozlatywanie się galaktyk jest rezultatem wielkiej eksplozji. Kosmologowie sądzą, że gdy rozpoczął się Wielki Wybuch (ang. Bing Bang ), cała materia i energia Wszechświata była stłoczona w mikroskopijnej objętości mniejszej od atomu, o niewyobrażalnej wręcz gęstości i temperaturze. Znane dzisiaj prawa fizyki nie są w stanie opisać ani też wyjaśnić początkowego stanu Wszechświata. Jednakże uczeni mogą już powiedzieć, co wydarzyło się w niewiarygodnie drobnym ułamku sekundy później. Początkowo istniały

17 wszystkie możliwe rodzaje cząstek elementarnych, które zderzając się przemieniały nieustannie w siebie nawzajem. Wiele z nich było cząstkami, które dzisiaj nie istnieją lub jedynie przelotnie ujawniają się podczas eksperymentów. Przestrzeń i czas powstały w bardzo gorącym i gęstym błysku energii (wybuch). Siły tej eksplozji działają nadal, powodując ciągle rozszerzanie się Wszechświata. W dzisiejszym Wszechświecie istnieją cztery fundamentalne rodzaje oddziaływań: grawitacyjne, elektromagnetyczne oraz dwa pozostałe, działające wewnątrz jąder atomowych, a to oznacza silne i słabe oddziaływania. Jednakże w ekstremalnych temperaturach powstającego Wszechświata wszystkie one zlały się w jedną supersiłę, jednakowo odczuwaną przez wszystkie rodzaje cząstek. Ale już sekundy później grawitacja ujawniła się jako oddzielny rodzaj siły. Następnie po sekundy rozpoczął się etap kolosalnej inflacji we Wszechświecie, w której gwałtownie, w ciągu drobnej części sekundy, rozszerzył się on od rozmiarów atomu do czegoś, co mogłoby zmieścić się w dłoni. Wyodrębniło się wtedy silne oddziaływanie jądrowe. Później wyodrębniły się oddziaływania słabe i elektromagnetyczne, a wszystko to stało się w ciągu miliardowej części sekundy.

18 Reasumując, przełomowe zmiany w historii Wszechświata dokonały się w następujących odstępach czasu: po upływie sek (licząc od początku) grawitacja oddziela się od innych oddziaływań; po upływie sek oddzieliły się oddziaływania silne; po upływie sek oddzieliły się oddziaływania słabe i elektromagnetyczne; po upływie 10 mikrosekund kwarki łączą się ze sobą tworząc cząstki elementarne; po 3 minutach powstają jądra lekkich atomów; po 500 tys. lat powstają atomy. W miarę jak Wszechświat ekspandował, stawał się coraz chłodniejszy i mniej gęsty. Krótkotrwałe, egzotyczne cząstki rozpadały się na trwałe, bardziej znajome cząstki, które dzisiaj rozpoznajemy. Kwarki połączyły się tworząc protony i neutrony budulec atomów jednakże były jeszcze zbyt gorące, by się połączyć ze sobą lub z elektronami i je uformować. Wszystko to miało miejsce w ciągu pierwszej setnej części sekundy. Kiedy wiek Wszechświata wzrósł do 25 sekund, to był on złożony głównie z promieniowania o temperaturze kilku miliardów stopni. Promieniowanie to było tysiące razy bardziej gęste niż obecnie woda i przeważało swoją masą materię setki tysięcy razy.

