13.6.2006Vojtěch Petráček Cesta na hranice fyziky Od vzniky vesmíru k tajemstvím mysli - Jak téměř vše vypadá na první pohled jinak než jak to skutečně.

Prezentace na téma: "13.6.2006Vojtěch Petráček Cesta na hranice fyziky Od vzniky vesmíru k tajemstvím mysli - Jak téměř vše vypadá na první pohled jinak než jak to skutečně."— Transkript prezentace:

1 13.6.2006Vojtěch Petráček Cesta na hranice fyziky Od vzniky vesmíru k tajemstvím mysli - Jak téměř vše vypadá na první pohled jinak než jak to skutečně je

2 13.6.2006Vojtěch Petráček Úvodní slovo Pokusím se Vás provést po „frontové linii“ fyzikálního zkoumání, kde stále nacházíme více otázek než odpovědí a kde se setkáváme s komplexitou světa, kterou se snažíme pochopit a popsat.Pokusím se Vás provést po „frontové linii“ fyzikálního zkoumání, kde stále nacházíme více otázek než odpovědí a kde se setkáváme s komplexitou světa, kterou se snažíme pochopit a popsat. Budu vyprávět o největších výzvách (fyzikálního) poznání – tedy alespoň dle mého souduBudu vyprávět o největších výzvách (fyzikálního) poznání – tedy alespoň dle mého soudu Uvidíte, že fyzika v těchto oblastech zdaleka není suchá mechanistická věda, právě naopak.Uvidíte, že fyzika v těchto oblastech zdaleka není suchá mechanistická věda, právě naopak. Tato přednáška by měla sloužit pro inspiraci a zamyšlení nad obsahem řady pojmů, které běžně užíváme ale jejich obsah je ve skutečnosti značně odlišný od naší běžné představyTato přednáška by měla sloužit pro inspiraci a zamyšlení nad obsahem řady pojmů, které běžně užíváme ale jejich obsah je ve skutečnosti značně odlišný od naší běžné představy Projdeme cestou od „prázdnoty“ vakua přes říši částic k vesmíru a odtud ke vztahu hmoty a vědomí, zmíníme se o kvantových teoriích popisujících funkci mozku, dotkneme se topografie transpersonální sféry a vrátíme se k počátku vyprávění zmínkou o prožitcích kosmického tvůrčího principu a tvořivé prázdnotyProjdeme cestou od „prázdnoty“ vakua přes říši částic k vesmíru a odtud ke vztahu hmoty a vědomí, zmíníme se o kvantových teoriích popisujících funkci mozku, dotkneme se topografie transpersonální sféry a vrátíme se k počátku vyprávění zmínkou o prožitcích kosmického tvůrčího principu a tvořivé prázdnoty

3 13.6.2006Vojtěch Petráček Počátek v prázdnotě Ve snaze pochopit vývoj vesmíru i nás samotných se musíme vrátit k samotným základním pojmům jako je čas, prostor, prázdnota (vakuum), síly v přírodě, chaos a řád …Ve snaze pochopit vývoj vesmíru i nás samotných se musíme vrátit k samotným základním pojmům jako je čas, prostor, prázdnota (vakuum), síly v přírodě, chaos a řád … Jejich intuitivní obsah a představa o vztazích mezi nimi neodpovídá skutečnosti, která je mnohem komplikovanější, než by se mohlo zdátJejich intuitivní obsah a představa o vztazích mezi nimi neodpovídá skutečnosti, která je mnohem komplikovanější, než by se mohlo zdát Podívejme se na ně podrobněji a tato cesta nás dovede až k náznakům podstaty našeho vědomí a jeho vlastnostíPodívejme se na ně podrobněji a tato cesta nás dovede až k náznakům podstaty našeho vědomí a jeho vlastností

4 13.6.2006Vojtěch Petráček Vakuum – zdaleka ne prázdnota Naše intuitivní představa vakua jako něčeho prázdného je zcela mylnáNaše intuitivní představa vakua jako něčeho prázdného je zcela mylná Ve skutečnosti je vakuum nabité energií o hustotě ~1GeV/fm 3 to odpovídá 1.6 35 J/m 3 ta se však navenek neprojevuje příliš zjevně – či spíše projevuje se, ale je třeba vědět v čem její projevy uvidímeVe skutečnosti je vakuum nabité energií o hustotě ~1GeV/fm 3 to odpovídá 1.6 35 J/m 3 ta se však navenek neprojevuje příliš zjevně – či spíše projevuje se, ale je třeba vědět v čem její projevy uvidíme Struktura polí, jejichž je vakuum základním stavem je značně komplikovaná a v čase se rychle měníStruktura polí, jejichž je vakuum základním stavem je značně komplikovaná a v čase se rychle mění Obrázky znázorňují fluktuující gluonové poleObrázky znázorňují fluktuující gluonové pole

