Archive for Octombrie 2010

Istoria Universului pe intelesul tuturor (2)   Leave a comment

In partea a doua trecem in revista istoria timpurie a Universului, Marea Explozie a creat particulele subatomice, unele cu masa si energie, alte fara masa (energie pura, precum fotonii). Universul arata ca o ceata extrem de fina si fierbinte, dar odata cu racirea acestuia (minutul 1 !) apar primele elemente chimice Hidrogenul si Heliul (H reprezinta aprox. 75 % din masa (barionica) Universului iar He reprezinta 23% !).
In ceata priomordiala apar neomogenitati, iar zonele mai dense incep un proces de concretie datorat gravitatiei. Astfel au aparut (si continua sa apara !) stelele, uriase reactoare de gaz care transforma prin fuziune Hidrogenul in Heliu.

Modelul Big Bang a primit (inca) o dovada extraordinara prin fotografierea imaginii Universului la aproape 13 miliarde de ani-lumina obtinuta de o sonda NASA in 2003 (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe=WMAP). Iata detaliile stiintifice confirmate de acest instrument celest – inca un functiune:
„Vârsta universului este de 13,75 ± 0,11 miliarde de ani. Viteza actuală de expansiune a universului este de 70,5 ± 1,3 km/s. Conținutul universului este de 4,56% ± 0,15% materie (barionică) obișnuită; 22,8% ± 1,3% materie întunecată rece (CDM) care nu emite și nu absoarbe lumină și 72,6% ± 1,5% energie întunecată de forma unei constante cosmologice care accelerează expansiunea universului. Mai puțin de 1% din conținutul universului este format din neutrini, dar măsurătorile WMAP au descoperit în 2008 pentru prima oară că datele indică existența unui fundal cosmic de neutrini, cu un număr efectiv de tipuri de neutrini de 4,4 ± 1,5, corespunzator cu cifra așteptată de 3,06.”

Dupa epuizarea hidrogenului, stele colapseaza si sunt create elementele chimice grele (din care sunt constituite si fiintele, de aici si metafora obiectiva ca suntem praf de stele) raspandite in Univers prin explozii ale unora dintre acestea. Apoi procesul de creare a noi stele este reluat din „cenusa” celor distruse.
In procesul de crearea a stelelor, la periferie se formeaza planetele- iar (in principal) raportul dintre distanta pana la stea si nivelul radiatiei acesteia determina conditiile climatice ale fiecarei planete.

Planeta noastra a trecut prin etapa de formare incandescenta (datorata atat energiei de frecare produsa de concretia gravitationala cat si din bombardamentul cu comete si meteoriti) si s-a racit pana la temperatura necesara condensarii apei – premiza obligatorie a aparitiei vietii in forma pe care o cunoastem astazi.

Posted 31 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , ,

Istoria Universului pe intelesul tuturor (1)   Leave a comment

Sa vedem acum un serial stiintific privind istoria Universului, realizatorul find jurnalistul Peter Hadfield, fost reporter la New Scientist. Povestea este spusa cam in graba, condensand mari teme stiintifice, prezentarea este facila, nu ridica probleme de intelegere. Filmul doreste sa zugraveasca doar imaginea de ansamblu, pentru detalii vom vedea mai tarziu alte clipuri.

In primul episod vom vedea cum s-a trecut la teoria heliocentrica, cum au fost deosebite stelele de planete, cum s-au masurat distantele pana la stele cu ajutorul clasicei triangulatii (se invata in clasa 7-a parca), cum au descoperit primele corpuri dincolo de galaxia noastra, cum s-au calculat vitezele si directiile de deplasare ale galaxiilor.

Posted 30 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , ,

Leuchtenbergia principis W.J. Hooker 1848   Leave a comment

AREAL
Leuchtenbergia principis este membra unica a unui gen monotipic si.. atipic cactusilor, semanand mai mult cu o agava (popular, chiar asa este numita, cactusul-agava); Acest aspect este motivat de ratiuni de camuflaj, planta crescand in zone dominate de Yucca si Agave lechuguilla (planta toxica pentru ierbivore);
Aceasta specie se dezvolta pe terenuri calcaroase in zone din centrul si nordul Mexicului, de la Chihuahua la San Luis Potosi, dar şi în Coahuila, Zacatecas, Guanahuato şi Hidalgo.
Datorita scaderii populatiilor din natura, in 1992 a fost trecuta in CITES Apendix I, dar 4 ani mai tarziu a fost „degradata” in CITES Apendix II (unde sunt toate speciile de cactusi) datorita unor estimari mai optimiste privind dimensiunea populatiilor din habitatele naturale.

