GRAVITATIONAL THEORIES PART 1.
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY na EINSTEIN'S GENERAL RELATIVITY THEORY Part 1Kuna stori ambayo haina ushahidi Sana kwamba Isaac newton alidondokewa na apple na kisha akaanza kujiuliza kwanini apple lisiende juu kushoto au kulia Ila likadondokea chini? Stori hii nadhani ilibuniwa na waalimu Wa kwanza kufundisha habari za kani mvutano zilizoasisiwa na mwanafizikia Isaac newton na kisha kusambaa duniani kote ingawa Isaac newton either kwa namna hiyo au nyingine aliweza kuvumbua maswala ya kani mvutano Nadhani alijiuliza tu kuwa Kama vitu vyote hudondokea juu ya uso Wa dunia lazima kutakuwa na kani inayosababisha vitu viangukie ktk uso Wa dunia basi kani hii hujulikana Kama kani ya uvutano juu ya uso Wa gimba husika(surface gravity) (inaweza ikawa mwezi, jua dunia Jupiter nk)
Na alipochunguza kazi za kina Copernicus, Galileo na Kepler ambao walithibitisha kuwa sayari zinazunguka jua, yeye Isaac newton alijiuliza Kama sayari zinazunguka jua lazima kutakuwa na kani inayozalishwa na jua inayozipelekea sayari zizunguke jua alipofanya tafiti zake na mahesabu yake aliweza kuja na nadharia iitwayo "newton's universal gravitational theory"
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY nadhria hii ipo ktika pande mbili 1/ kani mvutano juu ya uso Wa gimba husika(mfano ukirusha jiwe linashuka chini ni kwasababu ya kani hii) hii inaitwa surface gravity 2/kani mvutano baina ya magimba mawili angani mfano dunia na mwezi, jua na Venus, jua na mercury, jua na sayri yoyote ile katika mfumo huu Wa jua, hii inaitwa newtons universal gravitational theory ambayo inarahisishwa na sheria iitwayo newton's universal law of gravitation ambayo inasema kuwa "magimba mawili angani huwa yanavutana kwa kani ambayo inatokana na zao la miuzito yao gawa kwa umbali baina yao kipeo cha pili" Sasa nadhria hii iliweza kutuambia yafuatayo 1/gravitational force(kani ya uvutano) ipo katika distance yani haitegemei kitu ili isafirishwe Kama vile sumaku inavyovuta msumari ulio kando yake (action at a distance) 2/ kani hii haiathiri muda na muda unabaki vilevile kwa mtu yoyote mfano tukio lolote linalotokea angani wote tunaweza kuliona sawa
3/ kani hii haiathiri mwanga unaopita karibu ya gimba lolote angani 4/ Nafasi ya anga(space) ni Kama umbwe kwaio kani hii pia haina namna ya changamoto yoyote yenyewe inategemea zao la uzito Wa magimba gawa kwa umbali baina ya magimba husika Nadhria hii imedumu kwa miaka mingi tangu miaka ya 1600s mpaka sasa ingawa mwaka 1915 ilitolewa nyaraka ya nadhria kuhusu ulimwengu ya mwanafizikia aitwae Albert Einstein ambae alitumia miaka 10 kuiandika kwa kufanya tafiti nyingi Mchongo ulikuwa hivi mwaka 1905 Albert Einstein aliweza kutoa nyaraka iitwayo "Special relativity theory" ambapo ndani aligusia mambo ya nafasi(space) na muda (time), uzito(mass) na nishati(energy), speed ya mwanga na kanuni ya uhusiano Wa maada(matter) na nishati(energy) kwa kanuni ya mass energy equivalence equation E=mc^2 na baada ya miaka 10 alikuja na nadhria nyingine iliyochomozea kutoka Katika nadhria hii ya kwanza ya special relativity theory ambayo iliitwa general relativity theory Ambayo alikuja kuongezea concept ya gravity ktk ndhria ya kwanza Itaendelea,.....part 2 ambapo tutajifunza kuhusu nadharia hizi mbili za Albert Einstein
Maelezo Uchambuzi Archimedes Justin
GRAVITATIONAL THEORIES PART 2.
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY NA GENERAL RELATIVITY THEORY Part 2Special relativity theory Kama tulivyoona katika part one changamoto za nadharia ya Isaac newton kuhusu gravity, mwanasayansi Albert Einstein alikuja na suluhu kwa kuandika nadharia iitwayo "general relativity theory" ingawa nadharia hii iliibuka kutoka katika nadharia yake ya kwanza iitwayo "special relativity theory" ambayo Leo tutaiangalia inasemaje kisha tutaenda kujifunza kuhusu general relativity theory Kwa kifupi nadharia y special relativity Kama Asili ya jina lake maana yake infanya kazi katika special case/ pale ambapo nadharia za newton haziwezi kufanya kazi Na miongoni mwa maeneo ambayo nadharia na sheria za newton (Kama sheria za mwendo) haziwezi kufanya kazi ni pale ambapo kitu kitakuwa kinatembea kwa speed ya mwanga au kuikribia speed ya mwanga
Mfano tuna gari A linatoka buguruni linaenda ubungo kwa speed ya kilometa 50 kwa saa (50km/h) fikiria wewe umesimama tabata matumbi unaiangalia gari A lazima utaiona unaiona ikipita na speed ya 50km kwa saa sio? Ingawa umesimama kwenye uso Wa dunia ambayo inajizungusha kwenye mhimiri wake na inazunguka jua nk Lakini Mimi nilioko ndani ya gari A nitakuona wewe unarudi nyuma kwa speed ya 50km kwa saa(ni Kama unakimbia kwa speed ya 50km/h) sio? Sasa hii hari ya mitazamo miwili baina ya msafiri na mtu aliye nje ya usafiri ni mfano Wa kitu kinachoitwa "relativity" Kwahiyo moja Kati ya vitu vilivyomo ndani ya nadharia hii ni pamoja na "kutokuwepo na hali halisi ya mwendo au utulivu Wa kitu" maana yake hakuna kitu ambcho hakitembei moja kwa moja wala hakuna kitu kinachotembea moja kwa moja integemea na mtazamaji (No absolute motion nor stationary state of an object)