5 13.6.2006Vojtěch Petráček Prostor a čas – kolik dimenzí má náš vesmír? Svět se nám zdá být třírozměrný, vyvíjející se v časeSvět se nám zdá být třírozměrný, vyvíjející se v čase Současné teorie (strunové) vyžadují, aby náš svět měl 26 nebo 10 dimenzíSoučasné teorie (strunové) vyžadují, aby náš svět měl 26 nebo 10 dimenzí Většina z dimenzí je nám tedy patrně skryta – mohou být kupříkladu kompaktifikovány v jednotlivých bodech našeho prostor-časuVětšina z dimenzí je nám tedy patrně skryta – mohou být kupříkladu kompaktifikovány v jednotlivých bodech našeho prostor-času Obrázek ukazuje příklad kompaktifikovaných 2D povrchů a Kalabi-Yau 6D povrchůObrázek ukazuje příklad kompaktifikovaných 2D povrchů a Kalabi-Yau 6D povrchů Skutečnost však patrně bude ještě komplikovanějšíSkutečnost však patrně bude ještě komplikovanější

6 13.6.2006Vojtěch Petráček Síly působící ve vesmíru 4 síly – interakce - ve vesmíru – silná, slabá, elektromagnetická a gravitační. Liší se krom jiného intenzitou interakce4 síly – interakce - ve vesmíru – silná, slabá, elektromagnetická a gravitační. Liší se krom jiného intenzitou interakce Tak je vidíme nyní, v počátečních momentech vývoje vesmíru však to byla síla jedna, která se posléze rozrůznilaTak je vidíme nyní, v počátečních momentech vývoje vesmíru však to byla síla jedna, která se posléze rozrůznila Teoreticky se podařilo slabou a elektromagnetickou sílu sjednotitTeoreticky se podařilo slabou a elektromagnetickou sílu sjednotit Disponujeme rovněž kvantovou teorií silné interakceDisponujeme rovněž kvantovou teorií silné interakce Gravitace kvantovému popisu zatím odoláváGravitace kvantovému popisu zatím odolává

7 13.6.2006Vojtěch Petráček Elementární částice – excitace vakua

8 13.6.2006Vojtěch Petráček Pojem antičástice analogie z fyziky pevných látek Při pohybu elektronů v periodickém potenciálu (např. v krystalu) vznikají pásy povolených a zakázaných energií.Při pohybu elektronů v periodickém potenciálu (např. v krystalu) vznikají pásy povolených a zakázaných energií. V rámci pásu platí vztah mezi vlnovým číslem k reprezentujícím hybnost částice a její energií a)V rámci pásu platí vztah mezi vlnovým číslem k reprezentujícím hybnost částice a její energií a) Tzv. disperzní relace. Je důsledkem interakce s prostředím Tzv. disperzní relace. Je důsledkem interakce s prostředím Z disperzní relace vyplývá existence max. rychlosti šíření elektronu v krystalu a divergující hodnota efektivní hmotnosti elektronu když se k této rychlosti blížíZ disperzní relace vyplývá existence max. rychlosti šíření elektronu v krystalu a divergující hodnota efektivní hmotnosti elektronu když se k této rychlosti blíží Excitací elektronu ze zcela plného nižšího pásu vzhůru vznikne pár elektron-díraExcitací elektronu ze zcela plného nižšího pásu vzhůru vznikne pár elektron-díra Díra se chová jako antičástice: má opačný náboj, stejnou hmotnost (při stejné křivosti pásů) a může anihilovat, pokud se setká s elektronemDíra se chová jako antičástice: má opačný náboj, stejnou hmotnost (při stejné křivosti pásů) a může anihilovat, pokud se setká s elektronem Změny hmotnosti a závislost rychlosti na hybnosti jsou ekvivalentem relativistického chování částicZměny hmotnosti a závislost rychlosti na hybnosti jsou ekvivalentem relativistického chování částic

