| TEORIE | POPIS |
| elektronová teorie | H.A.Lorentz; představuje vzájemné působení elektromagnetického pole a částic s nábojem, které pak přizpůsobil Maxwellově teorii. Na základě této teorie Lorentz teoreticky vysvětlil vliv magnetického pole na štěpení spektrálních čar atomů, jev, který experimentálně objevil jeho žák Zeeman |
| elektroslabá teorie | teorie sjednocující elektrmagnetickou a slabou jadernou sílu do elektroslabé síly |
| fundamentální teorie | A.Eddington, 1944; nejzákladnější fyzikální teorie, která by vysvětlila hodnoty přírodních konstant pomocí důmyslných manipulací s čísly |
| gravitační teorie | viz zde 'gravitační zákon' |
| Harlova-Hawkingova teorie | S.Hawking, James Hartle; jedná se o spekulativní teorii, popisující kvantový "počáte" času ve Velkém třesku; matematické schéma kombinuje Einsteinův čas a prostor se zákony kvantové fyziky; základním kamenem H.-H. teorie je existence imaginárního času (rozuměj imaginární jako pojem matematiky 'i') |
| teorie chaotické inflace | A.Linde; upravuje klasickou inflační teorii vesmíru (volné části mezi prostory, viz zde teorie inflace vesmíru); předpokládá chaotický počáteční stav hmoty s různými fluktuacemi falešného vakua (jakási vakuová pěna); znamená to teoretický vznik několika paralelních vesmírů, z každé jedné bubliny této pěny; nedosáhne-li jisté kritické hodnoty pak nezapočne inflace prostoru ale při jejím dosažení poté dochází k již popsané inflaci, tedy rozpínání; v této teorii je nahrazen model jednoho vesmíru větším množstvím vesmírů, který každý mohl vzniknou při dosažení kritické hranice rozpínání; tzn. náš vesmír je jen jeden z možných vesmírů; předvídá-li klasická inflace řadu proluk ve vesmíru (které jsou pozorovány: nehomogenita v rozložení zářící hmoty ve vesmíru, nehomogenní rozložení kup a nadkup galaxií a proluky mezi nimi - pak je tedy tento rozměr stále malý k pozorování nehomogenit) pak tato teorie tyto proluky lade do vyššího měřítka, proluky se nacházejí mezi jednotlivými vesmíry |
| teorie inflace vesmíru | A.Guth; samotný výraz inflace zde představuje fázový přechod falešného vakua a jedná se o jednu z etap vývoje velice ranného vesmíru; takové podmínky nelze navodit nikde na Zemi (laboratoře) a ani nikde vesmíru už takové podmínky neexistují; při prvotním překotném rozpínání vesmíru by podle teorie měly vzniknout jisté proluky, což se neshoduje s pozorováním (viz zde chaotická inflace) |
| inflační kosmologie | kosmologická teorie začleňující do raného vesmíru kratičké, ale extrémně silné rozfouknutí prostoru |
| jednotná (unitární) teorie GUT (grand unification theory) |
snaha matematicky popsat tři známé síly (bez gravitace) ve vesmíru: QCD, což je silná jaderná interakce spolu s interakcí elektroslabou (zahrnuje elektromagnetickou a slabou interakci); tato matematická rovnice by byla možná pouze při teplotě asi 1027 Kelvinů; tato teorie předpokládá existenci hypotetických částic axionů (viz též skrytá hmota), které zprostředkují tuto vnitřní symetrii mezi kvarky a leptony, jež se projeví skutečnou (pozorovatelnou) symetrií při dostatečně vysokých teplotách, tzn. že kvarky se mohou měnit v leptony a naopak; takovým důsledkem je však i možnost samovolného rozpadu protonu na leptony a fotony, což je v rozporu s pozorováním, které předvídá životnost protonu vyšší než 1032 let |
| kalibrační teorie | H.Weyl; skupina teorií pole, která se studuje jako možná teorie slabých, elektromagnetických a silných interakcí; takové teorie jsou invariantní při transformacích symetrie, která závisí na poloze v prostoročasu; název k.t. je ekvivalentem termínu cejchovací teorie (z ang. gauge = cejch, míra a termín je používán především z historického důvodu) |
| Kaluzova-Kleinova teorie | vysvětluje vícedimenzionální prostor; dimenzionalita (minimálně tedy pátý rozměr prostoru) musí být nedemokratická: další rozměry