DESCRIERE
Planta atinge 20-30 cm in diametru si pana la 70-80 cm inaltime.
Florile galbene, mari, rasar din areola mamilelor tinere de primavara pana toamna, fructul este fusiform de aprox. 3 cm, dupa maturizare si deshidratare se deschide lasand sa cada seminte maro-inchis de aprox 4 mm.
Radacina este pivotanta si lunga, tinzand sa se tuberizeze la maturitate.
Spinii lungi de pana la 5cm, papiracei, sunt plasati in varful mamilelor de sectiune triunghiulara, de culoare verde-albastru cu margini care se inrosesc la soare, si care pot atinge pana la 15 cm.

CULTURA
Expunere in plin soare.
Mamilele bazale se usuca cu trecerea timpului, rezultand o tulpina lemnificata – avand in vedere si radacina tuberizata, planta capata un aspect de arbust caudiciform.
Crestere lenta, la maturitate apar uneori lastari bazali.
Udare moderata, sol drenat cu adaos usor de humus. S-a remarcat ca totusi necesita o umiditate mai mare decat alte plante desertice, altfel varful mamilelor superioare si cele de la baza incep sa se usuce.
Semintele germineaza bine, dar dezvoltarea plantulelor este lenta.
Temperatura optima de iernare 10C, cu sol complet uscat rezista si la temperaturi negative.

VARIETATI SI HIBRIZI
Este probabil inrudita cu genul Ferocactus, cu care hibridizeaza mai frecvent, dar si cu specii de Thelocactus (× Thelobergia Hirao) şi Stenocactus/Echinofossulocactus (× Echinobergia Mottram ). Hibrizii rezultati sunt sterili. Iata cei mai cunoscuti hibrizi cu specii de Ferocactus:
• × Ferobergia „Gil Tegelberg” (Leuchtenbergia principis × Ferocactus acanthodes)
• × Ferobergia ‘Eizan’ ( Ferocactus histrix × Leuchtenbergia principis )
• × Ferobergia ‘Kosyu-Gyoku’ ( Leuchtenbergia principis × Ferocactus wislizenii var. herrerae )
• × Ferobergia ‘Violet’ ( Leuchtenbergia principis × Ferocactus fordii )
• × Ferobergia ‘Rody’ ( Leuchtenbergia principis × Ferocactus gracilis )

Foto: L. principis x F. fordii

Sunt mentionate si cateva varietati/forme ale speciei – dar nu sunt recunoscute oficial: L. principis var. minima, L. principis var. trachythele. Exista de asemenea si forme „monstruoase” – L. principis f. monstrosa.
L. principis var. trachythele apare in ofertele de seminte ale mai multor producatori consacrati, cum sunt Koehres si Piltz. Epiderma acestei varietati prezinta asperitati precum glaspapirul si de aceea pare albicioasa. Cele mai relevante fotografii ale acestei varietati sunt cele ale lui Juergen Menzel, le gasiti AICI si AICI.

ISTORIE BOTANICA
Leuchtenbergia principis era cultivată în Europa cu cel putin doi ani inainte de descrierea ei oficiala efectuata de Hooker. La puţin timp după descrierea lui Hooker, a cam dispărut pentru o perioadă, iar mai târziu a devenit chiar o specie rară în Europa. De la începutul secolului XX a revenit in atentia colectionarilor şi a devenit foarte răspândită in colectii, ceea ce a făcut-o să devină mai rară în Mexic.
William Jackson Hooker a fost primul care a descris oficial această plantă. Probabil, el preluase numele de Leuchtenbergia principis de la Friedrich Ernst Ludwig von Fischer, care din 1823 până în 1850 a fost Directorul Grădinii Botanice din Sankt Petersburg. In lucrarea „Cactaceae” de Schumann (1898) această specie este mentionata ca Leuchtenbergia Fisch. et Hook.
În ceea ce priveşte originea denumirii, Hooker mentioneaza că planta a fost denumită de Fischer în Grădina Botanica din Sankt Petersburg în onoarea prinţului Eugene-Rose de Beauharnais, căruia in 1817 i-a fost atribuit titlul de Conte de Leuchtenberg (Leuchtenberg – oras istoric in Bavaria/Germania).
În baza informaţiilor actuale, este mai probabil că Fischer să fi numit planta în onoarea Contelui Maximilian de Beauharnais, al treilea Conte de la Leuchtenberg şi Prinţul Veneţiei (la 2 iulie 1839 se căsătorise la Sankt Petersburg cu Prinţesa Maria Nikolajevna Romanova (1819-1876) prima-nascuta a Ţarului Nicolae I) – care trăise exclusiv acolo şi mai târziu primise titlul de Prinţ Romanov (principis= principelui).
Nici în momentul de faţă nu se cunosc atestări scrise ale lui Friedrich Ernt Ludwig von Fischer privind adevarata origine a numelui plantei, dar aceasta este varianta cea mai probabila.

