199911_spor_o_ksztalt_krzywej_z.pdf

KOSMOLOGIA

punkcie przestrzeni. Jednak dok¸adna

rwnoæ jest w mechanice kwantowej

niemoýliwa Ð przeczy¸oby to zasadzie

nieoznaczonoæci Heisenberga Ð i najlep-

sze, co pole moýe zrobi, to uzyska osta-

tecznie rozk¸ad Gaussa, ktry minima-

lizuje ca¸kowit energi«. Taki rozk¸ad

opisuje przestrzenn zmiennoæ (poprze-

dzajc zafalowania g«stoæci) na kaýdej

skali odleg¸oæci. Jest to w pewnym sen-

sie najwi«kszy stopieÄ przypadkowoæci,

jaki da si« uzyska.

Lekko liczc, w cigu ostatnich pi«-

ciu lat w 28 pracach potwierdzono to

przewidywanie. Zawsze jednak ktoæ

podwaýa idealny kszta¸t krzywej. W ci-

gu ostatniego roku, analizujc dane

z COBE, odst«pstwa od krzywej Gaus-

sa zosta¸y stwierdzone przez cztery gru-

py badawcze: pod kierunkiem Pedra G.

Ferreiry z CERN, Jessa Pando z Obser-

watorium w Strasburgu, Dmitrija No-

vikova z University of Kansas i Roberta

G. Crittendena z Canadian Institute for

Theoretical Astrophysics.

W zasadzie ich wnioski s zgodne

z wczeæniejszymi negatywnymi wyni-

kami, poniewaý w pracach tych poszu-

kiwano innych rodzajw odchyleÄ od

krzywej Gaussa. Niemniej jednak wi«k-

szoæ kosmologw dr«cz wtpliwoæci.

Obawiaj si« oni, ýe nowe odkrycia sta-

n si« przyk¸adem poszukiwaÄ danych

na si¸«: prawid¸owoæci da si« w koÄcu

znale w kaýdym, nawet zupe¸nie

przypadkowym zbiorze. ãJeæli zbyt usil-

nie czegoæ szukamy, to w koÄcu znaj-

dujemyÓ Ð mwi Benjamin C. Bromley

z University of Utah, jeden z najwi«k-

szych sceptykw. Ryzyko w tym przy-

padku jest szczeglnie duýe, poniewaý

analiza matematyczna moýe w subtel-

ny sposb zniekszta¸ca statystyczne

w¸asnoæci wynikw. Co wi«cej, dane

uzyskane przez COBE charakteryzuj

si« znaczn domieszk szumu i rzekomy

efekt bardzo przypomina zaburzenie

wywo¸ane przez instrumenty pomiaro-

we: pojawia si« tylko w ma¸ym obsza-

rze nieba i na skalach ktowych bliskich

granicy rozdzielczoæci satelity.

A jednak przes¸anki wskazujce na

odst«pstwa od krzywej Gaussa nie chc

znikn. Przez kilka lat obserwato-

rzy mierzyli anizotropie przy rozdziel-

czoæciach wi«kszych, niý mg¸ to zrobi

COBE, wykorzystujc zarwno telesko-

py naziemne, jak i umieszczane na po-

k¸adach balonw. Najnowsze badania

prowadzono za pomoc Mobile Ani-

sotropy Telescope (Przenoænego Te-

leskopu do Pomiaru Anizotropii). K¸o-

pot w tym, ýe trudno pogodzi ze sob

wyniki uzyskane za pomoc dwch

rýnych instrumentw. Enrique Gaz-

taaga, Pablo Fosalba i Emilio Elizalde

Cig dalszy ze strony 11

Spr o kszta¸t

krzywej zaburzeÄ

Czy odst«pstwa

od kosmicznej krzywej Gaussa

podwaýaj model inflacji?

Mars na Ziemi

Tim Kral i Curtis Bekkum z University

of Arkansas wyhodowali w symulowanej

marsjaÄskiej oazie wiele metanotwrczych

bakterii. Do py¸u wulkanicznego z Hawajw

dodali wodr i w«giel i w ten sposb

uzyskali pod¸oýe naæladujce grunt

marsjaÄski pod wzgl«dem sk¸adu,

uziarnienia, g«stoæci i w¸asnoæci

magnetycznych. Bakterie, ktre hodowali

Ð Methanobacterium wolfei Ð ýyj zazwyczaj

w niegoæcinnym, beztlenowym ærodowisku

g¸«boko pod powierzchni Ziemi, a takýe

w pobliýu podmorskich wylotw

hydrotermalnych, w bagnach oraz

w ýwaczu krowy. Rwnieý z marsjaÄskiego

gruntu bakterie pobiera¸y bez problemu

potrzebne do ýycia sk¸adniki, nawet

gdy zasoby wody by¸y ograniczone.

