A Brief History of Time af Stephen Hawking

A Brief History of Time Astronomy Nature Science Space Science Stephen Hawking

Fra Big Bang til sorte huller

A Brief History of Time by Stephen Hawking

Køb bog - A Brief History of Time af Stephen Hawking

Hvad er emnet for bogen A Brief History of Time?

Når vi tager et kig på både den videnskabelige teoris historie og de begreber, der former vores nuværende viden om verden, er A Brief History of Time (1988) et must-see for enhver, der er interesseret i videnskabens historie. I denne bog giver Hawking et kortfattet resumé af både universets historie og den komplicerede fysik, der ligger til grund for det, alt sammen præsenteret på en måde, som selv læsere, der bliver udsat for disse begreber for første gang, kan forstå.< /p>

Hvem er det, der læser bogen A Brief History of Time?

  • Enhver, der er nysgerrig efter kosmos oprindelse, enhver, der er nysgerrig efter, hvad kvantefysik er, og enhver, der er interesseret i, hvordan sorte huller fungerer

Hvad er Stephen Hawkings baggrund?

PhD i teoretisk fysik og kosmologi, Stephen Hawking (1942-2018) var en teoretisk fysiker, kosmolog og forfatter, der er bedst kendt for sit arbejde med Hawking-stråling og Penrose-Hawking-sætningerne. Mellem 1979 og 2009 havde Hawking det Lucasian professorat i matematik ved University of Cambridge, hvor han også blev tildelt præsidentens frihedsmedalje. Han var også en æresstipendiat i Royal Society of Arts og et livslangt medlem af det pavelige videnskabsakademi.

Hvad er det helt præcist for mig? Opdag universets mysterier.

 At se himlen fyldt med stjerner om natten er en af ​​de mest visuelt betagende og tankevækkende seværdigheder på planeten. Der er noget ved universets blink, der beder os om at tage et øjeblik og overveje nogle af universets mest dybe mysterier. En kort historie om tid vil bidrage til oplysningen af ​​disse mysterier ved at afsløre de principper, der styrer kosmos. Fordi det er skrevet i forståelige termer, vil det hjælpe selv dem, der ikke er videnskabeligt tilbøjelige til at forstå, hvorfor kosmos eksisterer, hvordan det opstod, og hvordan fremtiden vil se ud. Du vil også lære om mærkelige fænomener som sorte huller, som er en slags vakuum, der trækker alt (eller næsten alt) mod dem. Endnu vigtigere er det, at du lærer selve tidens mysterier, da disse noter giver svar på spørgsmål som "hvor hurtigt går tiden?" samt "hvordan ved vi, at det går fremad?"

Med sikkerhed vil du aldrig se på nattehimlen på samme måde igen efter at have lyttet til disse stykker litteratur.

Udvikling af teorier baseret på det, du har set tidligere, kan hjælpe dig med at forudsige fremtiden.

 Sandsynligheden er, at du har hørt om gravitationsteorien eller relativitetsteorien. Men har du nogensinde brugt et øjeblik på at overveje, hvad vi egentlig mener, når vi taler om ideer og koncepter? For at sige det enkelt, er en teori en model, der korrekt forklarer enorme grupperinger af data i den mest fundamentale forstand. Videnskabelige observationer, som dem, der er lavet i eksperimenter, indsamles og analyseres af videnskabsmænd, som derefter bruger informationen til at skabe hypoteser for, hvordan og hvorfor begivenheder opstår. Eksempler inkluderer ideen om tyngdekraften, som blev etableret af Isaac Newton efter at have studeret en række begivenheder lige fra æbler, der falder fra træer til planeternes bevægelse. En teori om tyngdekraften blev udviklet ved hjælp af beviserne, som blev indsamlet af forskeren. Teorier giver to væsentlige fordele: Først og fremmest lader de videnskabsmænd komme med præcise forudsigelser om begivenhedernes gang i fremtiden.