9 13.6.2006Vojtěch Petráček Hadrony a jejich vlastnosti Jak jsme již uvedli hadrony dělíme na mezony obsahující kvark a antikvark a na baryony složené ze tří kvarků a na krátký čas se objevujících párů kvark-antikvarkJak jsme již uvedli hadrony dělíme na mezony obsahující kvark a antikvark a na baryony složené ze tří kvarků a na krátký čas se objevujících párů kvark-antikvark V obou případech jsou kvarky vázány barevným polem jehož částicemi jsou gluonyV obou případech jsou kvarky vázány barevným polem jehož částicemi jsou gluony Vlastnosti barevného pole způsobují, že kvarky nelze samostatně vytrhnoutVlastnosti barevného pole způsobují, že kvarky nelze samostatně vytrhnout Dodáme-li jim dost energie, vznikne nový reálný kvark- antikvarkový párDodáme-li jim dost energie, vznikne nový reálný kvark- antikvarkový pár Gluonové pole je odpovědné za převážnou část hmotnosti hadronuGluonové pole je odpovědné za převážnou část hmotnosti hadronu

10 13.6.2006Vojtěch Petráček Stručná historie Vesmíru V první mikrosekundě se kvarky mohly pohybovat volně později došlo v důsledku působení vakua k jejich uvěznění do dvojic a trojicV první mikrosekundě se kvarky mohly pohybovat volně později došlo v důsledku působení vakua k jejich uvěznění do dvojic a trojic Za běžných teplot mužeme kvarky pozorovat právě v uvedených dvojicích a trojicích – v mezonech a baryonech = hadronechZa běžných teplot mužeme kvarky pozorovat právě v uvedených dvojicích a trojicích – v mezonech a baryonech = hadronech Volné se vyskytují jen po dobu několik femtosekund po srážce dvou jader s velkou hybnostíVolné se vyskytují jen po dobu několik femtosekund po srážce dvou jader s velkou hybností Posléze se z baryonu a elektronů utvořily atomy a všechny hierarchicky vyšší struktury hmotyPosléze se z baryonu a elektronů utvořily atomy a všechny hierarchicky vyšší struktury hmoty

11 13.6.2006Vojtěch Petráček Fázový diagram jaderné hmoty Teplota jaderná hustota Neutronové hvězdy Ranný vesmír jádra nukleonový plyn hadronový plyn barevný supravodič kvark-gluonové plazma TcTc 00 Kritický bod? vakuum CFL D.J. Gross,H.D. Politzer & F. Wilczek Nobelova cena za fyziku v roce 2004

12 13.6.2006Vojtěch Petráček Jak vypadá jaderná srážka Jádra dodají v místě srážky energii vakuu a umožní kreaci nových částic

13 13.6.2006Vojtěch Petráček Jak urychlujeme částice abychom mohli vytvářet malé velké třesky

14 13.6.2006Vojtěch Petráček Jakými přístroji studujeme jaderné srážky Experiment ALICE na urychlovači LHC

15 13.6.2006Vojtěch Petráček Pohled vzhůru - makrostruktury ve vesmíru Sloan sky survey

16 13.6.2006Vojtěch Petráček Mapa makrostruktury vesmíru MakrostrukturyMakrostruktury „Velké zdi“„Velké zdi“ Každý bod na obrázcích představuje galaxiiKaždý bod na obrázcích představuje galaxii Vzdálenosti jsou uvedeny v megaparsecíchVzdálenosti jsou uvedeny v megaparsecích

17 13.6.2006Vojtěch Petráček Reliktní záření – pohled k počátku vesmíru Měření rozložení a směru polarizace reliktního záření ukazují na charakter Inflační fáze vývoje kosmu a zastoupení viditelné hmoty, temné hmoty a temné energie ve Vesmíru