Pia fikiria kondakta ndani ya gari A anatembea kwenda siti za nyuma kudai nauli kwa speed ya 3km kwa saa wewe uliye nje utamuona kondakta anatembea kwa speed y 47km kwa saa sio?(sababu anatembea ktk mwelekeo tofauti na mwelekeo Wa gari A) Ila fikiria tena kondakta anaamua kurudi mbele kwa dereva kwa speed ileile ya 3km kwa saa basi wewe uliye nje ya gari utamuona anatembea kwa speed ya 53km/h(kwa sababu anenda mbele ktk mwelekeo sawa na mwelekeo Wa gari linalotembea kwa speed ya 50km/h) Sasa katika matukio yote hayo sheria za newton zinfanya kazi bila shida Pia fikiria mtu anaruka juu akiwa ndani ya gari huku linatembea kwa speed ileile ya 50km/h je atatua pale pale au atatua nyuma kidogo ya gari au atabamizwa kabisa na ukuta Wa nyuma Wa gari? Bila Shaka atatua pale pale sababu gari halijabadili speed yake (unaweza ukafanya jaribio ndani ya gari kwa kurusha chungwa utaona likitua kwenye mkono wako tu hata Gari liwe speed kiasi gani)
Kwaio kitendo hicho kilipelekea Albert ahitimishe kuwa "sheria za physics zinafanya kazi vile vile/hazibadiliki endapo endapo itakuwa ndani ya chombo ambacho speed yake haibadiliki (all laws of physics remain the same in non accelerating frame of reference) maana yake nini? Kama nikiwa ndani ya gari au meli inayotembea na constant speed kisha nikafanya jaribio langu la "simple pendulum" basi nitapata majibu sawa sawa na yule aliyafanya jaribio hilo ndani ya maabara ya rungwe sekondari (endapo vitu Kama ukinzani Wa upepo tutavipotezea) Sasa turudi kwenye gari letu A Fikiria Gari letu A likawasha taa maana yake mwanga utakuwa unasafiri kwenda mbele sio? Na speed ya mwanga ni kilometa laki tatu kwa sekunde ktk umbwe/vacuum Swali je,? Kwa mtu aliyesimama tabata matumbi ataonaje speed ya mwanga? A)300000km/s +50km/h B)300000km/s Na vipi Kama gari litawasha na taa za nyuma je speed ya mwanga kwa taa za nyuma itakuaje? A) 300000km/s+50km/h B300000km/s +50km/h)-300000km/s (kwasababu mwanga Wa taa za nyuma unatembea katika mwelekeo tofauti na mwanga Wa taa za mbele ) C) itabaki vile vile 300000km/s bila kujali nini ni nini Ningependa uniandikie hapo jibu lako katika comment section kisha tutaendelea na somo letu katika part 3
Maelezo Uchambuzi Archimedes Justin
GRAVITATIONAL THEORIES PART 3.
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY AND GENERAL RELATIVITY THEORY Part 3Special relativity theory Katika sehemu ya pili tulijiuliza swali kuhusu gari A likiwa linatembea kwa speed ya 50km/h huku likiwasha taa za mbele tukauliza je speed ya mwanga itakuaje? Pia tukauliza endapo litawasha na taa za nyuma je speed ya mwanga Wa taa za mbele itakuaje ukilinganisha na speed ya gari na speed ya mwanga Wa taa za nyuma? Majibu: speed ya mwanga itabaki vile vile (kilometa karibu 300000 kwa sekunde) nimetumia neno 'karibu' sababu speed ya mwanga inakuwa exactly kilometa laki tatu kwa sekunde endapo itakuwa ktk umbwe/vacuum Kwahiyo maana yake speed ya mwanga ni constant inabaki vile vile no matter what, speed ya mwanga haiwi relative Kama tulivyoona katika part 2 endapo kondakta atakuwa akitembea speed itakuaje
Na ndio maana nadharia hii inaitwa "special relativity theory" maana yake inafanya kazi ktk upande ambao vitu vitakuwa vinatembea kwa speed kuikaribia speed ya mwanga au kwa speed ya mwanga kabisa na ktika upande huu sheria za newton hazifanyi kazi kabisa Sasa nadharia hii haiishii tu kuelezea kuhusu relative motion bali pia inaelezea yafuatayo 1/space and time 2/ mass energy equation 3/ time dilation 4/ length contraction 5/timeline 6/ time travel 7/ twin paradox Sasa ningependa tujifunze kipengele kimoja hadi kingine pole pole 1/SPACE and TIME space ni nini?kila mtu Anaweza akawa na jibu lake Ila kwangu mm naweza nikasema space ni hii nafasi kutoka ardhini kwenda mpaka huko anga za mbali, kwaio vitu vyote tunavyoviona huko angani mwezi, nyota, sayari maana yake viko vinaelea katika nafasi hii(space) Je? Space imeundwa na nini au ni kitu ambacho ni utupu tu? Majibu ya swali hili tutayapata katika nadharia ya general relativity theory Ila tuiangalie space katika vipimo(dimension) Ukiwa katika space unaweza kwenda 1)juu au chini au 2)kushoto au kulia au 3)mbele au nyuma hii inaunda dimensions tatu 3D Au fikiria upo ndani getoni kwako kwenye moja Kati ya kona 4 za geto lako unaweza ukaenda mbele sambamba na ukuta hadi kuufikia ukuta mwingine sio?hiyo ni dimension ya kwanza pia unaweza ukakata kona na kuambaa na huo ukuta mwingine mpaka mwisho sio? Hiyo inakuwa ni dimension ya 2 lakini unaweza kupandisha juu kuikuta daali sio? Hiyo inakuwa ni dimension ya 3
