A Brief History of Time by Stephen Hawking

Rövid idő története Csillagászat Természet Tudomány Űrtudomány Stephen Hawking

From the Big Bang to Black Holes

A Brief History of Time by Stephen Hawking

Buy book - A Brief History of Time by Stephen Hawking

What is the subject of the book A Brief History of Time?

Taking a look at both the history of scientific theory and the concepts that shape our current knowledge of the world, A Brief History of Time (1988) is a must-see for anybody interested in the history of science. In this book, Hawking provides a concise summary of both the history of the universe and the complicated physics that underpins it, all presented in a manner that even readers who are being exposed to these concepts for the first time can comprehend.

Who is it that reads the book A Brief History of Time?

  • Anyone who is curious in the origins of the cosmos, anyone who is curious about what quantum physics is, and anyone who is interested in how black holes function

What is Stephen Hawking's background?

PhD in theoretical physics and cosmology, Stephen Hawking (1942-2018) was a theoretical physicist, cosmologist, and author who is best known for his work on Hawking radiation and the Penrose-Hawking theorems. Between 1979 and 2009, Hawking held the Lucasian Professorship of Mathematics at the University of Cambridge, where he was also awarded the Presidential Medal of Freedom. He was also an Honorary Fellow of the Royal Society of Arts and a lifelong member of the Pontifical Academy of Sciences.

Pontosan mi van benne? Discover the mysteries of the universe.

Seeing the sky filled with stars at night is one of the most visually stunning and thought-provoking sights on the planet. There is something about the twinkling of the universe that begs us to take a moment and consider some of the most profound mysteries of the universe. A Brief History of Time will contribute to the illumination of these mysteries by revealing the principles that govern the cosmos. Because it is written in understandable terms, it will assist even those who are not scientifically inclined in understanding why the cosmos exists, how it came to be, and what the future will look like. You will also learn about odd phenomena like as black holes, which are a kind of vacuum that draws everything (or nearly everything) toward them. Even more importantly, you will learn the mysteries of time itself, since these notes offer the answers to queries such as "how quickly is time passing?" as well as "how do we know it's moving forward?"

With certainty, you will never look at the night sky the same way again after listening to these pieces of literature.

Developing theories based on what you've seen in the past may assist you in predicting the future.

Probability is that you have heard of the theory of gravity or the theory of relativity. But, have you ever taken a moment to consider what we actually mean when we speak about ideas and concepts? To put it simply, a theory is a model that correctly explains huge groupings of data in the most fundamental sense. Scientific observations, such as those made in experiments, are collected and analyzed by scientists, who then utilize the information to create hypotheses for how and why events occur. Examples include the idea of gravity, which was established by Isaac Newton after studying a variety of events ranging from apples falling from trees to the movement of planets. A theory of gravity was developed using the evidence that was gathered by the researcher. Theories offer two significant advantages: First and foremost, they let scientists to make precise predictions about the course of events in the future.

Például Newton gravitációs elmélete lehetővé tette a tudósok számára, hogy előre jelezzék a tárgyak, például a bolygók jövőbeli mozgásait. Ha tudni akarja például, hogy hol lesz a Mars hat hónapon belül, akkor a gravitációs elméletet használhatja a hely pontossággal történő előrejelzésére. Másodszor, az elméletek mindig tagadhatók, ami azt jelenti, hogy felülvizsgálhatók, ha új bizonyítékokat fedeznek fel, amelyek ellentmondnak a kérdéses elméletnek. Például az emberek azt hitték, hogy a föld volt az univerzum központja, és minden más körül körözött. Felfedezésének eredményeként, hogy Jupiter holdjai körül keringtek a bolygón, Galileo bebizonyította, hogy nem minden igazán forog a Föld körül. Ennek eredményeként, függetlenül attól, hogy az elmélet mennyire szilárd, a megfogalmazás idején, egyetlen jövőbeli megfigyelés mindig helytelenvé teheti. Ennek eredményeként az ötletek soha nem bizonyulhatnak igaznak, és a tudomány folyamatosan változó folyamat.

Az Isaac Newtonnak köszönhetően megváltozott az a gondolkodásmód, ahogyan a dolgok mozognak az 1600 -as években.