18 13.6.2006Vojtěch Petráček Jak z chaosu vzniká řád - samoorganizace Jak jsme uvedli vakuum fluktuuje na všech škálách (najdeme v něm vlny „všech“ vlnových délek)Jak jsme uvedli vakuum fluktuuje na všech škálách (najdeme v něm vlny „všech“ vlnových délek) Některé fluktuace se v důsledku interakce s chaotickým okolím stabilizují a vytvářejí elementární částiceNěkteré fluktuace se v důsledku interakce s chaotickým okolím stabilizují a vytvářejí elementární částice Pohyb částice v prostoru je provázen srážkami s fluktuacemi v důsledku čehož není dráha hladká ale fraktálníPohyb částice v prostoru je provázen srážkami s fluktuacemi v důsledku čehož není dráha hladká ale fraktální Fraktál je matematický objekt, který je soběpodobný – podíváme-li se víc zblízka nepoznáme rozdíl oproti pozorování z větší vzdálenosti. Tak je to s drahou částic a s mnoha dalšími objekty. Soběpodobnost je důsledkem stejného působení okolí na různých škálách („zvětšeních“)Fraktál je matematický objekt, který je soběpodobný – podíváme-li se víc zblízka nepoznáme rozdíl oproti pozorování z větší vzdálenosti. Tak je to s drahou částic a s mnoha dalšími objekty. Soběpodobnost je důsledkem stejného působení okolí na různých škálách („zvětšeních“) Je zarážející kolik fraktálních objektů kolem sebe máme a jak přirozené se nám zdají. Ač u složitých systémů neznáme přesný mechanizmus působení jejich fraktální charakteristiky můžeme srovnat s mikroskopickými objektyJe zarážející kolik fraktálních objektů kolem sebe máme a jak přirozené se nám zdají. Ač u složitých systémů neznáme přesný mechanizmus působení jejich fraktální charakteristiky můžeme srovnat s mikroskopickými objekty

19 13.6.2006Vojtěch Petráček Chaos a řád - estetika fraktálů Fraktály přirozeného vzhledu

20 13.6.2006Vojtěch Petráček Fraktály jako abstraktní umění

21 13.6.2006Vojtěch Petráček Chaos a řád – dráhy planet ve Sluneční soustavě Poloměry drah planet ve Sluneční soustavě vyplývají z chaoticity gravitačního působeníPoloměry drah planet ve Sluneční soustavě vyplývají z chaoticity gravitačního působení Vnitřní a vnější planety jsou charakterizovány různou chaoticitouVnitřní a vnější planety jsou charakterizovány různou chaoticitou Obrázek ukazuje srovnání skutečných poloměrů drah s predikcí teorie škálové relativityObrázek ukazuje srovnání skutečných poloměrů drah s predikcí teorie škálové relativity L. Nottala L. Nottala

22 13.6.2006Vojtěch Petráček Prostorové a časové struktury Příkladem časoprostorových struktur mohou být oscilační Belousovy-Žabotinského reakce Ve skutečnosti se útvary v čase mění a vyvíjejí se. Jejich tvar opět mohou determinovat chaotické počáteční podmínky Obdobné oscilátory nacházíme i v živých organizmech, například v našem srdci nebo v nervovém systému

23 13.6.2006Vojtěch Petráček Náhodné procesy a vědomí Celosvětová síť cca 100 polovodičových generátorů náhodných čísel REG stále generuje náhodnou sekvenci bitů, která je analyzována a srovnávána s výsledky generátorů pseudonáhodných čísel PNREG. Rozdíl je v tom, že stav REG může záviset na chaotickém stavu polí v okolí generátoru, stav PNREG nikoli. Očekáván je průběh v okolí nuly...... ale v určitých případech REG registruje něco jiného Kumulativní bitová odchylka

24 13.6.2006Vojtěch Petráček Vliv hromadných emočních pohnutí na REG Jako příklad jsem vybral situaci z 11.9.01 vidíme zde srovnání časového průběhu Omega komplexity a odchylek oproti předpokládané odchylce v plovoucím okně pro REG síť a kontrolní PNREG detaily viz: http://noosphere.princeton.edu/

25 13.6.2006Vojtěch Petráček A ještě jeden příklad Srovnání útoku 11.9.01 a 7.7.05Srovnání útoku 11.9.01 a 7.7.05 Pozoruhodné je, že odchylky se objevují již PŘED událostmi !!Pozoruhodné je, že odchylky se objevují již PŘED událostmi !! Tento jev patří k velkým záhadám ale potenciálně by to mohla být první vrátka kterými by bylo možno studovat interakci mysli a emocí s polem určujícím chování šumu produkujícího náhodné bitové řady v REGTento jev patří k velkým záhadám ale potenciálně by to mohla být první vrátka kterými by bylo možno studovat interakci mysli a emocí s polem určujícím chování šumu produkujícího náhodné bitové řady v REG Další studované globální události lze nalézt na výše uvedené stránceDalší studované globální události lze nalézt na výše uvedené stránce Zdá se, že vliv katastrof způsobených člověkem se v tomto signálu odráží mnohem výrazněji než přírodní katastrofyZdá se, že vliv katastrof způsobených člověkem se v tomto signálu odráží mnohem výrazněji než přírodní katastrofy Ještě však nevíme nic o mechanizmu tohoto jevuJeště však nevíme nic o mechanizmu tohoto jevu