19 Cząstki materii były chaotycznie uderzane przez fotony pociski promieniowania o wysokiej energii. W ciągu pierwszych trzech minut neutrony sklejają się z protonami tworząc jądra helu, a także ślady jednego lub dwóch innych rodzajów jąder pierwiastków lekkich. Całkowita liczba jąder helu jest 12 razy mniejsza od liczby pojedynczych protonów, czyli jąder wodoru. Temperatura spadła wówczas poniżej 1 mld C. W ciągu dalszych 300 tys. lat trwa ekspansja Wszechświata. Kiedy temperatura spada poniżej 3000 C, elektrony mogły się związać jądrami atomowymi, tworząc pierwsze obojętne elektrycznie atomy. Wówczas Wszechświat był 1000 razy mniejszy niż dzisiaj. Promieniowanie przestało już silnie oddziaływać z materią. Po upływie dalszych kilkuset milionów lat, rozrzedzający się gaz rozpadł się na gigantyczne zagęszczenia protogalaktyki. Krótko po tym czasie mogły zacząć rozbłyskiwać pierwsze gwiazdy. Wszechświat cały czas ewoluował, jednak powstała populacja gwiazd zaczyna powoli zanikać, bowiem cały dostępny materiał gazowy został wykorzystany na jego budowę i za kolejnych około 15 mld lat Wszechświat nie będzie już tak rozgwieżdżony jak jest dzisiaj. Warto tutaj przytoczyć obrazowe porównanie Wielkiego Wybuchu do rosnącego ciasta z rodzynkami, albo jak kto woli do nadmuchiwanego balonu.

20 W odniesieniu do tego pierwszego porównania niech każda rodzynka w tym cieście oznacza galaktykę. Stojąc na jednej z tych rodzynek będziemy uważali, że się nie poruszamy, natomiast inne rodzynki, w miarę jak ciasto rośnie, oddalają się od siebie. Im dalej są te rodzynki, tym szybciej się oddalają po prostu dlatego, że między nami a nimi jest coraz więcej rosnącego ciasta. Kiedy Hubble przyjrzał się Wszechświatowi zobaczył analogiczne zjawisko. Tak więc powstaje i rozszerza się sama przestrzeń, a galaktyki są przez nią unoszone. To na podstawie pomiaru prędkości, z jaką galaktyki oddalają się od siebie, można dziś ocenić czas, jaki upłynął od początku ekspansji; to jest 13,7 mld lat. Pierwszym nieodpartym dowodem przemawiającym za modelem Wielkiego Wybuchu (innym niż samo rozszerzanie się Wszechświata) było odkrycie mikrofalowego promieniowania tła. Odkryli je w 1964 r. dwaj uczeni z Bell Telephone Laboratories Arno Penziasi Robert Wilson. W celu stworzenia bazy danych dla rodzącego się przemysłu środków łączności wykonali oni, posługując się odbiornikiem mikrofal, pomiary promieniowania mikrofalowego docierającego z przestrzeni do Ziemi. Wykryli, że promieniowanie mikrofalowe dociera do Ziemi niezależnie od tego, w którą stronę skierują aparaturę. Odbierali je jako jednostajny gwizd. Dzisiaj to tak zwane kosmiczne promieniowanie tła

21 interpretujemy jako echo Wielkiego Wybuchu. Jest to promieniowanie, które uwolniło się wtedy, kiedy powstawały atomy, lecz do tego czasu ostygło. Teraz jest ono charakterystyczne dla obiektu, którego temperatura wynosi około 3 stopni powyżej absolutnego zera. Takie promieniowanie jest charakterystyczne dla rozszerzającego się, stygnącego Wszechświata, i dlatego jest uważane za niezbity dowód na poparcie teorii Wielkiego Wybuchu. Kosmiczne promieniowanie tła jest zdumiewająco jednostajne. Niezależnie od tego, w którym kierunku obserwuje się przestrzeń wszędzie jest jednakowe z dokładnością do 0,1% (w 1992 r. Satelita COBE Cosmic Background Explorer wykrył niewielkie zaburzenia jednorodności promieniowania tła). Jednostajność promieniowania tła jest jednym z wielkich problemów kosmologii. Innym dowodem na poparcie teorii Wielkiego Wybuchu jest synteza termojądrowa. Dowód ten pochodzi z obliczeń dotyczących powstawania lekkich jąder po 3 minutach. Posłużono się następującą metodą. Z doświadczeń przeprowadzonych w laboratoriach wiemy, z jakim prawdopodobieństwem powstaną poszczególne produkty w przypadku zderzenia dwóch lekkich jąder. Na przykład możemy zmierzyć prawdopodobieństwo powstania jąder deuteru (trwały izotop wodoru) podczas