Kwahiyo tunaweza kusema space ina dimension 3 sio? Ila sasa kumbuka ktika mijongeo yko yote kuzifata kuta kuna muda uliokuwa unautumia kutoka sehemu moja hadi nyingine sio? Sasa huu muda/time, Einstein aliuongeza Kama dimension ya 4 kwasababu pia hakuna tukio lolote linalotokea katika space bila kigezo cha kitumika kwa muda Mfano ndege ikiruka juu tunaweza kuangalia imetembea kutoka sehemu moja ktk space hadi sehemu nyingine kwa muda muda gani sio? Kwahiyo Albert alihitimisha kuwa huwezi ukatenganisha space na time hivyo aliamua kuyaunganisha maneno haya mawili na kuunda neno moja linalojulikana Kama "spacetime" ikimaanisha vile vile nafasi ambayo kila kitu angani huelea chini ya mwamvuli Wa muda/time Sasa muda ukoje? Je muda upo sawa sawa kwa kila mtu anayetazama kitu Fulani? Mfano chukulia kuna tukio linatokea angani labda vuuuu jua limezima ghafla mm niko tanga wewe upo mtwara je wote tutaliona kwa muda mmoja? Majibu: kwa mujibu Wa mawazo ya newton aliamini kuwa muda unakuwa sawa kwa watu wote no matter what (time is absolute) kwahiyo wote tutaliona sawa lakini kwa mujibu Wa nadhria hii ya special relativity muda haupo sawa, unatofautiana baina ya watu kulingana na mahali walipo(time is relative) kwahiyo htutaona sawa /hatutaona kwa muda mmoja Huwa napenda kutolea mfano huu Fikiria umekaa karibu na pisi Kali unayoikubali kinoma noma kwa saa Moja mnapiga stori utaona ni kama dakika 1 sio? Tena fikiria umekaa karibu na moto kwa muda Wa dakika 1 utaona ni Kama saa 1 sio? Hapo najaribu tu kukufikirisha kuhusu "time relativity" Sasa kwa kigezo hicho cha kuwa muda unatofautiana kulingana na mahali ulipo ilimfanya Albert Einstein akishirikiana na mwenzake Lorentz wadadafue kanuni ya kihisabati inayoonesha uwiano Wa "relative time" ambapo uwiano huu ulipewa jina la gamma factor au Lorentz factor Kuwa,..
Lorentz factor =1/√1-v^2/c^2 V speed ya kitu chochote chini ya speed ya mwanga C ni speed ya mwanga √ ni kipeuo cha Pili /under root Nisingependa nii derive kanuni hii sababu inahitaji maelezo ya kimichoro ambayo haiwezekani kuichora hapa Ila kikubwa hasa tunatakiwa kujua nini hasa matumizi ya hii kanuni Basi factor hii hutumika katika matukio yote yanayohusisha vitu vinvyotembea kwa speed ya mwanga Mfano tunaweza kusema kuwa ukirusha jiwe kwakuwa jiwe lina unazito na linakuwa na velocity basi tunaweza kutambua zao za uzito wake na velocity yake kwa kuzizidisha sio? Yani mass×velocity sasa jibu la hapo/au zao la hapo ndo tunaita momentum (au huwa inawakilishwa na herufi p) Kwahiyo tunaweza Kuandika, P=MV Ila kanuni hiyo itakuwa ikifanya kazi kwa vitu vinavyotembea na speed ndogo Kwa vitu vinavyotembea kwa speed kuikribia speed ya mwanga lazima kanuni hiyo uizidishe na Lorentz factor lasiivyo huwezi kupata majibu sahihi na ndio maana tunasema katika speed ya mwanga newtons laws haziwezi kufanya kazi Kwahiyo Lorentz factor equation itatumika kutambua yafuatayo 1/time dilation 2/relativistic mass 3/time contraction Ambayo tutayaangazia katika vipande vya sehemu zijazo panapo maajaliwa Asanteni
Maelezo Uchambuzi Archimedes Justin
GRAVITATIONAL THEORIES PART 4.
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY and GENERAL RELATIVITY THEORY part 4Special relativity theory 2/Mass energy equivalence equation Katika sehemu ya tatu tuliangalia kuhusu space and time na tukajifunza kuhusu Lorentz factor sasa katika sehemu hii ya nne tutaangalia kuhusu kanuni maarufu Sana kuliko kanuni zote katika jamii ya wanafizikia kanuni hii ni E=mc^2 Ingawa katika vitabu mbalimbali au machapisho mbali mbali unawezakuta imeandikwa kwa namna ya tofauti kidogo Kama vile 1)E=Lorentz factor×mc^2 2)E^2=(pc)^2+(mc^2)^2 Hapo eq 1 inatumika kwa punje yenye uzito na inayotembea kwa speed karibia na speed ya mwanga Wakati eq2 intumika kwa punje isiyokuwa na uzito kama photon kwahiyo isikupe shida Note (PC) ni momentum ya kitu kinachotembea kwa speed ya mwanga Archimedes Justin
Tunaweza kujiuliza kanuni hii ilitoka wapi? Ni swali gumu kidogo pia halina maana chenye maana ni kujua kanuni hii inamaana gani sababu Einstein mwenyewe hakuidadavua ilipotokea isipokuwa tu nature ilikuja kumtembelea ndotoni na kumuonesha kanuni hiyo na ktk nyaraka yake ya special relativity theory kanuni hii iliandikwa katika muonekano ufutao m=E/c^2 m ni uzito/mass E ni nishati /energy C ni speed ya mwanga Kama utahitaji kuidadavua(kui derive) mpaka kuifikisha hapo basi kuna njia mbili 1/ changanya max Plank's equation(E=hf) na de Broglie wavelength equation (wavelength =h/mv) 2/chokonoa relativistic mass equation Sasa ktk njia hizo mbili ya kwanza ni rahisi Sana sababu haihitaji hesabu ngumu za "calculus" derivation yake utaiona hapo katika comment section Ila ya pili ni ngumu kidogo na ni ndefu lazima utumie calculus hivyo sitai derive hapa(I'm sorry for that) Sasa kanuni hii inamaanisha nini? Kwanza kabisa kanuni hii inatuambia kuwa kila kitu unchokiona ni nishati Pia nishati na maada ni nyuso mbili za shilingi moja na ndio maana wengine wanasema matter is the frozen energy yani maada ni nishati iliyoganda whatever they are all right Lakini kanuni hii inatufundisha kuhusu Asili/nature ya miendo ya vitu katika kuikribia speed ya mwanga mambo yanakuaje Najua unaweza ukawa unjiuliza kwanini speed ya mwanga katika kanuni? Kwani inamahusiano gani? Mahusiano yake yako hivi:- Ktika part 3 tulingalia habari ya momentum kuwa Momentum(p)=mv sio? Sasa fikiria kitu kinatembea kwa kwa speed kubwa kuikaribia speed ya mwanga, katika sehemu ya tatu tulijifunza kuwa kwa kitu kinachotembea kwa speed ya mwanga ili upate momentum yake lazima uzidishie na Lorentz factor yani P=Lorentz factor×(mv) Sasa Lorentz factor =1/√1-v^2/c^2 sio? Kwahiyo P=mv/√1-v^2/c^2 na hpo ndo tunaona kwanini speed ya mwanga na je kuna athari ipi kwa kitu kinachotembea kwa speed ya mwanga Mfano ktika hiyo kanuni ya momentum kwa kitu kinchotembea kwa speed karibia speed ya mwanga maana yake tuseme v=c utaona (v/c)^2 inakuwa ni 1 Then √1-1 =0