Wyniki tego eksperymentu, przedstawione

podczas czerwcowego posiedzenia American

Society for Microbiology, zwi«kszaj

nadzieje na znalezienie æladw

ýycia pod powierzchni Marsa.

konsternacja wærd kosmolo-

gw rozchodzi si« szybciej niý

æwiat¸o. W¸aænie kilka grup badawczych

ponownie zaj«¸o si« spraw, ktr uwa-

ýano juý za zamkni«t: przypadkowym

rozk¸adem materii w rodzcym si«

Wszechæwiecie. By moýe Ð mwi na-

ukowcy Ð rozk¸ad ten wcale nie jest tak

przypadkowy, jak si« zak¸ada. Jeæli to

podejrzenie si« potwierdzi, ich odkry-

cia mog wykluczy inflacj« Ð po-

wszechnie akceptowany obecnie model

wczesnego Wszechæwiata, jedyny, kt-

ry przetrwa¸ dziesi«ciolecia weryfikacji

Ð i cofn kosmologi« o 20 lat.

Inflacja w elegancki sposb wyjaænia

delikatn rwnowag« mi«dzy porzd-

kiem a przypadkowoæci w kosmosie:

superszybka ekspansja wyg¸adzi¸a

wszelkie raýce nierwnoæci, tworzc

jednoczeænie nowe nieregularnoæci:

w sam raz wystarczajce, aby mog¸y sta-

nowi zalýki struktur astronomicznych,

takich jak gromady galaktyk, jednak nie

na tyle duýe, by przekszta¸ci kosmos

w ponur sie czarnych dziur. Takie po-

grupowanie materii widoczne jest na

zdj«ciu m¸odego Wszechæwiata uzyska-

nym za pomoc mikrofalowego promie-

niowania t¸a. Promieniowanie to ma

æredni temperatur« 2.7 K z odchylenia-

mi rz«du 30 K w rýnych cz«æciach nie-

ba, ktre odpowiadaj niewielkim zmia-

nom g«stoæci materii.

Odkd wystrzelony przez NASA sa-

telita COBE (Cosmic Background Explo-

rer Ð Badacz T¸a Kosmicznego) odkry¸

te odchylenia, czyli anizotropi«, pomia-

ry ich wielkoæci na rýnych skalach sta-

¸y si« najprecyzyjniejszym narz«dziem

badawczym kosmologw. Przeprowa-

dzajc ich analiz«, naukowcy na og¸ jed-

nak zak¸adaj poprawnoæ jednego z

najmocniejszych przewidywaÄ teorii in-

flacji: wartoæci g«stoæci grupuj si« wok¸

æredniej zgodnie z rozk¸adem Gaussa Ð

znan krzyw w kszta¸cie dzwonu. In-

flacj« nap«dza pole kwantowe, ktre wy-

twarza pewien rodzaj antygrawitacji roz-

cigajcej przestrzeÄ. Pole to z czasem

s¸abnie, ale aby uzyska poýdany efekt,

proces musi zachodzi odpowiednio po-

woli. Dzi«ki temu pole ma doæ czasu,

by osign t« sam wartoæ w kaýdym

Mzg Einsteina

Lancet z 19 czerwca br. prbuje

wyjaæni, dlaczego Albert Einstein by¸

geniuszem. Na podstawie

analizy preparatw

i danych uzyskanych

od patologa Thomasa

Harveya, ktry

zakonserwowa¸ jego

mzg w kilka godzin

po æmierci w 1955 roku,

Sandra F. Witelson

i jej wsp¸pracownicy

z McMaster University

stwierdzili, ýe obie

p¸kule mzgu fizyka

by¸y o 15% szersze

niý u cz¸owieka

o przeci«tnej inteligencji.

Sprawi¸ to rozrost

o 1 cm dolnych p¸atw

ciemieniowych, rejonw

zaangaýowanych w procesy

zwizane z interpretacj

bodcw wzrokowych, rozumowaniem

matematycznym i wyobrani ruchow.

By moýe kompensowa¸ on cz«æciowy

brak u Einsteina wieczka ciemieniowego,

ktre normalnie znajduje si«

nad tzw. bruzd Sylwiusza.

Duýe p¸aty ciemieniowe

Precz z obýarstwem!