mohou existovat, ale musí být malé a neměnné, aby neměnily charakter světa; čtvrtý prostorový rozměr by měl být stočen (jako kruhový
rozměr brčka) s obvodem 8.10-31 cm sjednotila síly gravitace a elektromagnetismu a obě vysvětlila pomocí zakřiveného prostoru - krok k 'Velké sjednocené teorii' (viz zde); tato teorie však neposkytla žádné nové předpovědi jevů, které by bylo možno ověřit pokusem a tak zůstala (prozatím) na okraji fundovaného výzkumu |
| korpuskulární teorie světla | I.Newton; vykládala světelný paprsek jako proud volně letících hmotných částic; světlu různých barev odpovídaly částice různé velikosti; poprvé byla přednesena r. 1675 před Královskou společností v Londýně; touto teorií se Newtonovi podařilo s geniálním důvtipem vysvětlit většinu tehdy známých vlastností světla, jako je odraz, lom ad. |
| kvatnová teorie (absolutně černé těleso) |
rozdělení energie ve spektru na jednotlivé vlnové délky, tedy průběh monochromatického vyzařování
Eλ se s pomocí klasické fyziky nepodařilo vysvětlit a tuto otázku
vyřešil až Max Planck na základě kvantové teorie: těleso může vyzařovat nebo pohlcovat energii jen v celistvých
násobcích kvanta ε = hƒ, kde ƒ je kmitočet a h je Planckova konstanta,
h = 6,625 x 10-34 Js; na základě kvantové teorie odvodil Planck pro monochromatické
vyzařování absolutně černého tělesa vztah: Eλ = (1/λ5) x [(hc2) / e(hc) / (k λ T) - 1] kde c je rychlost světla a k je Boltzmannova konstanta |
| teorie kvantové chromodynamiky QCD (quantum chromodymanic) |
teorie vysvětlující silnou jadernou interakci; mezi kvarky (z nichž jsou složeny hadrony) musí též existovat výměnné částice, zprostředkující interakci při níž se mění barva kvarků; tato výměnná částice dostala název gluon |
| teorie kvantové elektrodynamiky QED (quantum electrodymanic) |
teorie vysvětlující elmg. interakce v kvatnových pojmech; tato teorie dosáhla ve 40. letech obrovské úspěšnosti a posloužila jako předloha pro vybudování teorie silné jaderné interakce - QCD (viz zde) |
| M-teorie | v současnosti neúplná teorie sjednocující všech pět verzí strunové teorie; plně kvantověmechanická teorie všech sil a hmoty viz teorie superstrun (zde) |
| obecná teorie relativity | A.Einstein; jedná se fakticky o vylepšenou gravitační teorii (viz zde) od I. Newtona, do které je navíc zavedeno, že hmotnost tělesa způsobuje deformaci prostoru; předvídá zpomalování všech dějů v silnějším gravitačním poli a při vysokých rychlostech (blízké rychlosti světla) - tzv. dilatace času; světlo i jakékoliv jiné elektromagnetické záření procházející kolem hmotného objektu bude ohýbáno působením gravitace onoho objektu - A.Einstein předpověděl tento ohyb na 1,75'' a měřením při zatmění Slunce byla jeho předpověď potvrzena výsledkem 1,61'' ± 0,45'' |
| teorie paralelních vesmírů | interpretace kvantové mechaniky, ve které jsou všechny možnosti představované pravděpodobnostní vlnou realizovány v oddělených vesmírech |
| poruchová teorie | E.Schrödinger; metoda pro výpočet vlastních hodnot samosdružených operátorů; v rámci kvantové teorie se obvykle využívá při výpočtu přípustných energií systému v případech, kdy není možno najít přesné řešení odpovídající stacionární Schrödingerovy rovnice |
| sjednocená teorie | jakákoli teorie, jež popisuje všechny čtyři interakce a veškerou hmotu v rámci jediného systému |
| teorie smyčkové kvantové gravitace (loop quantum gravity) |
též kvantová geometrie nabízí řešení kvantové gravitace: kvantuje gravitci samostatně, aniž by se zabývala problémem sjednocení |
| speciální teorie relativity | A.Einstein; základem je postulát, že rychlost světla ve vakuu je konstantní a nezávislá na tom,
ve které inerciální soustavě je měřena, čímž byl pozměněn klasický vzorec o skládání rychlostí (tzn., že
