Z czego zbudowany jest wszechświat? - Dennis Wildfogel

Zobacz pełną lekcję: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel

Atomy dookoła nas istnieją od miliardów lat – większość z nich powstała w płonących, gazowych jądrach gwiazd. Dennis Wildfogel opowiada urzekającą historię podróży tych atomów, od Wielkiego Wybuchu aż po cząsteczki, które tworzą one obecnie.

Lekcja: Dennis Wildfogel, animacja: Pew36 Animation Studios.

Wszystkie otaczające cię
obiekty materialne

złożone są z submikroskopowych jednostek
zwanych cząsteczkami.

Cząsteczki są z kolei złożone

z pojedynczych atomów.

Cząsteczki często ulegają rozpadowi

i formują nowe cząsteczki.

Z drugiej strony

praktycznie wszystkie atomy,
z którymi masz kontakt

w ciągu całego życia,

te tworzące ziemię, po której stąpasz,

powietrze, którym oddychasz,
jedzenie, które jesz,

które tworzą każde żywe
stworzenie, łącznie z tobą,

istnieją od miliardów lat

i powstały w miejscu niepodobnym
do naszej planety.

Chciałbym wyjaśnić,
skąd pochodzą te atomy.

Wszystko zaczęło się 14 miliardów lat temu
od wydarzenia zwanego Wielkim Wybuchem,

w którym powstał wszechświat
zawierający wyłącznie gaz.

Nie było wtedy gwiazd i planet.

Ten gaz złożony był wyłącznie z atomów

najprostszych pierwiastków.

W 75 procentach był to wodór,

zaś prawie całą resztę stanowił hel.

Nie istniały pierwiastki takie
jak węgiel, tlen czy azot.

Nie było żelaza, srebra ani złota.

W niektórych miejscach gęstość tego gazu
była niewiele wyższa niż w innych.

Wskutek działania grawitacji miejsca te
przyciągały jeszcze więcej gazu,

co zwiększało siłę grawitacji,

co przyciągało jeszcze
więcej gazu, i tak dalej.

Z czasem formowały się
wielkie i gęste kule gazowe,

które zmniejszały się
pod wpływem własnej grawitacji,

skutkiem czego podgrzewały się w środku.

W pewnym momencie jądro takiej kuli

staje się wystarczająco gorące,
by zaszła w nim fuzja nuklearna.

Atomy wodoru zderzają się
ze sobą formując hel,

uwalniając przy tym
olbrzymie ilości energii

wystarczające do przeciwstawienia się
skurczającej sile grawitacji.

Gdy energia powstająca w reakcjach fuzji

odpowiada energii grawitacji
przyciągającej gaz

powstaje punkt równowagi.

W ten sposób rodzi się gwiazda.

W trakcie jej istnienia

reakcje fuzji zachodzące
w jądrze masywnej gwiazdy

produkują nie tylko hel,

lecz również węgiel, tlen, azot

i wszystkie inne pierwiastki
układu okresowego, aż do żelaza.

Jednak ostatecznie jądro
zużywa całe paliwo,

skutkiem czego całkowicie się zapada.

Wynikiem tego jest
niewiarygodnie potężny wybuch,

który nazywamy supernową.

Następują wtedy dwa ciekawe procesy.

Po pierwsze, eksplozja
uwalnia tak dużo energii,

że fuzja szaleje,

tworząc pierwiastki z atomami
cięższymi niż żelazo,

takie jak srebro, złoto czy uran.

Po drugie, wszystkie pierwiastki
nagromadzone w jądrze gwiazdy,

takie jak węgiel, tlen, azot, żelazo,

jak i te powstałe w wybuchu supernowej,

są wyrzucane w przestrzeń międzygwiezdną,

gdzie mieszają się z obecnym tam gazem.

Tak wszystko zaczyna się od nowa.

Chmury gazów,
zawierające nowe pierwiastki,

poza wyjściowymi wodorem i helem,

mają obszary o większej gęstości,

które przyciągają więcej
materii, i tak dalej.

Tak jak wcześniej, powstaje nowa gwiazda.

Nasze Słońce zrodziło się
około 5 miliardów lat temu.

To oznacza, że gaz, z którego powstało

był wzbogacony przez wiele pierwiastków

z wybuchów supernowych
od początku wszechświata.

W ten sposób Słońce
zyskało te pierwiastki.

To i tak wciąż 71 procent wodoru

i reszta w postaci helu
stanowiącego 27 procent.

Pamiętaj jednak,
że gdy powstały pierwsze gwiazdy

z samego wodoru i helu,

pozostałe pierwiastki układu okresowego

stanowiły 2 procent Słońca.

Co z Ziemią?

Planety powstają jako produkt uboczny
formowania gwiazd

z tych samych chmur gazu co gwiazda.

Małe planety, jak Ziemia,
mają za słabą grawitację,

by utrzymać dużo gazów wodoru lub helu,

które są bardzo lekkie.

Mimo tego, że węgiel, azot, tlen i inne

stanowią tylko 2 procent chmury gazu,
z której powstała Ziemia,

te ciężkie pierwiastki tworzą
większość naszej planety

i wszystko na niej.

Pomyśl o tym:

z wyjątkiem wodoru i
niewielkiej ilości helu

ziemia, po której chodzisz,

powietrze, którym oddychasz, nasze ciała,

wszystko zbudowane jest z atomów
powstałych we wnętrzu gwiazd.

Gdy naukowcy odkryli to po raz pierwszy

w pierwszej połowie XX wieku,

słynny astronom Harlow Shapley
skomentował to tak:

"Jesteśmy braćmi głazów, kuzynami chmur."