Czytaj dalej

Niedawno spotkałem się z komentarzem wyrażającym podziw dla potęgi grawitacji, która dominuje nad innymi oddziaływaniami i ustala własne porządki we wszechświecie. Nie do końca tak się sprawy mają.

Krótko. Wśród oddzia­ły­wań pod­sta­wo­wych naj­po­tęż­niej­sze jest oddzia­ły­wa­nie silne, zaś gra­wi­ta­cja zde­cy­do­wa­nie naj­słab­sza.

Ciut dłużej. Fizyczną rze­czy­wi­sto­ścią rządzą cztery siły: gra­wi­ta­cja, elek­tro­ma­gne­tyzm, oddzia­ły­wa­nie słabe oraz oddzia­ły­wa­nie silne. W skali makro­sko­po­wej zna­cze­nie mają jedynie dwa pierwsze, czego doświad­czamy na każdym kroku. Ude­rze­nie pioruna czy zabawa z magnesem neo­dy­mo­wym szybko prze­ko­nują nas o poten­cjale pola elek­tro­ma­gne­tycz­nego. Z kolei codzienny wysiłek konieczny do zwle­cze­nia się z łóżka, przy­po­mina nam o nie­kwe­stio­no­wa­nym pano­wa­niu gra­wi­ta­cji. Oddzia­ły­wa­nie słabe (na którym nie będziemy się skupiać w tym tekście) oraz oddzia­ły­wa­nie silne to również nie­zbędne skład­niki przyrody, odpo­wia­da­jące kolejno za rozpady jądrowe oraz za zle­pia­nie cząstek wewnątrz jądra ato­mo­wego. Więk­szość ludzi nie zdaje sobie jednak sprawy z ich ist­nie­nia, z uwagi na eks­tre­mal­nie krótki zasięg dzia­ła­nia. Nośniki tych oddzia­ły­wań nie potrafią przebyć drogi dłuższej od biliar­do­wych części metra, co w praktyce oznacza nie­wy­ściu­bia­nie nosa poza obszar większy od średnicy jądra atomu.

Mimo absur­dal­nie wątłych granic pano­wa­nia, oddzia­ły­wa­nie silne – jak sama nazwa wskazuje – imponuje swoją mocą. Ocenia się, że “klej” spa­ja­jący cząstki w centrum atomu jest około sto­krot­nie solid­niej­szy od tego co zapewnia bliski nam wszyst­kim elek­tro­ma­gne­tyzm. To pro­por­cja, z której warto zdawać sobie sprawę. Zauważ, że protony posia­dają zawsze dodatni ładunek elek­tryczny, co powinno pro­wa­dzić do ich wza­jem­nego odpy­cha­nia. Tylko dzięki temu, że oddzia­ły­wa­nie silne jest wie­lo­krot­nie moc­niej­sze, nukleony pozo­stają wtulone w siebie gwa­ran­tu­jąc sta­bil­ność budu­ją­cych nas atomów. Ten drobny z pozoru niuans, pozwolił więc powstać materii w znanej nam formie.

Elektromagnetyzm jest silniejszy od siły grawitacji

Jakie miejsce zajmuje w tej hie­rar­chii siła gra­wi­ta­cji? Na pewno zdajesz sobie sprawę, iż wszech­obecne oddzia­ły­wa­nie gra­wi­ta­cyjne kieruje ruchem planet, gwiazd, a nawet całych galaktyk i grup galaktyk. To praw­dziwy kosmiczny dyrygent, toteż oskar­że­nie go o słabość, może brzmieć nie­do­rzecz­nie. A jednak, naj­bliż­sza nam siła nie ma w ogóle startu w tej rywa­li­za­cji. Aby w ogóle porównać gra­wi­ta­cję z elek­tro­ma­gne­ty­zmem i uzmy­sło­wić sobie jej nie­sły­chaną słabość trzeba uciec się do liczb olbrzy­mich nawet jak na stan­dardy astro­no­mii. Zależnie od sza­cun­ków, odpy­cha­nie dwóch elek­trycz­nie nała­do­wa­nych ciał jest od sek­sty­liona (1036) do sep­ty­liona (1042) razy sil­niej­sze od ich przy­cią­ga­nia gra­wi­ta­cyj­nego. Mówimy o liczbie z czter­dzie­stoma dwoma zerami! Tak bardzo nale­ża­łoby pod­krę­cić gra­wi­ta­cję aby nagle zrównała się ona z elek­tro­ma­gne­ty­zmem. W ten sposób nie­wielki magnesik przy­cią­ga­jący pinezkę jest w stanie prze­zwy­cię­żyć siłę ciążenia całej planety.

Jeśli pamię­tasz coś z ogólnej teorii względ­no­ści, pewnie koja­rzysz metaforę przed­sta­wia­jącą przy­cią­ga­nie gra­wi­ta­cyjne jako wynik ugięcia płótna cza­so­prze­strzen­nego wskutek obec­no­ści masy. Patrząc na barwne ilu­stra­cje obra­zu­jące ten efekt, łatwo dojść do wniosku, że ta nie­wi­dzialna sieć musi być pla­styczna i łatwa do odkształ­ca­nia. Nic bardziej mylnego. Ein­ste­inow­ską cza­so­prze­strzeń cechuje ogromna sztyw­ność – nie­chęt­nie ulega defor­ma­cji i potrzeba obiektów o mon­stru­al­nych gaba­ry­tach aby dostrzec wyraźne efekty. Oddzia­ły­wa­nie gra­wi­ta­cyjne poje­dyn­czej cząstki ele­men­tar­nej czy nawet całego atomu jest tak śmiesz­nie małe, że z czystym sumie­niem można je igno­ro­wać.

Jednak pomimo tej zawsty­dza­ją­cej słabości, nikt nie zaprze­czy, że gra­wi­ta­cja radzi sobie całkiem dobrze i bez kom­plek­sów kształ­tuje wszech­świat. W jaki sposób coś tak lichego posiada tak prze­możne wpływy? Oddzia­ły­wa­nia jądrowe mają zbyt krótki zasięg aby stanowić kon­ku­ren­cję, ale dlaczego pełnej hege­mo­nii nie zdobył elek­tro­ma­gne­tyzm? Kamie­niem u szyi tego ostat­niego jest wystę­po­wa­nie róż­no­imien­nych ładunków elek­trycz­nych. Kiedy jabłko spada na ziemię, elek­tro­ma­gne­tyzm nie ma nic do gadania, bowiem atomy budujące materię owocu oraz planety pozo­stają elek­trycz­nie obojętne. Gra­wi­ta­cja nato­miast, według współ­cze­snej wiedzy posiada tylko jeden “ładunek”. Każde zwięk­sze­nie masy danego ciała, prowadzi wyłącz­nie do wzmoc­nie­nia jego przy­cią­ga­nia gra­wi­ta­cyj­nego.

Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.