součet dvou rychlostí nikdy nebude vyšší než je rychlost světla); odchylky od klasického vztahu jsou však patrné
až u vyšších rychlostí, které jsou srovnatelné právě s rychlostí světla; obecně jsou známé tři důsledky s.t.r.:
|
| teorie superstrun též M-teorie |
podle této teorie je každý bod našeho normálního prostoru "poskládaný" v šesti dimenzích v měřítkách 1018
krát menších než je atomové jádro a kde jsou částice reprezentovány vibrujícími smyčkami strun; M-teorie pracuje s 11i dimenzemi:
jedna makroskopická časová dimenze, tři makroskopické prostorové dimenze a sedm svinutých prostorových dimenzí, z nichž každá má
průměr řádu 10-33 cm; jeden z těchto dodatečných rozměrů by mohl vysvětlit elektrodynamiku v
Kaluzově-Kleinově teorii a ostatní zase slabou a silnou jadernou interakci postulována r. 1984; nové fyzikální paradigma, z nějž vyplývaly gravitační vlny a částice gravitony - to vše snad povede i k jednotné fyzikální teorii; částice byly v raném vesmíru lineární nitě, struny, které se následnou kompaktifikací smrštily do podoby, že je dnes vnímáme jako hmotné body; vysvětlení teorie: super - nejvyšší stupeň symetrie; struny - proto, že ony částice - struny - neustále kmitají; lze uvažovat o strunách se dvěmi konci, tak si ji představujeme v realitě - lineární struny a také struny uzavřené do sebe - strunové smyčky; pokus o popsání všech interakcí, resp. veškeré fyzikální děje v přírodě lze popsat šesti základními přeměnami: rozpad jedné lineární struny na dvě, zaškrecení jedné smyčky a její rozpad na dvě (z důvodu supersymetrie lze i reverzně: sloučením dvou vznik jedné lineární struny a splynutím dvou smyček vznik jedné strunové smyčky), dále smíšený přechod: ze dvou lineárních strun vznikne jedna smyčka a jedna lineární struna a opět reverzně z páru smyčka a lineární struna vznikají dvě lineární struny nesmírně obtížná matematická záležitost - zdálo se, že tudy vede cesta k úplné teorii všeho (spojila gravitaci s ostatními silami, ačkoli zde zcela dobře 'nefunguje' kvantování prostoročasu); viz TOE scénář bránových světů - možnost v rámci M teorie, že naše tři prostorové rozměry jsou trojbránou |
| teorie twistorů | R.Penrose; přípustný postup, jakým lze geometricky popsat vakuum a částice v něm - v takových geometriích vystupují
v hlavních rolích překroucený časoprostor a jeho zakřivené zlomky, které vnímáme jako částice samotná teorie není ještě úplná; Penrose se snaží jedinou teorií vysvětlit úplně vše: jak nepatrné částice, tak nezměrné prázdné prostory uvnitř pevného předmětu |
| teorie ustáleného stavu TSS (theory steady-state) |
teorie snažící se zachovat statické (časově neměnné) řešení rovnic pro vesmír; nevyvrací prostorový vývoj (rozpínání), ale snaží se zachovat vesmír časově věčný - popírá časový počátek vesmíru; vesmír se prostorově rozpíná, ale hustota hmoty se v něm nemění, neboť vzniká hmota z ničeho, a to tempem 1 vodíkový atom na 1m3 za 5 miliard let a takový nepatrný přírůstek nelze ani potvrdit ani vyvrátit; tato teorie vychází vstříc i intuici každého člověka - kdyby měl vesmír svůj počátek, co by bylo před ním? |
| teorie velkého sjednocení | teorie sjednocující elektromagnetickou, silnou a slabou interakci; teorie tvrdí, že při extrémních teplotách
v čase 10-36 s po velkém třesku (tedy po inflaci vesmíru) byly elektrické i jaderné
vazby stejně silné; později, jak se vesmír ochlazoval, tyto síly se začaly odlišovat účel (či úkol) této teorie je vysvětlit všechny síly ve vesmíru |
| teorie velkého třesku Big Bang |