For eksempel gjorde Newtons teori om tyngdekraften videnskabsmænd i stand til at forudse de fremtidige bevægelser af objekter såsom planeter.Hvis du f.eks. vil vide, hvor Mars vil være om seks måneder, kan du bruge tyngdekraftsteorien til at forudsige placeringen med præcision. For det andet kan teorier altid afvises, hvilket betyder, at de kan blive revideret, hvis der opdages nye beviser. det modsiger den pågældende teori. For eksempel plejede folk at tro, at Jorden var universets centrum, og at alt andet kredsede omkring den. Som et resultat af hans opdagelse af, at Jupiters måner kredsede om planeten, var Galileo i stand til at demonstrere, at ikke alt virkelig kredsede om Jorden. Som et resultat, uanset hvor solid en teori synes at være på tidspunktet for dens formulering, kan en enkelt fremtidig observation altid gøre den forkert. Som et resultat kan ideer aldrig bevises at være sande, og videnskab er en proces, der konstant ændrer sig.

En ændring i den måde, vi tænker på, hvordan tingene bevæger sig, fandt sted i 1600-tallet, takket være Isaac Newton.

 Før Isaac Newton mente man, at en genstands naturlige tilstand var fuldstændig stille. Dette indebærer, at hvis der ikke var nogen ekstern kraft, der virkede på emnet, ville det forblive helt stille. Newton demonstrerede i 1600-tallet endegyldigt, at denne langvarige opfattelse var forkert. En ny hypotese blev præsenteret i stedet for, ifølge hvilken alt i kosmos, snarere end at være statisk, virkelig altid var i bevægelse. Newton kom til denne konklusion som et resultat af sin opdagelse af, at planeterne og stjernerne i kosmos konstant bevægede sig i deres forhold til hinanden. Eksempler inkluderer det faktum, at Jorden kontinuerligt drejer rundt om Solen, og at hele solsystemet roterer rundt om galaksen. Som et resultat er intet nogensinde virkelig ubevægeligt. Newton udtænkte tre bevægelseslove for at forklare bevægelsen af ​​alle ting i universet:

Alle objekter vil fortsætte med at rejse i en lige vej, hvis de ikke bliver påvirket af en anden kraft, ifølge den første af Newtons bevægelseslove. Dette viste Galileo i et eksperiment, hvor han rullede bolde ned ad en bakke for at illustrere sin pointe. De rullede i en lige vej, da der ikke var nogen anden kraft, der virkede på dem end tyngdekraften. Specifikt siger Newtons anden lov, at et objekt vil accelerere med en hastighed, der er proportional med den kraft, der udøves på den. Overvej følgende eksempel: et køretøj med en kraftigere motor vil accelerere hurtigere end et køretøj med en mindre kraftig motor. Denne regel siger også, at jo større masse et legeme er, jo mindre effekt har en kraft på dets bevægelse, og omvendt. Et større køretøj vil tage længere tid at accelerere end et lettere køretøj, hvis to køretøjer har samme motor.

Tyngekraft er beskrevet af Newtons tredje lov. Den hævder, at alle legemer i universet er tiltrukket af hinanden af ​​en kraft, der er proportional med massen af ​​de objekter, der tiltrækkes af. Dette indebærer, at hvis du fordobler massen af ​​en genstand, vil kraften, der virker på den, være dobbelt så kraftig. Hvis du fordobler massen af ​​en genstand og tredobler massen af ​​en anden, vil kraften være seks gange så stærk.

Det faktum, at lysets hastighed er konstant, viser, at det ikke altid er muligt at måle nogets hastighed i forhold til en andens hastighed.