Kwahiyo P=mv/0 hii maana hake kivitendo p inkuwa ni infinity yani momentum inakuwa kubwa kwa kiwango kisicho na ukomo na hivyo itahitajika nishati kubwa isiyo na ukomo ili ikuwezeshe kutembea kwa speed ya mwanga na nishati hii hatuwezi kuizalisha Hivyo basi kwa muktadha huo kanuni hiyo ya Einstein pia inatuambia kuwa 1)hatuwezi na kamwe hitatokea tusafiri kwa speed ya mwanga (weka akilini hiyo na ufute kabisa mawazo ya kwamba kuna siku tutaifikia tekinolojia ya kusafiri kwa speed ya mwanga) 2)speed ya mwanga ndo ukomo Wa speed kwa vitu vyote vyenye uzito Pia kanuni hii intusaidia kutambua kinachoendelea ktika jua na nyota zingine kwa ujumla kama Mdada Makini alivyowahi kuelezea katika moja ya makala zake namna gani tunaweza kutambua kiasi cha nishati kinachozalishwa pale hydrogen zinapoungana na kuunda helium Katika tafiti zilizowahi kufanyika wanasayansi walishangaa kuona mfano tuchukulie hydrogen pale zinpounganishwa kuunda helium ukichukua jumla ya zao(product) ukalinganisha na reactants unapata katika upande Wa uzito unakuta havifanani wakajiuliza je huo upungufu Wa uzito umeenda wapi? Majibu ni kwamba upungufu huo Wa uzito umekuwa nishati ya mwanga na joto ktik uhusiano Wa kanuni hii ya E=mc^2 ingawa hapo utakuta imeandikwa E=∆m^2 ∆m inmaanisha badiliko la uzito(mass defect) isikupe shida Pia kanuni hii hutumika katika mchakato Wa kutengeneza silaha za nyuklia na kuzalishia nishati ya nyuklia inayotumika Kama umeme nk Sasa Einstein alileta mkanganyiko alipokuja kuelezea kuhusu "relativistic mass'"(M') na "rest mass" watu hawakuelewa watumie mass ipi ktika kanuni hiyo ingawa alifikia uamuzi Wa kusema basi tutumie rest mass(Mo) Relativistic mass ni uzito Wa ziada unaoongezeka pale kitu kinapotembea kwa speed ya mwanga Rest mass ni huu uzito Wa kawaida Uwiano Wa relativistic mass na rest mass unaoneshwa katik kanuni ifuatayo M'=Mo/√1-v^2/c^2 Thank you till next time
Maelezo Uchambuzi Archimedes Justin
GRAVITATIONAL THEORIES PART 5.
NEWTON'S GRAVITATIONAL THEORY AND GENERAL RELATIVITY THEORY Part 5Special relativity theory TIME DILATION Kwanza tutambue maana ya "dilation" kama utaangalia ktika kamusi yako utaona dilation maana yake kupanuka/kuongezeka Kwahiyo time dilation inamaana ya kupanuka kwa muda au kuongezeka kwa muda mfano ilikuwa ni dakika 5 sasa zimekuwa dakika 10 hapo tutsema muda umepanuka au umeongezeka Sasa time dilation inahusiana nini na special relativity theory? Katika nadharia ya special relativity theory tunaambiwa kuwa time is relative yani muda unahusiana maana yake muda haupo sawa sawa kwa wote inategemeana na mahali ulipo au speed ya chombo unachotembelea Time dilation tutaiangalia kote kote namna inavyokuwa katika special relativity na general relativity theories Sasa tukianza na special relativity theory, (kumbuka hii ni nadharia inayojihusisha na vitu vinvyotembea kwa speed kuikaribia speed ya mwanga) hapa tutaielezea kupitia kanuni inayohisisha muda na Lorentz factor Kama tulivyojifunza nyuma Kanuni hiyo ni:- t'=t/√1-v^2/c^2
t' ni time dilation (muda Wa mtu aliyeko duniani anayetazama tukio linlotokea ndani ya chombo kinachotembea kwa speed kuikaribia speed ya mwanga) t ni time ya mtu aliyeko ndani ya chombo let's say spaceship kinachotembea kwa speed around speed of light /time ya tukio linalotokea ndani ya chombo kinachotembea kwa speed kuikaribia speed ya mwanga v ni speed ya chombo c ni speed ya mwanga Sasa naomba tusichanganye mambo hapa tutaangalia uhusiano Wa muda kwa mtu aliyeko duniani na yule aliyendani ya chombo kinqchotembea kwa speed kuikribia speed ya mwanga time zao tumezitofautisha hapo juu Sasa fikiria chombo kinatoka point A kwenda point B kwa speed ya asilimia 80% ya speed ya mwanga (0.8c) alafu kimetumia muda Wa dakika 4 je kwa mtu aliyeko duniani ataona chombo kimetumia muda gani kutoka point A kwenda point B? Kumbuka hapo tumeulizwa kuhusu muda Wa mtu aliyeko duniani hivyo utakuwa t' wakati muda Wa chombo kutoka point A kwenda B utakuwa t Kwahiyo ukiingia kwenye kanuni yetu t'=t/√1-v^2/c^2 t'=4/√1-(0.8c/c)^2 Hapo c na c zitakufa itabaki 0.8^2 ambyo ni sawa sawa na 0.64 Chukua 1-0.64=0.36 Tafuta √0.36=0.6 Chukua 4/0.6 =6.66 min Kwqhiyo t'itakuwa ni 6.66min Mpaka hapo utaona kuwa time ya chombo ni dk 4min wakati time ya observer aliyeko duniani ni 6.66min Maana yake time imeongezeka kutoka 4min mpaka kuwa 6.66 na hii ndo Time dilation Kwahiyo weka kichwani kuwa kadri unavyotembea kuikaribia speed ya mwanga time yako inapungua wakati kwa mtu anayekutazama ataona time inongezeka Ila sasa ni ngumu kuona time dilation kwasababu speed ya vyombo vyetu ni ndogo sana Sana Sana ukilinganisha na speed ya mwanga hata utembee kwa asilimia 10 ya speed ya mwanga bado time dilation itakuwa ni ndogo mno sawa na negligible Na ndio maana tunaona kuwa muda unabaki vile vile ingawa katika uhalisia muda unabadilika kulingana na speed,..... Next time tutamalizia kipande cha mwisho cha length contraction kisha tutaianza general relativity panapo majaaliwa
Maelezo Uchambuzi Archimedes Justin
(MADA MPYA )JE BINADAMU ALITOKEA WAPI.