teorie vyplynula z možnosti vysvětlit vznik těžších chemických prvků; ke slučování nukleonů v atomová jádra je potřeba velkých tlaků a teplot, tedy obrovslé množství energie. Na základě červeného posuvu usuzujeme, že se vesmír rozpíná (tedy snižuje se hustota a teplota), půjdeme-li proti času, resp. bude-li se vesmír smršťovat (tedy růst hustota a teplota) dosteneme se do momentu, kdy byl vesmír suprahustý a supražhavý - tedy snad vhodné podmínky ke vzniku těžších prvků, než je helium. Teorie o vzniku těžších prvků se sice neujala, i v těchto extrémních podmínkách mohlo vzniknout maximálně lithium, ale teorie o maximálním smrštění vesmíru byla přijata; ačkoli nám termín velký třesk navozuje pocit jakéhosi výbuchu, jedná se pouze a jen o fyzikální pojem který se lépe nazývá singularita; jedná se o falešné vakuum s vysokou energií |
| vlnová teorie světla | Ch.Huygens; podle této (překonané) teorie je světlo vlněním jemné látky, zvanou éter |
| teorie všeho TOE (theory of everthing) |
hypotetická teorie sjednocující všechny druhy interakcí: silná jaderná, slabá jaderná, elektromagnetická a gravitační snaha o sjednocení všech zákonů přírody do jediného výroku, jímž se odhalí nevyhnutelnost všho co bylo, je a co se má stát ve fyzikálním světě |
| Yangova-Millsova teorie | rozšíření teorie Maxwellova pole - popisuje vzájemné působení mezi slabou a silnou interakcí |
| ZÁKON | POPIS |
| Braggův zákon | 1912, L. a W. Bragg; zákon difrakce paprsků X; objev B.z. odhalil tajemství stavby krystalů - podoba výsledných interferenčních vzorců závisí na vzájemné vzdálenosti atomů v krystalu a vlnové délce použitých paprsků X |
| gravitační zákon | 1687, I.Newton; gravitace je přímo úměrná hmotnostem zkoumaných objektů a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzájemné vzdálenosti |
| Charlesův zákon | 1787, J.A.Charles; popisuje vztah mezi objemem plynu a jeho teplotou stejný objem jakýchkoliv dvou různých plynů jsou umístěny v balóncích, které zahřejeme nebo ochladíme a ony poté stejně zvětší, resp. zmenší svůj objem; s každým stupněm zvyšování či snižování teploty plyny nabývají nebo ztrácejí jisté procento svého objemu z CH.z. později vzešla myšlenka a důkaz existence 'absolutní nuly' |
| Keplerovy zákony |
|
| Mooreův zákon | určuje vzrůst procesní rychlosti s časem; každé dva roky se zdvojnásobí počet tranzistorů, které mohou být uloženy v dané oblasti integrovaného obvodu |
| (tzv.) Newtonovy (pohybové) zákony | I.Newton (uveřejněny v díle Principie); jedná se o základní tři fyzikální principy, odvozené z Keplerových pozorování:
|
| periodický zákon | D.I.Mendělejev; zařazuje chemické prvky do periodické soustavy na základě počtu protonů v jádře |
| pohybové zákony | viz zde 'Newtonovy pohybové zákony' |
| Rayleighův-Jeansův zákon | jednoduchý vztah mezi hustotou energie na jednotkový interval vlnových délek a vlnovou délkou - dlouhovlnná limita Planckova rozdělovacího
zákona; hustota energie je v této limitě nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky určuje množství světla o dluhých vlnových délkách (malé množství energie), které je vydáváno horkým předmětem; pro vyšší energie však rovnice neplatí - množství světla (energie), které předmět vyzařuje na jednotlivých vlnových délkách bude tím vyšší, čím je vlnová délka kratší a v důsledku toho by předmět vyzařoval na vlnových délkách blížících se nule neomezeně velké množství vysokoenergetického světla, bez ohledu na jeho teplotu (tedy, i ledové kostky by vydávaly tolik vyokoenergetického záření - ultrafialového, rentgenového a gama - že by se vypařilo vše okolo - došlo by k tzv. ultrafialové katastrofě) |
| Stefanův zákon (Stefanův-Boltzmanův zákon) |
též viz (zde) zákon záření absolutně černého tělesa; celková energie vyzářená za jednu sekundu jedním čtverečným metrem povrchu absolutně černého tělesa závisí pouze na absolutní teplotě T povrchu; tuto závislost vyjadřuje S.z.: E = σT4; konstanta úměrnosti σ se nazývá Stefanova konstanta a její hodnota je σ = 5,67 x 10-8 Wm-2K-4 |
| zákon termodynamiky |
|