 Efter at have set, hvordan Newtons teori gjorde op med absolut hvile og erstattede den med forestillingen om, at et objekts bevægelse er i forhold til bevægelsen af ​​noget andet, kan vi se, hvordan den stadig er i brug i dag. Teorien indikerede dog også, at en vares relative hastighed er vigtig. Overvej følgende scenarie: du sidder på et tog, der kører med 100 miles i timen og læser en bog. Jeg er nysgerrig, hvor hurtigt du rejser. Ifølge et vidne, der ser toget køre forbi, kører du med 100 miles i timen. Men i forhold til den bog, du nu læser, er din hastighed 0 miles i timen. Som et resultat bliver din hastighed målt i forhold til en anden vare.En væsentlig fejl i Newtons teori blev imidlertid opdaget: lysets hastighed

Lysets hastighed er konstant, ikke relativ og kan ikke måles. Den bevæger sig med en konstant hastighed på 186.000 miles per sekund. Uanset hvad der ellers bevæger sig hurtigere end lyset, vil lysets hastighed forblive konstant uanset. For eksempel, hvis et tog, der kører med 100 miles i timen, nærmede sig en lysstråle, ville lysets hastighed være 186.000 miles i sekundet ifølge formlen. Men selvom det tog stoppede fuldstændigt ved et rødt signal, ville lysstrålen stadig køre med 186.000 miles i sekundet. Det gør ingen forskel, hvem der ser på lyset, eller hvor hurtigt de bevæger sig; lysets hastighed vil altid forblive konstant. Newtons hypotese er sat i fare som følge af dette fund. Når noget bevæger sig, hvordan kan objektets hastighed forblive konstant uafhængig af observatørens tilstand? Heldigvis blev løsningen fundet i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede, da Albert Einstein foreslog sin generelle relativitetsteori.

Ifølge relativitetsteorien er tiden i sig selv ikke en fast størrelse.

 Det faktum, at lysets hastighed forbliver konstant, var et problem for Newtons teori, da den viste, at hastighed ikke nødvendigvis er relativ. Som et resultat har forskerne brug for en opdateret model, der tog højde for lysets hastighed. Relativitetsteorien, skabt af Albert Einstein, er et eksempel på en sådan teori. Ifølge relativitetsteorien gælder videnskabens regler ligeligt for alle iagttagere, der frit kan bevæge sig. Dette indebærer, at uanset hvilket tempo nogen rejser i, vil de altid opleve den samme lyshastighed. Selvom dette umiddelbart ser ud til at være ret simpelt, er et af dets grundlæggende forslag virkelig ekstremt svært for mange mennesker at forstå: ideen om, at tid er relativ, er en af ​​de sværeste at forstå.

På grund af det faktum, at lys ikke varierer i hastighed, når det ses af observatører, der rejser med forskellige hastigheder, ville vidner, der rejser med forskellige hastigheder i forhold til hinanden, faktisk estimere forskellige tidspunkter for den samme forekomst. Overvej følgende scenarie: et lysglimt sendes ud til to vidner, hvoraf det ene bevæger sig mod lyset, og det andet bevæger sig med en hurtigere hastighed i den modsatte retning af lyset. Begge seere ville opleve den samme lyshastighed, på trods af at de bevæger sig med meget forskellige hastigheder og i modsatte retninger. Dette ville betyde, at de begge ser flashbegivenheden, som om den fandt sted på et andet tidspunkt end det andet, hvilket er utroligt. Dette skyldes, at tiden er defineret af den afstand, noget har gået, divideret med den hastighed, det har bevæget sig med. Selvom lysets hastighed er den samme for begge seere, på grund af forskellen i afstand, er tiden relativ til hver observatør i dette tilfælde.

Hvis begge vidner var udstyret med ure til at registrere det øjeblik, lysimpulsen blev frembragt, ville de være i stand til at attestere to forskellige tidspunkter for den samme hændelse. Så hvem har ret? I ingen af ​​observatørernes synspunkter; tid er relativ og unik for hvert af deres perspektiver!

Fordi det er umuligt at opnå præcise målinger af partikler, stoler videnskabsmænd på et koncept kendt som kvantetilstand til at foretage forudsigelser.