22 zderzenia dwóch protonów z określoną prędkością. Podstawiając do odpowiednich wzorów te zmierzone wielkości, wraz z prędkościami spodziewanymi po jądrach znajdujących się w temperaturze jaką miał Wszechświat trzy minuty po Wybuchu, możemy obliczyć liczbę jąder różnych pierwiastków, które powinny wtedy powstać. Następnie możemy zmierzyć ilości każdego z pierwiastków istniejących w obecnym Wszechświecie (z poprawką na pierwiastki, które powstały w gwiazdach) i porównać te zmierzone wartości z przewidywanymi. W większości przypadków wyniki i przewidywania są znacząco zgodne. Na przykład rozpowszechnienie pierwotnego helu we Wszechświecie jest w przybliżeniu równe 25%, co jest zgodne z oczekiwaniami. Gdyby ta liczba była tak duża jak 28, lub tak mała jak 22, to teoria byłaby po prostu zła i nie dałoby się jej obronić żadnym sposobem. Dlatego rozpowszechnienie pierwiastków jest przekonującym dowodem na poparcie teorii Wielkiego Wybuchu. Potraktowanie nukleosyntezy jako testu modelu Wielkiego Wybuchu umożliwia wykonanie badań tu, na Ziemi. Na przykład deuter jest izotopem wodoru, który ma w swoim jądrze jeden proton i jeden neutron. Deuter nie pochodzi z gwiazd i dlatego cała jego zawartość na Ziemi musiała powstać w Wybuchu. Można zmierzyć rozpowszechnienie deuteru na przykład w wodach

23 oceanicznych lub w skałach i stąd otrzymać informację o początkach Wszechświata. Arno Penzias nazwał to tworzeniem kosmologii za pomocą łopaty. Opisany tu bardzo skrótowo proces ewolucji Wszechświata jest wynikiem wieloletniej pracy fizyków, astrofizyków, astronomów i jest wielkim osiągnięciem ludzkości w XX w. Złożyły się na to obserwacje astronomiczne przez teleskopy na Ziemi i w kosmosie, dzięki którym możemy obserwować odległe części Wszechświata, poznając jego wygląd, kiedy był jeszcze młody. Do odkryć przyczyniły się też wyspecjalizowane detektory umieszczone w satelitach i sondach kosmicznych badające obecnie promieniowanie oraz cząstki poruszające się w przestrzeni kosmicznej. Także eksperymenty w akceleratorach pozwalające poznać podstawowe prawa fizyczne, jakim podlega materia we Wszechświecie. Teoria Wielkiego Wybuchu bywa także nazywana Standardowym Modelem Kosmologicznym i jest swego rodzaju podsumowaniem wszystkich wyników badań kosmicznych. Model ten w wielu aspektach wymaga wyjaśnień, na przykład co działo się z Wszechświatem przed Wielkim Wybuchem i jego ekspansją, jaka będzie przyszłość Wszechświata, oraz co się stanie, gdy wszystkie gwiazdy się wypalą, itp.

24 Ludzkość nie zadowala się hipotezami w odniesieniu do początków Wszechświata i jego ewolucji. Uczeni mają teraz nadzieję na większe przybliżenie tej wiedzy za pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów (ang. LHC Large Hadron Collider), który został zbudowany przez Europejską Organizację Badań Jądrowych (The European Organization for Nuclear Research) w 2008 r. pod Genewą za blisko 10 mld dolarów. Hadrony są grupą cząstek elementarnych silnie oddziałujących, złożonych z kwarków, mających całkowity ładunek elektryczny, choć budujące je kwarki mają ładunek ułamkowy (2/3e, 1/3e). Kwarki posiadają umownie kolor i zapach. Trzy kolory (czerwony, niebieski, zielony) są analogami ładunku elektrycznego. Wymiana między kolorowymi kwarkami glukonów (gluo = klej) jest przyczyną wiązania się kwarków w hadrony. Od tej pory w urządzeniu tym dochodzi do zderzeń cząstek stanowiących podstawowy budulec świata. Uczeni są przekonani, że do końca 2012 r. zgromadzą wystarczającą ilość danych, aby potwierdzić bądź wykluczyć istnienie bozonu Higgsa czyli tak zwanej boskiej cząstki, która miała powstać tuż (w kilka milisekund) po wybuchu. Cząstka ta miała nadać masy innym cząstkom materii między innymi protonom, elektronom, neutronom. Uczeni przekonują, że są na dobrej drodze do tego celu.

