To 1929 o Edwin Hubble, μετά από μακροχρόνιες παρατηρήσεις στο Αστεροσκοπείο του Όρους Ουίλσον, στην Καλιφόρνια, ανακοίνωσε ότι σε ένα σύμπαν που διαρκώς επεκτείνεται, όσο πιο μακρυά βρίσκεται ένας γαλαξίας από εμάς τόσο πιο γρήγορα κινείται. Βρήκε δηλαδή ότι οι ταχύτητες που απομακρύνονται οι γαλαξίες είναι ανάλογες της απόστασής τους από εμάς. Με την ανακάλυψη αυτή εδραιώθηκε η πεποίθηση στην επιστημονική κοινότητα ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι καλά τεκμηριωμένη.
Γιατί όμως συμβαίνει αυτό; Πώς επιβεβαιώνεται η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης με τα ευρήματα του Hubble;
Μια εξαιρετική προσέγγιση του πώς μπορούμε να βρούμε μία απλή και κατανοητή μέθοδο, την οποία να προτείνουμε στους μαθητές των μεγάλων τάξεων του λυκείου (Β΄ και Γ΄ τάξης) ή σε πρωτοετείς φοιτητές, περιγράφει ο Dr Ted Forringer, καθηγητής σε τεχνολογικό κολλέγιο της πολιτείας Georgia, ΗΠΑ, σε άρθρο του στο επιστημονικό περιοδικό The Physics Teacher με τίτλο “A Guided Innquiry on Hubble Plots and the Big Bang”.
O Dr Forringer χρησιμοποιεί απλά διαγράμματα, που δίνει στους μαθητές του, όπου φαίνονται οκτώ σωματίδια να κινούνται προς ορισμένες κατευθύνσεις και ζητάει από τους μαθητές να αναγνωρίσουν σε ποια από αυτά απεικονίζεται κάποια έκρηξη και με τι χαρακτηριστικά.
Αντί για τα διαγράμματα, με τη βοήθεια της εφαρμογής Interactive Physics, σχεδίασα τέσσερα μικρά βιντεάκια, με τα οποία μπορούμε να έχουμε μια άμεση παρουσιάση της όλης μεθόδου, αφήνοντας στον μαθητή να συνάγει τα συμπεράσματά του και να απαντήσει μόνος του στο ερώτημα, γιατί πιστεύουμε ότι το σύμπαν μας ξεκίνησε με μια έκρηξη δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Η φύση μιας έκρηξης
Η άσκηση ξεκινάει με την πιο βασική ιδέα: “Με τι θα έμοιαζε, αν παίρναμε μια φωτογραφία από μια ομάδα σωματιδίων που ξεκίνησε ως μέρος μιας ενιαίας έκρηξης;” Για τους σκοπούς αυτής της άσκησης, υποθέτουμε ότι, μετά την έκρηξη, τα σωματίδια θα κινούνται σε μια ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα. Υπάρχουν δύο κύρια κριτήρια για τον προσδιορισμό των ομάδων των σωματιδίων που παρήχθησαν σε έκρηξη:
Όλα τα σωματίδια πρέπει να απομακρύνονται από το ίδιο κεντρικό σημείο.
Δεδομένου ότι όλα τα σωματίδια ταξιδεύουν για το ίδιο χρονικό διάστημα, τα σωματίδια που είναι πιο μακριά πρέπει να κινούνται ταχύτερα. Αυτό συμβαίνει αν σκεφτούμε ότι
. Επειδή τα σωματίδια παράχτηκαν την ίδια στιγμή, ο χρόνος t της κίνησής τους θα είναι κοινός για όλα. Όχι όμως και οι ταχύτητές τους, γιατί μετά από μία έκρηξη, όλα τα “θραύσματα” δε φεύγουν με την ίδια ταχύτητα. Επομένως αυτά που θα έχουν μεγαλύτερες ταχύτητες θα βρίσκονται και σε μεγαλύτερες αποστάσεις d.
Για την αντιμετώπιση του πρώτου σημείου, στους μαθητές εμφανίζονται τα δύο παρακάτω videos. Το video 1.1 , με σωματίδια που κινούνται μακριά από μια κεντρική θέση και το video 1.2, με όλα τα σωματίδια να κινούνται σε τυχαίες κατευθύνσεις. Ρωτούμε, ποιο αντιπροσωπεύει σωματίδια που θα μπορούσαν να προέρχονται από μια έκρηξη. Οι μαθητές το βρίσκουν αυτό απλό, και εύκολα αναγνωρίζουν ότι, προκειμένου να έχουν ξεκινήσει από μια έκρηξη, τα σωματίδια πρέπει να απομακρύνονται από μια κεντρική τοποθεσία
(περισσότερα…)
Μου αρέσει αυτό:
Like Φόρτωση...