 Alt i universet består af partikler såsom elektroner og fotoner. Forskere søger at måle dem og analysere deres hastighed for at forstå mere om kosmos og dets indbyggere. Når du forsøger at undersøge partikler, vil du dog se, at de opfører sig på en usædvanlig måde. Mærkeligt nok, jo mere præcist du forsøger at måle placeringen af ​​en partikel, jo mere usikker bliver dens hastighed; omvendt, jo mere præcist du forsøger at måle dens hastighed, jo mindre bestemt bliver dens position.Usikkerhedsprincippet er navnet på dette fænomen, som oprindeligt blev identificeret i 1920'erne. En konsekvens af usikkerhedsprincippet var, at forskerne blev tvunget til at finde andre metoder til at se på partikler, hvilket førte til, at de i stedet begyndte at se på en partikels kvantetilstand. Kvantetilstanden af ​​en partikel er en kombination af flere sandsynlige potentielle placeringer og hastigheder af partiklen.

Fordi forskere ikke er i stand til at bestemme en partikels præcise placering eller hastighed, må de overveje de mange mulige steder og hastigheder, som partikler kan optage. Forskere overvåger alle mulige steder, hvor en partikel kan være, og vælger derefter den mest sandsynlige blandt dem, mens partiklen rejser rundt. Forskere behandler partikler, som om de var bølger for at hjælpe dem med at bestemme dette. Fordi en partikel kan være i et væld af forskellige steder på samme tid, virker de som en sekvens af kontinuerlige, oscillerende bølger i deres udseende. Overvej billedet af et stykke vibrerende tråd. Når strengen vibrerer, vil den bue og dykke gennem en række toppe og lavninger. En partikel virker på samme måde, men dens potentielle rute består af en sekvens af overlappende bølger, der alle opstår på samme tid.

At observere partikler på denne måde hjælper videnskabsmænd med at bestemme, hvor en partikel med størst sandsynlighed vil blive fundet. Mest sandsynlige partikelplaceringer er dem, hvor buerne og toppene på de talrige bølger falder sammen med hinanden, mens de mindst sandsynlige partikelplaceringer er dem, hvor de ikke gør det. Dette kaldes interferens, og det afslører, hvilke steder og hastigheder der er mest sandsynligt, at partikelbølgen går langs sin rute.

Tyngekraft er konsekvensen af, at store ting bøjer rum-tidens stof til deres vilje.

 Når du ser dig omkring, ser du verden i tre dimensioner, hvilket betyder, at du kan karakterisere hvert emne ved dets højde, bredde og dybdemål. Faktum er, at der er en fjerde dimension, selvom en vi ikke kan se: tid, som kombineret med de tre andre dimensioner danner et fænomen kendt som rum-tid. Forskere bruger denne firedimensionelle model af rum-tid til at forklare de begivenheder, der finder sted på tværs af kosmos. I sammenhæng med tid og rum er en begivenhed alt, der finder sted på et bestemt tidspunkt. Som et resultat, når de bestemmer placeringen af ​​en begivenhed i forbindelse med de tredimensionelle koordinater, inkluderer videnskabsmænd en fjerde koordinat til at repræsentere tidspunktet for hændelsen. For at bestemme placeringen af ​​en begivenhed, skal videnskabsmænd tage tid i betragtning, da relativitetsteorien siger, at tid er relativ. Derfor er det et væsentligt element i at definere karakteren af ​​en bestemt hændelse.

Kombinationen af ​​rum og tid har haft en bemærkelsesværdig effekt på vores forståelse af tyngdekraften, som har udviklet sig dramatisk som følge heraf. Tyngdekraften er konsekvensen af, at store objekter bøjer rum-tidskontinuummet, som beskrevet ovenfor. Når en stor masse, såsom vores sol, krummer, har det den effekt at ændre rum-tid. Overvej følgende scenarie: Betragt begrebet rumtid som et tæppe, der er spredt ud og holdt i luften. Hvis du lægger en genstand i midten af ​​tæppet, vil tæppet bue, og objektet vil synke en lille smule i midten af ​​tæppet. Dette er den effekt, som enorme ting har på rum-tidens struktur.

Andre ting vil så følge disse kurver i rum-tid, når de bevæger sig hen over rummet. Dette skyldes det faktum, at en genstand altid vælger den korteste vej mellem to steder, som er en cirkulær bane omkring et større objekt i universet. Hvis du kigger på tæppet igen, vil du se noget.At lægge en stor genstand som en appelsin på tæppet og derefter forsøge at rulle en mindre genstand forbi det vil resultere i, at marmoren følger fordybningen efterladt af den orange Gravity fungerer på samme måde!