Posted 29 Octombrie 2010 by Liviutz in Cactusi

Tagged with , , , ,

Mecanica cuantica pe intelesul tuturor (6)   1 comment

Acum e acum, urmeaza partea a 6 a, sa vedem daca puteti crede asta: Quantum Entanglement=inseparabilitatea cuantică, o trăsătură a microcosmosului despre care unii fizicieni spun că încalcă regulile teoriei relativităţii !

Am vazut din lectia anterioara ca miscarea unei perechi de particule nu poate fi descrisa decat ca o functie de unda compusa. Asta pentru ca cele doua particule reactioneaza simultan la o actiune exercitata asupra uneia dintre ele si proprietatile uneia depinde de ale celeilalte!
Bun, este credibil pentru 2 particule care orbiteaza atomul, numai ca aceasta proprietate se pastreaza si la orice distanta ar separa perechea de particule (experimental s-a ajuns la peste 100 km) !
Acest fenomen straniu este numai bun pentru aplicatii SF precum computerele cuantice, criptografia cuantică sau teleportarea cuantică !

Concluzie: Suntem obisnuiti sa privim lumea ca fiind construita din spatii continue, timp continuu, forte care actioneaza continuu, obiecte continue, unde continue. Aceasta este doar o aparenta, lumea este de fapt construita din mici „caramizi” cu caracteristici discrete, fixe. Spatiul, timpul, energia, momentul cinetic al particulelor, etc – toate au valori discrete, pe care a inceput sa ni le dezvaluie MECANICA CUANTICA ! Se poate face o paralela cu lumea virtuala din Matrix: The One vedea aceasta lume ca o insiruire de cifre, si astfel avea control asupra ei, pe cand ceilalti vedeau doar aparentele si trebuiau sa se supuna ei. Cunoasterea adusa de mecanica cuantica in trecut si in viitor ne va oferi putere si noi parghii de control asupra Universului inconjurator.

Posted 28 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with ,

Mecanica cuantica pe intelesul tuturor (5)   Leave a comment

Am vazut anterior ca ecuaţia lui Schrödinger ne oferă o descriere a miscarii unei particule fundamentale cu ajutorul unei „funcţii de undă„. In mod diferit fata de mecanica clasica, pentru a descrie miscarea unei perechi de particule avem nevoie de o functie de unda combinata, pentru ca nu se poate stabili care este particula 1 si care numarul 2 !

Rezultanta compunerii este fie o unda simetrica (prin adunarea celor doua unde corespunzatoare celor doua particule) fie o unda antisimetrica (in cazul diferentei intre cele doua).  S-a observat ca particulele din categoria fermionilor ( electronii, protonii, neutronii si quarcii) respecta functia antisimetrica iar cealalta categorie (bosonii) pe cea simetrica.

Daca formula antisimetrica se aplica unei perechi de electroni identici ca stare cuantica (orbital, spin) atunci cele doua unde ar da o rezultanta nula = no electrons ! Explicatia saradei rezida in faptul ca electronii (ca si celelate particule)  nu sunt identici, difera in functie de anumite caracteristici, cea mai importanta fiind sensul de rotatie = spin-ul ! Consecinta a fost descrisa ca Principiul Excluziunii de catre fizicianul austriac Wolfgang Pauli: doi şi numai doi electroni pot ocupa acelaşi orbital într-un atom, având obligatoriu valori diferite (şi opuse) ale spinului. Ceilalţi electroni din structura atomului trebuie să ocupe orbitalurile de energii superioare.

Cealalta categorie de particule (bosonii =fotonii, gluonii şi particulele inca teoretice – gravitonii) nu sunt afectate de Principiul excluziunii pentru ca au o functie de unda simetrica, si in consecinta „se pot ingramadi” in numar mare pe orbitalul cu cea mai mica energie.  In plus, bosonii au spin intreg (0, 1, 2, etc) iar cealalta categorie (fermionii) au spin fractionar (1/2, 3/2, 5/2, etc).
Una din consecintele practice ale Principiului excluziunii este ca putem genera „jeturi” de fotoni cu aceeasi stare cuantica in cadrul aplicatiilor laser.