26 13.6.2006Vojtěch Petráček Kvantový model mozku nosíme v hlavě mnohem víc než neuronovou síť Již u jednobuněčného živočicha Paramecium byla pozorována schopnost reagovat a učit se obeplout překážku – a to nemá ani jednu synapsiJiž u jednobuněčného živočicha Paramecium byla pozorována schopnost reagovat a učit se obeplout překážku – a to nemá ani jednu synapsi Zdá se, že v tomto případě hraje roli cytoskeleton sestavený z nanotrubic nazývaných mikrotubuly, které mohou realizovat jak pamětové, tak i rozhodovací funkce a to díky množství orientačních kombinací tubulinových molekul, ze kterých se skládaji a díky tomu, že dokáží vytvářet ve svém nitru koherentní elektromagnetické poleZdá se, že v tomto případě hraje roli cytoskeleton sestavený z nanotrubic nazývaných mikrotubuly, které mohou realizovat jak pamětové, tak i rozhodovací funkce a to díky množství orientačních kombinací tubulinových molekul, ze kterých se skládaji a díky tomu, že dokáží vytvářet ve svém nitru koherentní elektromagnetické pole cytoskeleton řídí buněčné dělení, růst a směrování dendritů

27 13.6.2006Vojtěch Petráček Jak to všechno (patrně) funguje v mozku? Superradiace (kohrentní vyzařování v trubici MT naplněné vodou) Ovlivnění superradiace kombinacemi konformací tubulinových molekul

28 13.6.2006Vojtěch Petráček Superradiace v dutině mikrotubulu Systém je schopen dostat molekuly vody do kolektivního orientovaného dipólového modu.Systém je schopen dostat molekuly vody do kolektivního orientovaného dipólového modu. Orientované molekuly mohou emitovat při deexcitaci koherentní svazek fotonů uvnitř mikrotubuluOrientované molekuly mohou emitovat při deexcitaci koherentní svazek fotonů uvnitř mikrotubulu Díky samoindukované průzračnosti nedochází k dekoherenci fotonůDíky samoindukované průzračnosti nedochází k dekoherenci fotonů Na úrovni elektromagnetických polí pak dochází ke kvantovému rozhodováníNa úrovni elektromagnetických polí pak dochází ke kvantovému rozhodování Pokud se vše děje na úrovni polí, není důvod pro lokalizaci všech procesů myšlení a vědomí pouze do objemu mozku a CNSPokud se vše děje na úrovni polí, není důvod pro lokalizaci všech procesů myšlení a vědomí pouze do objemu mozku a CNS

29 13.6.2006Vojtěch Petráček Co tedy můžeme rigorózně říci o části vědomí přesahující individuum? Výzkumem změněných stavů vědomí u velkého množství lidí (desítky tisíc) bylo možno sestavit topografii společných prožitků, zkušeností, archetypů, která je dostupná bez ohledu na kulturní a společenský okruh člověka, jenž do změněného stavu vědomí vstoupí.Výzkumem změněných stavů vědomí u velkého množství lidí (desítky tisíc) bylo možno sestavit topografii společných prožitků, zkušeností, archetypů, která je dostupná bez ohledu na kulturní a společenský okruh člověka, jenž do změněného stavu vědomí vstoupí. Touto topografií kolektivního vědomí se zabývá transpersonální psychologieTouto topografií kolektivního vědomí se zabývá transpersonální psychologie V oblasti kolektivního vědomí se nacházejí kupříkladu i prožitky setkání či sjednocení s tvůrčím principem vesmíru, který je někdy reprezentován jako živá tvořivá prázdnota obsahující v sobě potenci tvoření, či s „těhotným“ prázdnem, které je schopno tvořitV oblasti kolektivního vědomí se nacházejí kupříkladu i prožitky setkání či sjednocení s tvůrčím principem vesmíru, který je někdy reprezentován jako živá tvořivá prázdnota obsahující v sobě potenci tvoření, či s „těhotným“ prázdnem, které je schopno tvořit V tomto bodě se uzavírá naše cesta od prázdnoty k prázdnotě do jediného kruhuV tomto bodě se uzavírá naše cesta od prázdnoty k prázdnotě do jediného kruhu

30 13.6.2006Vojtěch Petráček Ještě několik vesmírných pohledů

31 13.6.2006Vojtěch Petráček