I tilfælde af at en stjerne med stor masse dør, kollapser stjernen til en singularitet kendt som et sort hul.

 For at generere varme og lys har stjerner brug for enorme mængder energi i hele deres liv. Denne energi varer dog ikke i det uendelige; i sidste ende udmatter det sig selv, hvilket får stjernen til at dø. Hvad der sker med en stjerne, efter at den dør, bestemmes af stjernens størrelse. Når en massiv stjerne opbruger sine energireserver, sker der noget ekstraordinært: dannelsen af ​​et sort hul. Fordi tyngdefeltet for de fleste store stjerner er så kraftigt, kan der dannes et sort hul. Det er muligt for stjernen at bruge sin energi til at forhindre sig selv i at kollapse, så længe den stadig er i live. Efter at være løbet tør for energi er stjernen ikke længere i stand til at trodse tyngdekraften, og dens opløselige krop kollapser til sidst i sig selv. Alt bliver trukket indad i en singularitet, som er et uendeligt tæt, sfærisk punkt, der ikke findes andre steder i universet. Denne singularitet omtales som et sort hul.

Rum-tid bliver snoet så skarpt som følge af et sort huls tyngdekraft, at selv lys bøjes langs dets vej. Ikke alene trækker et sort hul ind i alt i dets nærhed, men det forhindrer også alt, der krydser en bestemt grænse omkring det, i at undslippe igen: dette point of no return er kendt som begivenhedshorisonten, og intet, ikke engang lys, der rejser sig hurtigere end noget andet i universet, kan flygte tilbage over det. Et sort huls begivenhedshorisont er defineret som det punkt, ud over hvilket intet kan undslippe igen. Dette stiller et interessant spørgsmål: siden et sort hul absorberer lys og alt andet, der krydser dets begivenhedshorisont, hvordan kan vi så se, om de virkelig er der i universet? Astronomer jager sorte huller ved at observere den tyngdekraft, de har på kosmos, såvel som røntgenstrålerne, der udsendes af deres interaktion med kredsende stjerner.

For eksempel søger astronomer efter stjerner, der kredser om mørke og enorme objekter, som måske er sorte huller eller ikke, for at lære mere om dem. De er også på udkig efter røntgenstråler og andre bølger, der ofte genereres af stof, når det trækkes ind i og rives fra hinanden af ​​et sort hul. En endnu mere mystisk kilde til radio og infrarød stråling er blevet opdaget i vores galakses kerne; denne kilde menes at være et supermassivt sort hul.

Sorte huller producerer stråling, som kan få dem til at fordampe, hvilket i sidste ende resulterer i deres død.

 Tyngekraftens tiltrækning af et sort hul er så kraftig, at ikke engang lys kan undslippe det. Det er naturligt, at intet andet også ville være i stand til at undslippe. Du tager dog fejl. Faktisk skal sorte huller udsende noget for at undgå at overtræde termodynamikkens anden regel. Det står i termodynamikkens universelle anden regel, at entropi, eller tendensen til større uorden, stiger til enhver tid. Og når entropien stiger, skal temperaturen også stige. En god illustration af dette er måden en fire-poker brænder rødglødende på efter at være blevet anbragt i en ild og udsender stråling i form af varme. Ifølge termodynamikkens anden regel, da sorte huller absorberer uordnet energi fra kosmos, skulle det sorte huls entropi stige som følge af dette. Og som et resultat af stigningen i entropi bør sorte huller tvinges til at lade varmen slippe ud.