SEHEMU YA KWANZANi swali lililoulizwa na rajabu karimu huku akitaka majibu ambayo yapo kisayansi zaidi Sasa swali hilo ni gumu kidogo na itabidi niandike gazeti sababu ili tuweze kupata majibu basi lazima history ihusike, geography, ihusike, biology ihisike, chemistry ihusike na hiyo dini ambayo haitaki tuitumie hapa nayo itabidi ihusike ili tujulishane kwanini dini haitaki tuitumie hapa
Nimepata wakati mgumu katika kutafakari kwamba nianzie wapi Ila at least nitaanzia kwenye kuzaliwa kwa sayari yetu ya dunia mpaka kutokea kwa binadam nadhani hapo tutakuwa tume cover eneo kubwa na kujifunza zaidi
Sasa ktk makala hii msingi Mkubwa utaegemea katika nadharia iitwayo "organic evolution theory" ambayo ndo nadharia inayokubalika katika sayansi Ila pia tutaangazia kuhusu chimbuko la uhai in general Sasa mfumo nitakaotumia kuandika makala hii ni "mfumo rejea" nadhani wale wataalam Wa kiswahili tutakuwa pamoja (mfumo huo ni ule Wa kuchanganya mbele Kati nyuma) Sasa tukianza na asili ya uhai tunaweza kujiuliza uhai ulitoka wapi? Nini chanzo au chimbuko la uhai?
Swali hili limekuwa likiulizwa miaka nenda miaka rudi na kutafutiwa majibu ambyo mpaka sasa yapo katika nadharia 51)Special creation theory(uumbaji maalumu) Nadhria hii inasema kuwa chanzo cha uhai na kila kitu katika ulimwengu viliumbwa na nafsi kuu ya asili ijulikanayo Kama Mungu nadhaia hii inaungwa mkono na dini nyingi zikiwemo uislam na ukristo kwa imani yangu Mimi ya ukristo(nadharia hiyo inaelezewa katika kitabu cha mwanzo 1:1, injili ya yohana Mt. 1:1-18) katika bibilia takatifu tunaambiwa Mungu aliumba ulimwengu na kila kitu kwa muda Wa siku 6 na siku ya 7 akaitakasa akapumzika Mwaka 1665 askofu aliyejulikana kwa jina la James usher alijaribu kupiga hesabu kuona ni lini tukio la uumbaji lilifanyika? Alichokifanya alikuwa akijumlisha miaka ya uzao Wa yesu kurudi nyuma mpaka kuja kumkuta Adam (uzao Wa yesu umeelezewa katika injili ya mathayo Mt. 1 na kuendelea) na hivyo alikuja kugundua kuwa ulimwengu uliumbwa miaka 4004 BC na uumbaji ulianza mwezi Wa kumi tarehe 1 na kukamilika tarehe 23 ya mwezi huo Huo saa tatu kamili asubuhi, na hii ndo imepelekea waumini wengi Wa dini(hasa wasabato) waamini ulimwengu una umri Wa miaka 6000 sababu tangu yesu apae mbinguni imepita miaka 2000 + sasa ukijumlisha na ile miaka 4004 utapata miaka 6000+ lakini askofu usher anakuwa kinyume na maandiko matakatifu sababu kwa mujibu Wa mahesabu yake tunaona tukio la uumbaji limechukua siku 22 wakati bibilia inasema uumbaji ulifanyika kwa siku 6 tu
Sasa tukirudi katika sayansi tunaona kuwa sayansi inadili na "observable phenomena" Kama nilivyoelezea katika makala ya "From what is physics to the theory of everything" kuhusu mbinu tatu za kusoma sayansi ambazo ni observation, measurement na practicals sasa katika uumbaji huo hakuna mtu aliyeshuhudia tukio la uumbaji likifanyika na hapo ndipo sayansi inapotilia shaka kuhusu nadharia hii na kizuri kuhusu sayansi ni kwamba katika sayansi huwa hatujiulizi kuwa Mungu alitoka wapi sababu antambulika kama "supernatural being" sasa Kama kuna neno nature ndani maana yake swali hilo linakuwa halina maana na kingine ni kwamba sayansi haiingiliani na maswala ya kiimani japo mwanasayansi mmoja mmoja anakuwa na dini anayoiamini mfano ni Isaac newton alikuwa mkristo mmoja safi kabisa na alifanya kazi nyingi katika dini kuliko tunavyomjua katika upande Wa sayansi aliweza hadi kupiga hesabu kiama kitakuwa lini na kwa Mara ya kwanza alipata jibu kuwa kiama kitakuwa mwaka 2016 Ila aliporudia mahesabu yake alikuja kupata 2060 kwahiyo tusubiri(time no matter what will tell) ingawa katika bibilia tunaambiwa hakuna anayejua siku ya kiama hata yesu hajui isipokuwa Mungu baba tu, pia newton anweza akawa sahihi kuhusu mwaka Ila siku na saa ndo hajui (who knows?) Sasa mwanasayansi Wa kwanza kuikosoa nadharia hii ya "special creation theory" ni Aristotle ambaye alizaliwa huko ugiriki mwaka 384 BC na kufariki mwaka 322BC Huyu alipinga kwa kutumia utafiti na hivyo utafiti wake ulipelekea ipatikane nadharia ya Pili inayojulikana Kama spontenous generation theory