25 Uczeni z Uniwersytetu Vanderbilt liczą na to, że równolegle do pojawienia się w LHC bozonu, powstaną inne molekuły tak zwane singlety Higgsa. To właśnie w tych ostatnich pokłada się wielkie nadzieje na podróże w czasie. To one dzięki swym wyjątkowym właściwościom będą w stanie wskoczyć w inny, wyższy wymiar, i tym samym przemieszczać się swobodnie względem osi czasu. Ominą one ograniczenie czterech wymiarów, w których żyjemy, i będą mogły znaleźć się w przeszłości lub w przyszłości. Podróż w czasie ograniczona będzie tylko i wyłącznie do małych cząstek, więc dla człowieka będzie to nadal niemożliwe. Jeśli jednak naukowcy opracują metodę kontroli singletów Higgsa będziemy w stanie przesyłać wiadomości do przeszłości i przyszłości twierdzi Tom Weiler na łamach czasopisma naukowego. Te śmiałe sugestie opierają się na uniwersalnej teorii opracowanej w 1995 r. tak zwanej M-teorii, w której zanurzona jest nasza zaledwie 4-wymiarowa czasoprzestrzeń. By przenieść się w czasie, należy osiągnąć prędkość większą od prędkości światła. Jest ot możliwe przy odnalezieniu odpowiedniego skrótu. Tym skrótem mogą być inne, nieznane nam wymiary. Weiler tłumaczy, że powstałe w wyniku zderzenia protonów w LHC singlety Higgsa będą mogły wyskoczyć z 4-wymiarowej przestrzeni. Wyższy wymiar będzie niejako kanałem, w którym będą w stanie

26 podróżować swobodnie w czasie. Być może przeniosą wiadomości dla naszych przodków lub potomnych. To dlatego Wielki Zderzacz Hadronów nazywa się maszyną do podróży w czasie. Literatura Bryson B., 2009: Krótka historia prawie wszystkiego (przekł. z ang.). Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań. Rees M., 2001: Nasz kosmiczny dom (przekł. z ang.). Wyd. Prószyński i S-ka, Warszawa. Trefil J., 1997: 1001 spotkań z nauką (przekł. z ang.). Świat Książki, Warszawa. Źródła internetowe Zderzacz-Hadronow-to-maszyna-do-podrozy-wczasie,wid, ,wiadoosc.html

27 a_niebieskie/10155-teoria_wielkiego_wybuchu.html 1.2. Ewolucja i przewidywany kres Młodszy Wszechświat był gorętszy, bowiem wszelkie substancje, kiedy są sprężone, z reguły są gorętsze niż przed sprężeniem. Z tego powodu wszystkie zderzenia między jego częściami składowymi były gwałtowniejsze. Im głębiej się cofnąć w czasie, tym większa była temperatura Wszechświata i gwałtowniejsze zderzenia. To stwierdzenie jest kluczem do zrozumienia ewolucji Wszechświata. Wszechświat ewoluował poprzez wiele zamarzań. Jeżeli para wodna znajdująca się w bardzo wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem nagle zostanie uwolniona, to rozszerzając się będzie stygnąć. Przy temperaturze 100 C nastąpi ważna zmiana układu kondensacja pary wodnej w wodę. Układ nadal będzie się rozszerzał i stygł, aż do następnego przełomu stanu, w którym woda zamarznie w lód. Możemy zatem scharakteryzować ewolucję pary wodnej jako jednorodne