Selvom intet kan undslippe fra et sort huls begivenhedshorisont, er virtuelle par af partikler og antipartikler nær begivenhedshorisonten i stand til at gøre det, fordi termodynamikkens anden lov er bevaret i nærheden af ​​begivenhedshorisonten.Partikler, der ikke kan observeres, men hvis påvirkninger kan kvantificeres, omtales som virtuelle partikler. Et af medlemmerne i parret har positiv energi, mens det andet besidder negativt ladet energi. På grund af styrken af ​​tyngdekraftens tiltrækning i et sort hul kan en negativ partikel blive suget ind i det sorte hul og derved give sin partikelpartner tilstrækkelig energi til potentielt at undslippe i kosmos og blive frigivet som varme. Det er muligt for det sorte hul at udsende stråling på denne måde, hvilket gør det muligt for det at adlyde termodynamikkens anden lov.

Mængden af ​​positiv stråling, der frigives, modsvares af mængden af ​​negativ stråling, der trækkes ind i det sorte hul af det sorte hul. Denne indadgående tilstrømning af negative partikler har potentialet til at mindske massen af ​​det sorte hul, indtil det i sidste ende fordamper og dør. Og hvis det sorte huls masse reduceres til en tilstrækkelig minimal værdi, vil det højst sandsynligt ende i en enorm endelig eksplosion svarende til millioner af H-bomber.

På trods af at vi ikke kan være sikre, er der væsentlige indikationer på, at tiden kun vil fortsætte med at gå fremad.

 Overvej muligheden for, at universet begyndte at skrumpe, og tiden begyndte at flyde tilbage. Hvordan ville det være at være der? Der er mulighed for, at urene vil gå baglæns, og historiens vej vil blive vendt. Men mens videnskabsmænd ikke helt har afvist muligheden, tyder tre væsentlige indikationer på, at tiden udelukkende bevæger sig fremad. Tidens termodynamiske pil er den første indikation af, at tiden går fra et punkt i fortiden til et andet punkt i fremtiden. Ifølge termodynamikkens anden lov har entropi - uorden i et lukket system - en tendens til at vokse som tiden skrider frem i hvert lukket system. Dette indebærer, at uordens tilbøjelighed til at vokse kan bruges til at måle tidens gang.

I tilfælde af en kop, der ved et uheld falder fra et bord og går i stykker, er rækkefølgen blevet forstyrret, og entropien er steget. Fordi en knust kop aldrig spontant vil genforenes og forbedre sin rækkefølge, kan vi konkludere, at tiden kun bevæger sig fremad. Den knuste kop og tidens termodynamiske pil er begge elementer i den anden indikator for fremad tid, som styres af hukommelsen og også repræsenteres af tidens psykologiske pil. Når du kan huske, at koppen stod på bordet, efter at den er blevet knækket, vil du ikke være i stand til at "genkalde" dens fremtidige placering på gulvet, mens den stadig var på bordet, før den er blevet knust. Den tredje indikation, tidens kosmologiske pil, refererer til udvidelsen af ​​kosmos, og den svarer til vores oplevelse af tidens termodynamiske pil samt væksten i vores viden om den. Dette skyldes, at entropien stiger i takt med at kosmos udvider sig.

Efter at have nået et bestemt tidspunkt, kan kaos i kosmos få universet til at skrumpe, og dermed vende tidens retning i den kosmiske pil. Vi ville dog ikke være opmærksomme på det, da intelligente skabninger kun kan leve i et miljø, hvor kaos er stigende. Grunden til dette er, fordi mennesker er afhængige af entropiprocessen for at omdanne vores mad til brugbar form for energi. På grund af dette vil vi fortsætte med at opfatte tidens kosmiske pil som en bevægelse fremad, så længe vi er i live.

Der er tre grundlæggende kræfter i kosmos, foruden tyngdekraften. Disse er: attraktion, attraktion og attraktion.

 Er der nogle særlige kræfter, der virker i universet? De fleste mennesker vil kun være bekendt med én af disse kræfter: tyngdekraften, som er den kraft, der tiltrækker ting til hinanden, og som mærkes på den måde, at Jordens tyngdekraft trækker os til overfladen.De fleste mennesker er derimod ikke klar over, at der reelt er tre kræfter mere, der virker på de mindste partikler. Når en magnet klæber sig til et køleskab, eller når du genoplader din mobiltelefon, oplever du elektromagnetisk kraft, som er første af disse kræfter. Det har en effekt på alle ladede partikler, herunder som elektroner og kvarker, såvel som på deres elektriske ladninger.