2)spontenous generation theory Nadharia hii inasema kuwa uhai ulitoka katika viumbe visivyo hai na alipata ushhidi huo kwa kuona chawa wanatokea endapo nguo itakuwa chafu, au nyama inaoza na kutoa funza hivyo chawa na funza ni viumbe hai ambao tutasema wametoka katika vitu visivyo hai kwani uongo? Sasa miaka ya 1600 mwanasayansi Fransisco redi alifanya utafiti kwa kuchukua nyama mbili moja akaiacha wazi na nyingine akaifunga kabisa katika mazingira ambayo sio rafiki kwa kitu chochote kugusana nacho na baada ya siku kadhaa alikuja kukuta ile nyama aliyoiacha wazi imeoza, inatoa funza na ile ambayo aliifunga vizuri alikuta haijaharibika ndipo akagundua kuwa Aristotle hakuwa sahihi na kile tulichokiona nyama kutoa funza ni kwasababu ya viumbe wadogo wadoo wasioonekana kwa macho walikuwa huwa wanajishikiza na kuozesha kitu mfano ni bacteria pia wadudu kama nzi wanaweza kuacha mayai yao hapo na yanapokuja kuanguliwa ndipo tunaona funza Sasa jaribio kama hilo lilikuja kufanywa tena na mwanasayansi Lazaro spallanzani miaka ya 1700s na kupata matokeo yale Yale mam aliyoyapata mtangulizi wake Fransisco redi Na ugunduzi huo ulipelekea tupate tekinolojia iitwayo "biotechnology"ambayo hutumiwa viwandani katika kuzalishia vitu kama pombe kwa kutumia viumbe wadogo wadogo(mfano fangasi aitwae yeast hutumika kutengenezea pombe pia hutumiwa katika kuumua maandazi katika mchakato uitwao fermentation ambapo yeast huchakata kiwango fulani cha wanga na kuunda pombe na gesi ya carbon dioxide ambayo huumua ngano na kufanya ivimbe Ila pia wengine huitumia migahawani kwa kuchanganya kwenye unga Wa ugali sababu unga wa ugali bado ni wanga na kuufanya uumuke na kutoa ugali Mkubwa hivyo inawapa faida kimtindo) Nadharia ya tatu inaitwa cosmozoan theory
3)Cosmozoan theory Nadharia hii inasema kuwa uhai ulitoka huko katika magimba mengine na kuja kufika hapa duniani kwa njia mbali mbali ikiwemo ya kushuka kwa vimondo sasa ukakasi Wa nadharia hii ni kwamba mpaka sasa hatujapata ushahidi Wa uwepo Wa viumbe hai nje ya dunia kuanzia mercury mpaka Pluto hakuna ambapo tumeona angalau kuna chembechembe za ushhidi Wa viumbe hai au hata kuonesha kuwa kulikuwaga na viumbe hai labda tusubiri majibu ya vifaa vilivyorushwa katika sayari ya mars tuone vitatupa majibu gani nadharia ya nne
4)Steady state theory Nadharia hii inasema kuwa kila kitu unachokiona katika ulimwengu ikiwemo na viumbe hai vilikuwepogo tu havina mwanzo wala nini Lakini ukakasi Wa nadharia hii ni kwamba katika kanuni ya ulimwengu iitwayo "law of causality au law of cause and effect" tunaona haiwezekani kitu kiwepo bila kuwa na chanzo chake basi huenda tukaitetea kwa kusema kuwa kuna "uncaused cause" na kubaki hapo na hivyo itaonekana Kuwa sahihi (who knows) ingawa nadharia hii kisayansi ilikuja kupingwa vikali na utafiti uliofanya na mwanadini george lematre miaka ya 1920s kutoka ubeligiji ambaye alipelekea kupatikana kwa nadharia ya "big bang"
Muendelezo wa Sehemu zinazofuata Utazikuta Kule Juu kwenye sehemu ya madaMaelezo kutoka kwa Mwana astrophysikia Ndugu Archimedes Justine.
JE BINADAMU WALITOKEA WAPI.
SEHEMU YA PILIKatika sehemu hii ya pili tutajikita zaidi kuiangazia sayansi inasemaje kufatana na mwendelezo Wa sehemu ya kwanza(ikumbukwe kuwa movie bado hijaanza hii yote ni trela) Sasa katika upande Wa sayansi tunarudi pale katika upande Wa "special creation theory" kwanza katika sehemu ya kwanza tuliona kuwa sayansi inpata ukakasi kuhusu nadharia hii kwasababu hakuna aliyeshuhudia tukio la uumbaji sio?
Lakini pia kifo cha waaminio kuhusu umri Wa ulimwengu kuwa ni miaka 6000 kilikuja mnamo miaka ya 1940s ambacho kililetwa na mwasayansi prof. Willard F Libby ambaye alikuja na ugunduzi Wa "carbon 14 isotope dating" ugunduzi huo ulimfanya apate tuzo ya Nobel Carbon 14 dating ni kipimo cha muda Wa mabaki ya viumbe walioishi miaka mingi iliyopita ili kujua waliishi lini sasa kwa vipimo vya mabaki mengi ya mifupa viliweza kuonesha kuwa viumbe wengi waliishi miaka mingi Sana iliyopita zaidi ya hiyo elfu sita mfano ni lile fuvu la mtu Wa kale lililookotwa pale Olduvai Georgi na Dr. Leakey mwaka 1954 Kama sikosei na kuonesha kuwa kiumbe hicho chenye fuvu hilo kiliishi miaka million tatu iliyopita(yani tukirudi nyuma miaka million tatu ndo tunakutana naye akiwa anaishi Kama time travel ingewezekana) Sasa carbon 14 dating inafanyaje kazi?