| Wienův zákon posuvu | též viz (zde) zákon záření absolutně černého tělesa; rozložením energie ve spektru absolutně černého tělesa se zabýval W.Wien a odvodil zákon, podle něhož je vlnová délka λm, na kterou připadá maximum vyzařování, nepřímo úměrná absolutní teplotě tělesa: λm = b/T, kde b je konstanta, b = 2,90 x 10-3 mK; s rostoucí teplotou se tedy vlnová délka λm posouvá k fialovému konci spektra |
| zákon zachování baryonového čísla | baryonové číslo nabývá hodnoty +1 pro baryon, hodnoty -1 pro jeho antibaryon a hodnoty 0 pro ostatní druhy částic;
jakákoliv reakce částice s antičásticí tedy vždy vyjde na hodnotu 0 - z.z.b.č.; jedná se o základní vlastnost
atomových jader; při jakémkoliv porušení by protony i neutrony zmizely z jádra a vznikly by zde částice jako
pozitron, neutrino či mezon r.1956 bylo objeveno porušení zákona zachování baryonového čísla |
| zákon zachování elektrického náboje | lze vytvořit nebo zničit dvojici částic se stejně velkým elektrickým nábojem opačného znaménka, přičemž se celkový náboj nezmění (pozn.: kdyby se náboj nezachovával, tedy zákon by neplatil, Maxwellova teorie elektřiny a megnetismu by neměla smysl) |
| zákon zachování energie | v kosmologii tento zákon neplatí: v rozpínajícím vesmíru se energie ztrácí, kdežto ve vesmíru, který se smršťuje energie přibývá; vesmír totiž nemá žádný pevný okraj, žádně stěny na které by působily určitou silou částice z obou stran; jestliže fotony při rozpínání vesmíru chladnou, tak naopak při smršťování získávájí energii a roste jejich teplota aniž by někde jinde ve vesmíru jiné fotony svou energii ztrácely - neplatí zde klasické zákony fyziky o zachování energie |
| zákon zachování leptonového čísla | celkový počet leptonů minus celkový počet antileptonů se nikdy nemění |
| zákon zachování momentu hybnosti | obecný fyzikální zákon; v izolované soustavě se celkový moment hybnosti s časem nemění moment hybnosti může mít jeden ze dvou směrů - plus, minus, které se mohou navzájem vyrušit; kromě toho však může jeden z nich vzniknout z ničeho, pokud vznikne i druhý - pak se jedná o celkový moment hybnosti: to co dostaneme, když se všechny + a - sečtou dohromady, tedy 'zachovají se' |
| zákon zachování parity | parita: částice se liší kvantovým číslem; kladná parita: při zrcadlení částice se její vlastnosti nemění - např. trojúhelník či kruh; záporná parita: při zrcadlení částice se její vlastnosti mění - např. objekty denní potřeby jako boty aj.; v silných a elektromagnetických interakcích se parita zachovává kdežto u slabé interakce se porušením parity porušuje symetrie fyzikálních zákonů; porušování parity se vyjímečně děje; viz též kombinovaná parita |
| zákon záření absolutně černého tělesa | tělesa při zvyšování teploty vysílají nejprve dlouhovlnné tepelné záření a při teplotě
520 oC je pozorováno tmavorudé zbarvení, které se zvyšováním teploty mění
od červené k oranžové, žluté a bílé, přičemž roste také intenzita záření; fyzikové se snažili zjistit závislost celkové intenzity vyzařování na teplotě tělesa a také, jak je rozložena energie vyzařování na jednotlivé vlnové délky; pokusy ukázaly, že zákony záření závisí nejen na teplotě tělesa, ale také na jeho barvě (povrchu), tedy na tom které vlnové délky těleso propouští, odráží či pohlcuje; pro zjednodušení bylo definováno "absolutně černé těleso", které beze zbytku pohlcuje záření všech vlnových délek dopadající na jeho povrch (takové těleso ve skutečnosti neexistuje); bylo zjištěno, že intenzita vyzařování závisí jen na teplotě povrchu tělesa z.z.a.č.t. je pro astronomii velice důležité: Slunce i hvězdy září přibližně stejně jako absolutně černá tělesa a můžeme tedy zákony platné pro černá tělesa aplikovat na hvězdy a použít jich tak ke stanovení povrchových teplot, k výpočtu zářivosti a poloměrů hvězd ad. souvisí: Stefanův zákon a Wienův zákon posuvu (zde) |