Magneter har nord- og sydpoler, der kan tiltrække eller frastøde andre magneter. Positivt ladede partikler tiltrækker negative partikler og skubber andre positive partikler væk, og omvendt. Elektromagnetisk kraft er repræsenteret af nord- og sydpolen af ​​en magnet. Denne kraft er betydeligt stærkere end tyngdekraften og har en langt større indflydelse på atomniveau, end tyngdekraften gør. For eksempel får den elektromagnetiske kraft en elektron til at cirkulere rundt om kernen af ​​et atom i en cirkulær bevægelse. Den anden slags kernekraft er den svage kernekraft, som virker på alle de partikler, der udgør stoffet og er ansvarlig for produktionen af ​​radioaktivitet. Denne kraft omtales som "svag", fordi de partikler, der transporterer den, kun kan udøve kraft over en kort afstand, og derfor tjener navnet. På grund af den stigende intensitet af den svage kernekraft ved højere energi, overgår den til sidst intensiteten af ​​den elektromagnetiske kraft.

Det er den tredje slags kernekraft, der holder protoner og neutroner sammen i kernen af ​​et atom såvel som de mindre kvarker indeholdt i protoner og neutroner. Stærk kernekraft bliver i modsætning til elektromagnetisk kraft og svag kernekraft svagere, når partiklens energi øges. I en periode med meget høj energi, kaldet storslået foreningsenergi, bliver den elektromagnetiske kraft stærkere, og den svage kernekraft bliver svagere, mens den stærke kernekraft bliver svagere. I det øjeblik opnår alle tre kræfter samme styrke og smelter sammen for at danne forskellige facetter af en enkelt kraft: en kraft, der kan have haft en del i universets dannelse ifølge visse teorier.

På trods af det faktum, at videnskabsmænd tror, ​​at universet begyndte med big bang, er de uklare om de præcise omstændigheder for, hvordan dette skete.

 Langt de fleste videnskabsmænd tror, ​​at tiden startede med big bang - det øjeblik, hvor universet gik fra en uendelig tæt tilstand til en hurtigt ekspanderende enhed, der stadig udvider sig i dag... Selvom en række hypoteser er blevet foreslået for at forklare, hvordan en så massiv udvidelse af universet kunne have fundet sted, er forskerne stadig usikre på, hvordan big bang opstod. Den hotte big bang-model af universets oprindelse er den mest almindeligt accepterede hypotese om universets oprindelse. Ifølge denne hypotese begyndte kosmos med en størrelse på nul og var uendeligt varmt og tæt til at begynde med. Under det store brag udvidede det sig, og efterhånden som det voksede, faldt universets temperatur, da varmen blev spredt ud over universet. Størstedelen af ​​de komponenter, der findes i universet i dag, blev dannet inden for de første par timer af kosmisk ekspansion.

På grund af tyngdekraften, mens universet fortsatte med at udvide sig, begyndte tættere områder af ekspanderende stof at rotere, hvilket resulterede i dannelsen af ​​galakser. Skyer af brint- og heliumgasser komprimeret inde i disse nydannede galakser, hvilket fik universet til at udvide sig. Deres sammenstødende atomer udløste nukleare fusionsbegivenheder, som resulterede i dannelsen af ​​stjerner. I de efterfølgende år, da disse stjerner gik til grunde og imploderede, udløste de massive stjerneeksplosioner, der drev endnu flere elementer ud i kosmos. Som et resultat blev der dannet nye stjerner og planeter af råmaterialerne leveret af Big Bang. På trods af at dette er den bredt anerkendte model af big bang og tidens begyndelse, er det ikke den eneste.