Tukirudi katika kemia tunajifunza kuhusu "organic compounds" kuwa karibu robo tatu ya vitu vyote duniani ni organic compound, organic compound ni jumla ya vitu vyote vyenye carbon atom ndani yake isipokuwa vitu vichache Kama carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen carbonate ions na carbonate ions,.... Sasa kwakuwa vitu vingi vina carbon element hapa tunaona haja ya kuiangazia carbon Kama carbon Carbon ni element ambayo inakuwa na idadi ya punje chanya(protons) 6 na electron 6 Ila tukija katika upande Wa uzito wake tunaona uzito Wa atom yoyote kwa asilimia 99 Unatokana na kiini chake ambako katika kiini huwa kuna punje chanya(protons) na punje zisizo na chaji(neutrons) sasa kwa carbon habari ya idadi ya neutrons inakua tofauti kidogo
1) kuna carbon zenye neutron 6 ambazo huunda jumla ya neutron na proton kuwa 12 sababu idadi ya proton hubaki vile vile 2)kuna carbon zenye neutron 7 na hivyo kiini chake huwa na jumla ya punje 13 3) kuna carbon zenye neutron 8 ambazo kiini chke huwa na jumla ya punje 14 Sasa aina ya kwanza ndo hupatikana kwa wingi katika ulimwengu takribani asilimia 99 na aina ya pili huchukua karibu asilimia moja yote kwahiyo aina ya tatu ipo katika ulimwengu Ila kwa kiwango kidogo Na aina zote tatu hujulikana Kama "isotopes za carbon" wakati kite do hicho cha atoms hizo Kuwa na idadi sawa ya proton huku zikitofautiana neutron huitwa "isotopy" na kwanini hutofautiana idadi ya neutron? Hiyo ni fizikia ya ndani Sana ambayo nisingependa niiangazie hapa Ila tutajifunzia kule kwenye makala ya "From what is physics to the theory of everything" Sasa hiyo aina tatu ambayo inapunje 14 ndo tunaiita carbon 14 na hii hupatikana katika viumbe hai mfano kwenye mifupa Sasa hiyo carbon 14 ni radioactive maana yake inakuwa inavunjika kuunda vipande viwili kwa kutoa punje zenye chaji hasi na kupelekea iundwe nitrogen kila baada ya miaka 5730(muda huo ambao kitu kitatumia kuvunjika vipande viwili huitwa half life) sasa hapo kuna kanuni inayotumika kukokotoa muda ambao kiumbe kiliikuwepogo miaka mingi kanuni hiyo ni N=Noe^-T(1/2)t
Katika kanuni hiyo N inamaanisha kiasi cha carbon kilichobaki No kiwango cha awali cha carbon T(1/2) ni half life t ni muda ambao hicho kiumbe kiliishigi Kwahiyo kwa kupima kiwango cha carbon 14 kichobaki katika masalia ya mifupa kisha unalinganisha na kiwango cha carbon 14 katika kiumbe kilichopo kinachofanana nae basi unaweza kuingiza katika kanuni hiyo na kukokotoa " t" hivi ndivyo carbon 14 dating inavyofanya kazi na kwa kupima masalia ya viumbe mbali mbali tumeweza kugundua kuwa dunia na ulimwengu kiujumla Una zaidi ya miaka 6000 hivyo concept hiyo ya kidini kuhusu umri Wa ulimwengu kuwa na miaka 6000 tupa nje ya dirisha Tukirudi kwenye nadharia zetu, katika sehemu ya kwanza tuliangalia nadharia nne sio? Sasa nadharia ya tano ni 5)Biochemical evolution theory Hii ni nadharia ambayo inakúbali kamiongoni mwa jamii ya wanasayansi ambayo yenyewe inasema kuwa chanzo cha uhai ni kutoka katika muunganiko Wa kemikali mbali mbali kama vile methane, ammonia, hydrogen na water vapour ambazo ziliungana by chance na kuunda amino acids ambazo ndo kiini cha viumbe hai wote
Nadhria hii ilipendekezwa miaka ya 1920s na mnamo miaka ya 1950smwanasayansi aitwae miller aliifanyia jaribio na jaribio hilo linaitwa "miller experiment" ambapo alichukua gesi ya ammonia, hydrogen, methane na water vapour akaweka katika mtungi maalumu maabara na kuupitishia "strong electric field" iliyopelekea zitokee cheche ambzo zilisababisha gesi hizo zijiunge ktk namna Fulani na kuunda amino acid ambazo kwa kupitia by chance zinaweza kuungana na element zingine kama phosphorous nk na kuunda vinasaba/genetic materials ambazo ni DNA(deoxyribonucleic acid) na RNA(ribonucleic acid) NOTE(tunaposema by chance tunamaanisha mam zari/probability mfano chukulia umempa tumbili computer atakavyokuwa anabonyeza bonyeza keyboard obviously atakuwa anaandika utumbo tu sio? Ila inaweza kutoa kama zali tu akijikuta kaandika neno moja lenye mantiki hata "Archimedes" sasa hivyo ndivyo ilivyotokea katika namna ya kupatikana kwa amino acid na safari mbele mpaka kutokea kwa viumbe hai)
Kipengele ambacho tutaenda kukijadili baada ya kufahamu hayo ni "organic evolution theory" Hiyo ni nadharia ambayo inasema kuwa viumbe vyote vimetoka sehemu moja Ila vilikuwa vikipitia mabadiliko Mdogo Mdogo kadri muda ulivyozidi kusonga mbele na hivyo kutufanya tutofautiane Sasa kabla sijaichimba hii nadharia kiundani nataka nikupe hints za ushahidi juu ya nadharia hii ili kuondoa utata ambao unaweza kujitokeza huko mbele 1)fossils remains(masalia ya viumbe hai) 2)comperative anatomy 3)cooperative physiology 4)comparative embryology 5)Number of chromosomes Kwa Leo tuishie hapo kipindi kijacho tutazidadavua kiundani hizo hints ambazo ndo ushahidi Wa organic evolution theory kisha tutaichimba organic evolution theory yenyewe
Maelezo na Archimedes Justine
JE BINADAMU WALITOKEA WAPI.