Nadmiar poýywienia jest szkodliwy Ð

wiadomo to od dawna. Obecnie zaæ odkryto,

ýe przejadanie si« prowadzi do spadku

aktywnoæci genw przeciwdzia¸ajcych

starzeniu si« komrek, a wraz z nimi

ca¸ego organizmu. Jak donosi Nature

z sierpnia br., badania przeprowadzone

przez Tomasa Prolla i Richarda Weindrucha

z University of Wisconsin wykaza¸y,

ýe myszy ýywione pe¸nowartoæciowym,

lecz niskokalorycznym pokarmem ýy¸y

znacznie d¸uýej niý te, ktrych dieta

obfitowa¸a w kalorie. Przyczyn by¸o

wy¸czenie wielu genw odpowiedzialnych

za procesy starzenia. Stare porzekad¸o:

ãCo za duýo, to niezdrowoÓ, zyska¸o

zatem nowy, genetyczny wymiar.

Cig dalszy na stronie 15

å WIAT N AUKI Listopad 1999 13

C zasami si« wydaje, ýe jedynie

500

niewaý wi«ksze rýnice w pierwotnej

g«stoæci umoýliwi¸yby wczeæniejsze po-

wstanie masywnych gromad. Sceptycy

argumentuj jednak, ýe oszacowania

mas gromad i teorie powstawania struk-

tury nie s wystarczajco dok¸adne, aby-

æmy mogli mie co do tego pewnoæ.

Jak zwykle kosmolodzy potrzebuj

wi«kszej liczby danych. Nadzieje pok¸a-

daj w nowym satelicie NASA Ð Micro-

wave Anisotropy Probe (MAP Ð Prb-

nik Anizotropii Mikrofalowej), ktry ma

zosta wystrzelony pod koniec przy-

sz¸ego roku. Do badaÄ gromad galak-

tyk moýe si« rwnieý przyda nowy sa-

telita rentgenowski Chandra. A co

b«dzie, jeæli si« okaýe, ýe Wszechæwiata

rzeczywiæcie nie da si« opisa krzyw

Gaussa? Pi« lat temu inflacj« mia¸ zast-

pi scenariusz, w ktrym zalýki astro-

nomicznych struktur stanowi¸y zawiro-

wania w strukturze przestrzeni i czasu.

Przewidywa¸ on odst«pstwa od rozk¸a-

du Gaussa, ale takýe, niestety, zbyt ma-

¸ liczebnoæ gromad. Teoretycy zapro-

ponowali rýne modyfikacje inflacji Ð

na przyk¸ad poprzez dodanie drugiego

pola kwantowego Ð jednak przyznaj,

ýe proæby o naginanie teorii tak, by wy-

jaænia¸a niepewne obserwacje, troch« ich

juý m«cz. ãSdz«, ýe powinniæmy mie

kr«gos¸upÓ Ð mwi teoretyk Michael

Turner z University of Chicago. Dop-

ki wi«c twierdzenia o odst«pstwach od

krzywej Gaussa nie stan si« mniej przy-

padkowe, kosmolodzy nie zamierzaj

si« poddawa.

PüASZCZYZNA GALAKTYKI DROGI MLECZNEJ

(NIE UWZGL¢DNIONA W ANALIZIE)

250

-100 100

FLUKTUACJE TEMPERATURY

(MIKROKELWINY)

PRZYPADKOWE ZABURZENIA G¢STOåCI we wczesnym Wszechæwiecie

mog nie uk¸ada si« dok¸adnie wzd¸uý krzywej Gaussa (z prawej) ,

jak to przewiduje teoria inflacji.

z KataloÄskiego Instytutu BadaÄ Ko-

smicznych w Barcelonie dochodz do

wniosku, ýe albo b¸«dy doæwiadczalne

s dwa razy wi«ksze, niý si« podaje,

albo anizotropie nie s gaussowskie.

Skoæna lub poszerzona krzywa Gaussa

uwidacznia¸aby rýnice mi«dzy po-

szczeglnymi obszarami nieba, a wi«c

i mi«dzy pomiarami. Zdaniem Gazta-

agi te odst«pstwa mog¸y z czasem tyl-

ko wzrosn.

W innych badaniach dostrzeýono od-

st«pstwa od krzywej Gaussa w rozk¸a-

dzie galaktyk i mi«dzygalaktycznych

ob¸okw gazu. Niestety, pierwotn sko-

ænoæ trudno jest odrýni od wywo¸a-

nej wp¸ywem grawitacji, ktra powoli

powoduje odchodzenie od krzywej

Gaussa. Technik« najmniej podatn na

tego rodzaju ograniczenia, polegajc

na badaniu olbrzymich gromad galak-

tyk, proponuj James Robinson wraz ze

wsp¸pracownikami z University of Ca-

lifornia w Berkeley, Jeffrey A. Willick

ze Stanford University i grupa Katsuji

Koyamy z Uniwersytetu w Kioto.