Den inflationære model er en anden mulighed at overveje. Det foreslås i dette scenarie, at energien i det tidlige kosmos var så enormt stor, at styrkerne af den stærke kernekraft, den svage kernekraft og den elektromagnetiske kraft var alle lige i intensitet. Efterhånden som kosmos voksede i størrelse, begyndte de tre kræfter imidlertid at variere betydeligt i deres relative intensitet. En enorm mængde energi blev frigivet som følge af adskillelsen af ​​kræfterne. En anti-gravitationseffekt ville have resulteret, hvilket ville have tvunget kosmos til at udvide sig hurtigt og i et stadigt stigende tempo.

Generel relativitetsteori og kvantefysik har ikke været i stand til at forenes af fysikere.

 Udviklingen af ​​to hovedideer er et resultat af videnskabsmænds søgen efter bedre at forstå og forklare kosmos. Et grundlæggende begreb i fysik er den generelle relativitetsteori, som handler om et meget stort fænomen i universet: tyngdekraften. En af de mest fascinerende grene af videnskaben er kvantefysikken, som beskæftiger sig med nogle af de mindste ting i universet, som mennesket kender: subatomære partikler mindre end atomer. Mens begge teorier tilbyder værdifuld indsigt, er der betydelige uoverensstemmelser mellem det, der forudsiges af kvantefysikkens ligninger, og det, der forudsiges og ses af den generelle relativitetsteori, på trods af at begge teorier er korrekte. Dette indebærer, at der på nuværende tidspunkt ikke er nogen måde at kombinere dem alle i en enkelt omfattende samlet teori om alting.

Der er et problem med at kombinere de to teorier, da mange af ligningerne brugt i kvantefysikken resulterer i tilsyneladende umulige uendelige værdier, hvilket gør det vanskeligt at kombinere de to teorier. Overvej det faktum, at rumtidsligningerne forudsiger, at rumtidskurven er uendelig, hvilket har vist sig at være forkert ved observationer. Forskerne forsøger at tilføje andre uendeligheder til ligningen for at ophæve disse uendeligheder. Det er uheldigt, at dette begrænser den nøjagtighed, hvormed videnskabsmænd kan forudsige fremtiden. Det følger som en konsekvens, at i stedet for at bruge kvantefysiske ligninger til at forudsige hændelser, er det nødvendigt at inkludere selve begivenhederne og ændre ligningerne for at få dem til at passe! I et andet, relateret problem, foreslår kvanteteorien, at alt det tomme rum i kosmos består af virtuelle par af partikler og antipartikler, hvilket er uforenelig med virkeligheden.

Tilstedeværelsen af ​​disse virtuelle parringer skaber på den anden side problemer for generel relativitetsteori. Dette skyldes det faktum, at kosmos har en ubegrænset mængde af tomt rum, og energien i disse parringer ville derfor skulle have en uendelig mængde energi. Dette er besværligt, da Einsteins berømte ligning E=mc2 antyder, at massen af ​​en genstand er lig med dens energi, hvilket er en falsk antagelse. Som et resultat ville den ubegrænsede energi af disse virtuelle partikler betyde, at de ligeledes ville have en endeløs masse. Hvis der var ubegrænset masse, ville hele universet kollapse under solens stærke gravitationstiltrækning, hvilket resulterede i dannelsen af ​​et enkelt sort hul.

Oversigt i slutningen

Mange mennesker er slået fra af fysik, fordi de ser det som et utilgængeligt område af lange ligninger og komplicerede ideer. Dette er det primære budskab, der formidles af disse noter: Dette er sandt til en vis grad, men ikke helt. Fysikkens indviklede bør dog ikke afholde os, der ikke er specialister, fra at forstå, hvordan og hvorfor universet fungerer. Mange regler og forskrifter findes for at hjælpe os i vores søgen efter at forstå mysterierne i vores verden og vores plads i den. Regler og regler, der er forståelige for de fleste af os. Og når vi først forstår deres betydning, kan vi begynde at se verden på en anden måde.

Køb bog - A Brief History of Time af Stephen Hawking

Skrevet af BrookPad Team baseret på A Brief History of Time af Stephen Hawking



Ældre Post Nyere indlæg


Efterlad en kommentar

Bemærk venligst, kommentarer skal godkendes, før de offentliggøres