SEHEMU YA TATUKatika sehemu ya kwanza tulijifunza kuhusu maana ya "organic evolution theory" sasa Leo katika sehemu ya tatu tutaangalia ushahidi Wa kisayansi kuhusu nadharia hii ya organic evolution
1)Masalia ya viumbe hai(fossils remains) Viumbe hai vinapokufa huoza sababu vinachakatwa na viumbe wadogo wadogo Kama bacteria na kupelekea kutoa baadhi ya elements katika mfumo Wa gesi Kama carbon dioxide, ammonia, hydrogen sulphide na kupelekea tuhisi harufu Sasa kuna baadhi ya viumbe unakuta wanashindikana kuoza sababu sio woote watakaooza mfano katika maeneo yenye baridi Kali huko viumbe kuoza ni kazi kidogo sasa tukirudi nyuma miaka mingi Sana takribani million 750 tunakutana na viumbe waitwao dinosaurs ambao walikuwa katika aina mbali mbali lakini sio hao tu pia miti mingi iliyokuwepo enzi hizo ambao kwa pamoja walikufa na wengine kuoza lakini wengine hawakuoza Sasa wale ambao hawakuoza walikuwa wanatitia chini kadri muda unavyozidi kwenda(unaweza ukashuhidia hili iache nyumba yako baada ya muda mrefu hata miaka 10 utaikuta Kama kimo chake kimepungua) sababu malighafi hititia chini sasa huko chini hufunikwa na miamba tabaka(sedimentary rocks) na kadri miaka inavyokwenda ndivyo viumbe walivyokuwa wakifa na kutitia chini huku wakikandamizwa na layers za miamba tabaka na kupelekea alama za miili yao kujichora katika miamba hiyo huku composition zao zikibadilishwa na kuwa mafuta ghafi, au gesi asilia au makaa ya mawe ambayo ndo tunayachimba Leo
Sasa kwa tafiti zilizofanyika katika alama za miamba kwa kulinganisha layers kutokea ya juu na kushuka hadi chini wataalam Wa miamba na wanabiolojia wameweza kuona kuwa alama za miamba iliyoko tabaka la juu hifanana na baadhi ya viumbe hai wanaoishi Leo wakati kadri unavyoshuka chini mfanano unazidi kutofautiana kutoka tabaka moja hadi jingine sasa hapo ndipo wakapata ushahidi kwamba evolution ilitokea sababu tunaona mabadiliko ya miundo Wa alama za viumbe kulingana na layers za miamba lakini pia kwa kupima masalia ya carbon 14 elements wataalam Wa kemia na miamba wameweza kujua miaka ya zama ambazo viumbe hao waliishi
2)Comparative embryology Huu ushahidi unazungumzia mfanano Wa vijusi vya viumbe mbalibali Wana baiolojia kwa kuchunguza vijusi vya viumbe mbali mbali pale vinapokuwa vinaundwa wameona vikifanana yani kijusi cha Kobe, samaki, binadamu, simba, kangaroo kuku nk vinafanana Sasa wakajiuliza kwanini inakuwa hivyo? Bila Shaka ni ushahidi tosha kuwa zamani sisi sote tulitoka katika chimbuko moja Ila tulikuwa tukipitia mabadiliko mbali mbali kadri miaka ilivyokuwa inakwenda
3)comparative anatomy Kwanza tujue anatomy ni nini? Anatomy ni muundo Wa mfumo Wa kiumbe hai bila kuangazia kazi zake Sasa ukiangalia viumbe wengi unakuta baadhi ya structure/muundo Wa organ zao zinakuwa zinafanana fanana mfano ukiangalia moyo Wa amphibia labda tuchukulie samaki, ukalinganisha na moyo Wa reptilia mfano mjusi na ukalinganisha na moyo Wa binadamu utaona kimuundo kuna utofauti Mdogo Moyo Wa samaki una vyumba 2 Wa reptilia una vyumba 3 wakati Wa binadam Una vyumba 4 huo ni ushahidi kuwa sisi sote tulitoka sehemu moja isipokuwa tulikuwa tukipitia mabadiliko kadha Wa kadha(evolution)
4) comparative physiology Physiology ni elimu inayoangazia kazi za mifumo ya kiumbe hai Sasa hapa kuna namna mbili ¡)Analogous structure Hii inaelezea kuwa baadhi ya viumbe huwa na organs ambazo kazi zinafanana lakini huwenda zikawa zinaonekana kutoka katika vyanzo mbali mbali mfano ni popo na kuku wote wanamabawa kwa ajili ya kupaa Ila wametofautiana chimbuko hii inaonesha kuwa mazingira yalichagiza kuwapelekea wao wawe na sifa hiyo ¡¡)homologous structure Hii inaelezea kuwa baadhi ya viumbe huwa na organs zinazofanana Ila hutofautiana katika kazi mfano ni nyani na binadam wote wana miguu ya mbele Ila kwa binadam hutumia kwa ajili ya kushikia vitu wakati nyani hutumia kwa ajili ya kutembelea
5)comparative chromosomes Hii inaelezea kuwa idadi ya chromosome hufanana fanana baina ya viumbe hai mfano binadamu Ana idadi ya chromosomes 46 wakati sokwe Ana idadi ya chromosomes 48 lakini pia muundo Wa hizo chromosomes unafanana fanana baina ya viumbe hai sasa ukaribu huo unaonesha kuwa sisi sote tumetoka katika chimbuko moja isipokuwa tulikuwa tukipitia mabadiko (evolution) kadri muda ulivyosonga Sasa chromosomes ni nini? Tutakuja kulijadili siku nyingine katika movie kamili maana trela yetu ndo inaishia hapo ingawa niliwahi kugusia kidogo chromosome ni nini katika makala ya "From what is physics to the theory of everything"
Maelezo na Archimedes Justine.
0 comments:
Post a Comment