Z obserwacji wynika, ýe takie groma-

dy s obecnie rwnie powszechne jak

w chwili, gdy Wszechæwiat by¸ o po¸o-

w« m¸odszy. Oznacza to, ýe musi on by

mniej g«sty, niý sdzili kosmolodzy; no-

we gromady przesta¸y powstawa, po-

niewaý materia zbytnio si« rozrzedzi¸a.

Te trzy zespo¸y badawcze podejrzewa-

j, ýe rwnieý tutaj potrzebne s pew-

ne odst«pstwa od krzywej Gaussa, po-

George Musser

LOTNICTWO

Strefa kolizji

Nieco ekologii i technologii

utrzyma ptaki z dala od samolotw

ga naleýcego do U.S. Air Force samo-

lotu z systemem AWACS nie mia¸a tyle

szcz«æcia. Boeing 707 straci¸ dwa z czte-

rech silnikw po zderzeniu ze stadem

g«si podczas startu; w katastrofie zgin«-

¸y 24 osoby obecne na pok¸adzie.

Pomimo eksperymentowania ze

wszystkim, co moýliwe, od elektroma-

gnetyzmu poprzez ultradwi«ki do stra-

chw na wrble, Federal Aviation Ad-

ministration (FAA) nie zaaprobowa¸a

dotd ýadnego systemu utrzymujcego

ptaki z dala od nadlatujcego samolotu.

Obecnie najwi«ksze nadzieje pok¸ada si«

w zrozumieniu ptasiego zachowania,

cho ostateczne rozwizanie tego æmier-

telnie powaýnego problemu moýe tkwi

w intrygujcych opowieæciach starych

pilotw Ð o ile s prawdziwe Ð ktrzy

twierdz, ýe radar odstrasza ptaki.

Do pocztku lat siedemdziesitych

zderzenia z ptakami naleýa¸y do rzadko-

æci, cz«æciowo dlatego, ýe ptasie popu-

lacje przeýywa¸y najwi«kszy od wielu

lat spadek liczebnoæci. Jednak zabiegi

ochronne, m.in. zakaz stosowania pe-

stycydw (np. DDT) oraz uzupe¸nienie

Migratory Bird Treaty Act (Ustawy o

ochronie ptakw w«drownych) w 1972

roku przynios¸y æwietne rezultaty.

Na przyk¸ad populacja najwi«kszej ame-

rykaÄskiej g«si, bernikli kanadyjskiej,

w po¸owie lat osiemdziesitych liczca

oko¸o 600 tys. ptakw, wzros¸a do 2 mln

w cigu 10 lat. W miar« jak tradycyjne

ptasie siedliska zajmowali ludzie, stada

chronionych gatunkw ptakw zado-

mowi¸y si« na rozleg¸ych przestrzeniach

mi«dzynarodowych portw lotniczych,

budowanych z regu¸y na ongiæ niepo-

trzebnych, a teraz renaturyzowanych

i chronionych rzdowymi programami

mokrad¸ach wzd¸uý szlakw w«dr-

wek. ãPtaki bynajmniej nie szukaj tam

bratniej duszy Ð wyjaænia Ed Cleary,

specjalista ds. zwierzt pracujcy dla

FAA. Ð Po prostu znalaz¸y atrakcyjne

siedlisko.Ó

Pocztkowo wysi¸ki portw lotni-

czych, by pozby si« uciýliwych loka-

g lata razem. W USA piloci co-

rocznie donosz o ponad 5 tys.

zderzeÄ z ptakami Ð komercyjne i woj-

skowe lotnictwo ponosi z tego powodu

straty co najmniej 400 mln dolarw. Cho-

ciaý kaýde podniebne spotkanie koÄczy

si« gorzej dla ptakw, to jednak znisz-

czenia, ktre one czasami powoduj

w usterzeniu lub silnikach samolotu,

mog prowadzi do katastrofy. W 1975

roku DC-10 startujcy z nowojorskiego

lotniska im. Johna F. KennedyÕego wje-

cha¸ w stado mew i straci¸ jeden z trzech

silnikw. Samolot zeælizgn¸ si« z pasa

startowego i zapali¸; na szcz«æcie wszy-

scy pasaýerowie zdo¸ali opuæci pok¸ad

bez obraýeÄ. Przed czterema laty za¸o-

14 å WIAT N AUKI Listopad 1999

S amoloty i ptaki po prostu nie mo-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: