Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Co wiemy o Wszechświecie?

Obejrzyj film edukacyjny, opowiadający o ewolucji Wszechświata i odpowiedz na pytania.

RyVGRdGX63BCc
Na czarnym tle ekranu pojawia się czarna migawka aparatu, złożona z kilkunastu, promieniście rozchodzących się i zakrzywionych, podłużnych elementów. Po chwili migawka zaczyna się otwierać tworząc coraz większy ciemny otwór na środku ekranu, który z czasem odsłania całe pole. Na środku pojawia się tytuł filmu, w postaci białego napisu: Co wiemy o Wszechświecie? Po chwili obraz znika a w jego miejscu, na czarnym tle widoczny jest zbliżający się jasny znak zapytania. Znak ten symbolizuje pytanie, co było przed początkiem Wszechświata? Nie było przestrzeni, materii oraz energii. Nie istniał czas. Po chwili na ekranie widoczna jest jasnoniebieska eksplozja, która symbolizuje Wielki Wybuch. Jasny obszar wybuchu rozszerza się. Po chwili wnętrze eksplozji zmienia się w jasnoniebieskie błyskawice symbolizujące promieniowanie elektromagnetyczne. Następnie pojawiają się przezroczyste bąbelki i pierwsze lekkie atomy. Atomy widoczne są w postaci niebieskich kulek symbolizujących protony z eliptycznymi orbitami elektronowymi wokół. Drugim rodzajem widocznych atomów są złożone z dwóch protonów i dwóch neutronów jądra helu, wokół których widoczne są dwie orbity elektronowe. Po chwili na ekranie pojawia się obraz przestrzeni kosmicznej. Na czarnym tle widocznych jest wiele jasnych punktów otoczonych poświatami. Są to gwiazdy i odległe galaktyki. Obraz ten symbolizuje Wszechświat w formie, jaką znamy w chwili obecnej. Wszechświat ten opisujemy przy pomocy masy, przestrzeni, energii i czasu. Po chwili na czarnym tle pojawia się jasny, sferyczny punkt w centralnej części ekranu. Wokół punktu widoczny jest rozszerzający się poziomy dysk, który symbolizuje rozszerzający się Wszechświat. Wiek Wszechświata szacowany jest na ponad trzynaście miliardów lat. Następnie, na ekranie pojawia się jasny obraz mgławicy gwiezdnej. Obraz przedstawia błękitne i jasnobrązowe, przenikające się wzajemnie obłoki. Na tle obłoków widoczne są jasne punkty symbolizujące gwiazdy. Po chwili obraz zastąpiony zostaje ilustracją przedstawiającą galaktykę spiralną. Na czarnym tle przestrzeni kosmicznej widoczny jest jasny, wirujący przeciwnie do ruchu wskazówek zegara obłok. W centrum wirującego obłoku widoczny jest jasny punkt, który stanowi centrum galaktyki. Należy zadać pytanie, skąd wiemy, że Wszechświat się rozszerza? Przez wiele lat panował pogląd, że Wszechświat jest statyczny i nieskończony. Wiedzę taką posiadamy dzięki badaniom Edwina Hubble’a. Naukowiec odkrył, że długość promieniowania elektromagnetycznego, emitowanego przez odległe galaktyki wydłuża się ku czerwieni. Sytuacja taka opisana jest poprzez efekt Dopplera, a na jej podstawie można wnioskować, że galaktyki oddalają się od siebie. Na ekranie pojawiają się dwa czarnobiałe zdjęcia. Jedno z nich przedstawia mężczyznę stojącego obok skierowanego w górę teleskopu. Drugie zdjęcie przedstawia portret Edwina Hubble’a, jako mężczyznę w wieku około czterdziestu lat, z blond włosami i charakterystyczną fajką w ustach. Następnie na tle przestrzeni kosmicznej pojawia się grafika przedstawiająca jasną spiralną galaktykę oddalającą się od zdjęcia ludzkiego oka. Skoro galaktyki oddalają się od siebie, to znaczy, że kiedyś musiały znajdować się w jednym punkcie. Na ekranie ponownie pojawia się jasnoniebieska eksplozja, która symbolizuje Wielki Wybuch. Jasny obszar wybuchu rozszerza się. Po chwili wnętrze eksplozji zmienia się w jasnoniebieskie błyskawice symbolizujące promieniowanie elektromagnetyczne. Na tle jasnoniebieskiego promieniowania elektromagnetycznego pojawia się licznik odmierzający czas. Początkowa wartość na liczniku jest równa zero i szybko rośnie wartości ponad kilku tysięcy. Licznik symbolizuje czas. Następnie u góry i u dołu ekranu pojawia się prostokątna biała siatka, która symbolizuje przestrzeń. Po upływie dziesięć do potęgi minus czterdziestej trzeciej sekundy od Wielkiego Wybuchu, Wszechświat wypełniony jest energią. Temperatura Wszechświata jest ogromna. Na ekranie, pomiędzy siatkami symbolizującymi przestrzeń pojawia się jasnoniebieski obłok. Na tle obłoku widoczne są jasne napisy określające podstawowe rodzaje oddziaływania, grawitacja, elektromagnetyzm, oddziaływanie słabe i oddziaływanie silne. W pierwszych chwilach istnienia Wszechświata, wszystkie te oddziaływania stanowiły jedność. Po chwili na ekranie pojawia się ciemne tło i po lewej stornie niewielki, niebieski obszar. Niebieski obszar symbolizuje Wielki Wybuch. W prawą stronę i w górę oraz w lewą stronę i w dół od jasnego obszaru biegną niebieskie, rozbieżne linie, które symbolizują rozszerzający się w danym kierunku Wszechświat. U góry widnieje czerwony napis, temperatura maleje. Wzdłuż dolnej, niebieskiej linii biegnie jasna oś podpisana jako czas. Oś czasu skierowana jest w prawo. Obok Wielkiego Wybuchu, w odległości dziesięć do potęgi minus czterdziestej trzeciej sekundy na osi czasu, pojawia się między niebieskimi liniami, pionowy jasnoniebieski dysk. Pod osią czasu widoczna jest informacja, że do tego czasu nastąpiła unifikacja sił. Po chwili na ekranie ponownie pojawia się jasnoniebieski obłok, pomiędzy siatkami symbolizującymi przestrzeń. Na tle obłoku widoczne są ponownie niebieskie napisy definiujące podstawowe oddziaływania. Wokół obłoku pojawia się ledwo widoczna jasnoniebieska poświata. Po chwili oddziaływanie grawitacyjne oddziela się od pozostałych i znika w lewym i dolnym rogu ekranu. Następnie to samo dzieje się z oddziaływaniem silnym, które znika w prawym i górnym rogu ekranu. Oddziaływanie słabe znika w lewym i górnym rogu ekranu, a oddziaływanie elektromagnetyczne znika w prawym i dolnym rogu. Zniknięcie oddziaływań symbolizuje ich wzajemne oddzielenie. Każde z nich w chwili obecnej posiada swój własny opis. Do unifikacji oddziaływań doszło po upływie dziesięć do potęgi minus trzydziestej czwartej sekundy, po Wielkim Wybuchu. Po chwili na ekranie pojawiają się przezroczyste bąbelki na ciemnoniebieskim tle. Bąbelki symbolizują powstające elementy materii i antymaterii. Ten etap ewolucji Wszechświata nazywany jest kreacją. Powstające elementy materii i antymaterii to kwarki i antykwarki. W tym samym czasie, zderzające się cząstki materii i antymaterii ulegają anihilacji, w wyniku której wytwarzana jest energia. Materia w tym stadium rozwoju Wszechświata jest w postaci plazmy kwarkowo‑gluonowej. Po chwili, na ekranie ponownie widoczny jest obraz przedstawiający ewolucję Wszechświata. Obok jasnoniebieskiego wybuchu po lewej stronie i pionowego dysku symbolizującego unifikację sił, pojawia się kolejny pionowy, ciemnoszary dysk podpisany jako podpisany, jako kwarki, antykwaki, gluony i fotony. Na osi czasu dysk pojawia się w dziesięć do potęgi minus trzydziestej czwartej sekundy. Na ekranie ponownie pojawiają się przezroczyste bąbelki. Na ich tle pojawiają się niebieskie i czerwone kulki. Kulki te symbolizują protony i neutrony. Powstałe w ciągu dziesięć do potęgi minus piątej sekundy po Wielkim Wybuchu. W tym czasie antymateria zaczyna zanikać. Promieniowanie elektromagnetyczne ma zbyt niską energię, by przenikać przez gęsty Wszechświat. Na ekranie ewolucji Wszechświata pojawia się kolejny pionowy, niebieskoczerwony dysk. Dysk podpisany jest jako protony, neutrony, elektrony i fotony. Na osi czasu dysk ten znajduje się w odległości dziesięć do potęgi minus piątej sekundy od Wielkiego Wybuchu. Po trzech minutach od eksplozji neutrony zaczynają łączyć się z protonami, tworząc jądra pierwszych lekkich pierwiastków chemicznych. Na ekranie pojawiają się niebieskie kulki, które łączą się z kulkami czerwonymi. Po połączeniu powstają jądra helu składające się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Pojedyncze protony tworzą jądra wodoru. W tym czasie, przestrzeń Wszechświata zdominowana jest przez materię a nie energię. Temperatura Wszechświata jest na tyle wysoka, że materia występuje w postaci plazmy, w której jądra atomowe i elektrony poruszają się niezależnie. Na ekranie ewolucji Wszechświata pojawia się kolejny, pionowy dysk. Ma on ciemne tło oraz niebieskie i czerwone punkty symbolizujące pierwsze atomu. Na osi czasu dysk znajduje się w odległości trzech minut od wielkiego wybuchu. Dysk podpisany jest jako protony, jądra helu, elektrony i fotony. Po chwili na ekranie pojawia się animacja, przedstawiająca jaśniejące tło poruszające się pierwsze atomy. Atomy wodoru składają się z niebieskiego protonu stanowiącego jadro. Wokół protonu widoczna jest szara orbita elektronu. Jądra helu widoczne są w postaci dwóch protonów i dwóch neutronów oraz dwóch orbit elektronowych wokół nich. Ujemnie naładowane elektrycznie elektrony zatrzymywane są na orbitach dodatnio naładowanych elektrycznie jąder atomowych. W tym czasie fotony mają zbyt małą energię, aby oddziaływać ze świeżo powstałymi atomami. Promieniowanie elektromagnetyczne swobodnie przenika materię. Na ekranie ewolucji Wszechświata pojawia się kolejny pionowy dysk. Powierzchnia dysku ma ciemne tło i czerwono niebieskie ślady z szarymi orbitami elektronowymi. Dysk podpisany jest jako atomy. Na osi czasu dysk znajduje się w pozycji trzystu tysięcy lat od Wielkiego Wybuchu. Po chwili na ekranie pojawia się wirujący na czarnym tle niebieski obłok. Obłok zbiega się ku środkowi ekranu i łączy w jasnoniebieski punkt. Obłok symbolizuje jądra wodoru i helu, które łączą się pod wpływem działania grawitacji i tworzą pierwsze gwiazdy a następnie ich skupiska nazywane galaktykami. Na ekranie pojawia się wirujący na czarnym tle, jasny obłok. Obłok symbolizuje galaktykę. Następnie na ekranie pojawia się widok poruszającej się, szaroniebieskiej planety, powstałej na późniejszym etapie ewolucji Wszechświata. Na ekranie ewolucji Wszechświata pojawia się kolejny, pionowy dysk. Dysk jest szary z kilkoma jasnymi obszarami na powierzchni. Jasne obszary symbolizują galaktyki. Na osi czasu dysk ten znajduje się w odległości trzynastu i siedmiu dziesiątych miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Po chwili obraz znika, a na ekranie pojawiają się małe, białe sześciany. Sześciany łączą się w jeden element na środku ekranu. Po prawej stornie od białego sześcianu pojawia się biały napis, Ewolucja Wszechświata w czasie. Po chwili na ekranie pojawia się czarna przestrzeń kosmiczna wypełniona jasnymi punktami. Jasne punkty to gwiazdy i odległe galaktyki. Na tym tle pojawia się prostokątny układ współrzędnych o białych osiach. Oś pionowa układu podpisana jest jako wielkość. Oś pozioma układu podpisana jest jako czas. Jeżeli w dowolnym punkcie wszechświata gęstość materii przekroczy wartość krytyczną, to ze względu na oddziaływanie grawitacyjne Wszechświat zacznie się zapadać. W układzie współrzędnych symbolizuje to niebieska funkcja, której wartość początkowo rośnie od początku układu współrzędnych, a następnie zaczyna maleć. Niebieska funkcja przypomina wygięty w górę łuk. Taki scenariusz ewolucji Wszechświata zakłada, że jest on zamknięty. Jeśli natomiast gęstość materii nie przekroczy wartości krytycznej, to grawitacja nigdy nie zatrzyma ekspansji Wszechświata. Będzie się on rozszerzał w nieskończoność. W układzie współrzędnych pojawiają się dwie nowe funkcje. Jedna z funkcji jest zielona, a druga pomarańczowa. Obie funkcje rosną od początku układu współrzędnych. Pomarańczowa funkcja większa swoją wartość w czasie szybciej niż funkcja zielona. Obie funkcje przypominają rosnący fragment wygiętego w górę łuku. Pomarańczowa i zielona funkcja opisują Wszechświat otwarty. Wszechświat otwarty posiada początek, ale nie ma końca. Po chwili obraz znika. Na białym tle ekranu pojawia się niebieski napis, Fizyka, dziewięćset pięćdziesiąt kapsułek. W lewym i dolnym rogu ekranu widoczne jest logo Wydziały Fizyki Politechniki Warszawskiej. W środkowej i dolnej części ekranu widoczne jest logo Funduszy Europejskich, Wiedza Edukacja Rozwój. W prawym i dolnym rogu ekranu widoczna jest flaga Unii Europejskiej.
Polecenie 1

Wyjaśnij, dlaczego atomy pojawiły się dopiero po 380 000 lat po Wielkim Wybuchu.

uzupełnij treść
Polecenie 2

Wyjaśnij, czy można odpowiedzieć na pytanie, co było przed Wielkim Wybuchem.

uzupełnij treść