Posted 28 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with ,

Mecanica cuantica pe intelesul tuturor (4)   Leave a comment

In partea a 4-a vom vedea cum principiul incertitudinii explica modelul atomului de hidrogen precum si spectrele de emisie si de absorbtie ale elementelor chimice.

Rezultatul contributiilor matematice anterioare este modelul cuantic al atomului de hidrogen. Adică un nucleu masiv de dimensiuni mici înconjurat de un „nor” de dimensiuni apreciabile care reprezintă traiectoriile probabile ale electronului (=orbitalul).
Dacă realizam un grafic care descrie probabilitatea de a găsi electronul în functie de distanta fata de nucleu, constatăm că pe măsură ce ne depărtăm de nucleu, la început probabilitatea creşte odată cu expansiunea zonei respective pana la o valoare maximă care este chiar raza primei orbite rezultate din modelul atomului al lui Bohr.
Pe de alta parte, atomul nu este mereu in starea energetica (cuantica) minima, aceste stari fiind definite de numarul cuantic natural „n„.
Un electron aflat pe cel mai de jos nivel energetic (n=1) într-un atom poate sa intre în contact şi să absoarbă energia unui foton, primind astfel energie suficientă pentru a sări pe următorul nivel (n=2). Iar în cadrul procesului invers electronul revine pe nivelul energetic anterior, proces însoţit de eliberarea unui foton. Culoarea (lungimea de unda) fotonului depinde de diferenţa de energie dintre cele două orbitaluri. Aceasta este explicatia liniilor spectrale de absorbtie caracteristice fiecarui element chimic ! Atomii unui element chimic absorb toţi fotonii care le permit electronilor lor să efectueze salturi între orbitali ! Când acei electroni revin pe nivelurile energetice de bază, apar liniile spectrale ale spectrului de emisie, linii corespunzătoare diferenţelor energetice între orbitalii caracteristici acelui element.

Posted 27 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with ,

Mecanica cuantica pe intelesul tuturor (3)   Leave a comment

Daca stati in picioare trebuie sa va asezati, caci in partea a 3-a vom afla cum particulele subatomice exista si.. nu prea !

Cel care a facut un pas mai departe a fost Werner Heisenberg, celebru fizician german, laureat al Premiului Nobel pentru Fizica in 1932, conducator al programului nuclear al Germaniei naziste. Incercand sa răspunda la întrebarea „Cum măsurăm poziția unui electron în jurul unui nucleu?” el a formulat Principiul Incertitudinii: „Pe măsură ce determinăm mai precis poziţia unui electron, precizia de determinare a vitezei sale scade – şi viceversa.” Aceasta inseamna ca la nivel atomic, universul fizic nu există într-o formă deterministă cu care suntem obisnuiti in lumea macroscopica — el există ca o colectie de probabilităti, de pilda, traseul exact al unui foton nu va putea fi niciodata calculat 100% precis, indiferent cat de puternic ar fi instrumentul de masurare.
Einstein nu a fost de acord cu Principiul Incertitudinii si a rostit celebra fraza: „Dumnezeu nu joaca zaruri cu Universul.” A primit si replica de la profesorul Niels Bohr: „Einstein, nu-i spune tu lui Dumnezeu ce să facă !
Pe de alta parte, Niels Bohr însuși a recunoscut că mecanica cuantică și principiul incertitudinii sunt contraintuitive când a afirmat: „Cine nu e socat de teoria cuantică nu a înteles nici un cuvânt din ea.”

Iata concluzia socanta: particulele subatomice pot dispărea pentru a reapărea într-o altă poziţie orbitala. Şi pot face asta fără a exista în spaţiul dintre cele două puncte. Un electron poate călători dintr-un loc în altul parcurgând toate orbitele posibile simultan. Şi, încă mai şocant, aceste particule pot apărea din nimic, pentru a exista pentru un timp foarte scurt şi a dispărea, la fel, în neant. Este ca si cum ar vibra intr-un Univers multidimensional din care noi nu percepem decat 4 dimensiuni (Universul are 13 dimensiuni conform ultimelor teorii stiintifice)- disparand si reaparand ca din neant !
Toate aceste manifestări uimitoare fac ca descrierea particulelor subatomice să fie extrem de dificilă şi inexactă, dar EXISTENTA însăşi este inexactă la această scară cuantică !

Plecand de la ideea lui Louis de Broglie privind caracterul de unda al electronilor, fizicianul austriac Erwin Schrödinger a stabilit formula matematica („functia de unda„) care descrie miscarea electronilor TUTUROR elementelor chimice ! Si astfel a fost ridicat inca unul din valurile misterioase ale Universului.

Posted 26 Octombrie 2010 by Liviutz in Stiinta

Tagged with ,