Isaac Newton előtt azt hitték, hogy egy tárgy természetes állapota teljes nyugalom. Ez azt jelenti, hogy ha nem lenne külső erő, amely az elemre hatna, akkor teljesen csendes maradna. Newton, az 1600-as években, meggyőzően bebizonyította, hogy ez a régóta fennálló fogalom helytelen. A helyén új hipotézist mutattak be, amely szerint a kozmoszban minden, nem pedig statikus volt, mindig mozgásban volt. Newton arra a következtetésre jutott, hogy megállapította, hogy a kozmosz bolygók és csillagok folyamatosan mozognak egymáshoz. Példa lehet az a tény, hogy a Föld folyamatosan forog a nap körül, és hogy az egész Naprendszer a galaxis körül forog. Ennek eredményeként semmi sem igazán mozdulatlan. Newton három mozgási törvényt dolgozott ki, hogy megmagyarázza az univerzum minden mozgását:

Az összes tárgy továbbra is egyenes úton halad, ha a Newton első mozgási törvényei szerint nem cselekszik őket egy másik erő. Ezt Galileo mutatta egy kísérletben, amelyben golyókat görgett le egy dombról, hogy szemlélteti a pontját. Egy egyenes útba gördültek, mivel a gravitáció kivételével nem volt más erő. Pontosabban, Newton második törvénye szerint egy objektum olyan sebességgel gyorsul fel, amely arányos a rá gyakorolt ​​erővel. Vegye figyelembe a következő példát: egy erősebb motorral rendelkező jármű gyorsabban gyorsul, mint egy kevésbé nagy teljesítményű motor. Ez a szabály azt is kimondja, hogy minél nagyobb a test tömege, annál kevésbé hat az erő mozgására, és fordítva. Egy nagyobb jármű hosszabb ideig tart a gyorsuláshoz, mint a könnyebb jármű, ha két járműnek azonos motorja van.

A gravitációt Newton harmadik törvénye írja le. Azt állítja, hogy az univerzum minden testét olyan erő vonzza, amely arányos a vonzandó tárgyak tömegével. Ez azt jelenti, hogy ha megduplázza az egyik elem tömegét, akkor az rajta ható erő kétszer olyan erős lesz. Ha megduplázza az egyik elem tömegét, és megmutatja a másik tömegét, akkor az erő hatszor olyan erős lesz.

Az a tény, hogy a fénysebesség állandó, azt mutatja, hogy nem mindig lehet mérni valami sebességét a másik sebességéhez viszonyítva.

Miután láttuk, hogy Newton elmélete megszüntette az abszolút nyugalmat, és felváltotta azt az elképzelést, hogy egy tárgy mozgása valami más mozgásához viszonyítva van, láthatjuk, hogyan használják még ma is. Az elmélet azonban azt is jelezte, hogy egy elem relatív sebessége fontos. Fontolja meg a következő forgatókönyvet: egy vonaton ül, amely 100 mérföld / órás sebességgel halad, és könyvet olvas. Kíváncsi vagyok, milyen gyorsan utazik. Egy tanú szerint, aki figyeli a a vonat elhalad, 100 mérföld / óra sebességgel utazik. A most olvasott könyvhöz képest azonban a sebessége 0 mérföld / óra. Ennek eredményeként a sebességet egy másik elemhez viszonyítva mérik. Newton elméletében azonban egy jelentős hibát fedeztek fel: a fénysebességet.

A fénysebesség állandó, nem relatív, és nem mérhető. 186 000 mérföld / másodperc állandó sebességgel mozog. Bármi más is gyorsabban mozog, mint a fény, a fénysebesség ettől függetlenül állandó marad. Például, ha egy 100 mérföld / órás sebességgel haladó vonat megközelítette a fénysugarat, akkor a képlet szerint a fénysebesség másodpercenként 186 000 mérföld lenne. Azonban, még akkor is, ha ez a vonat piros jelzéssel teljesen megállt, a fénysugár továbbra is az lenne 186.000 mérföld / másodperc sebességgel halad. Nem számít, ki nézi a fényt, vagy milyen gyorsan mozog; a fény sebessége mindig állandó marad. Newton hipotézise e megállapítás eredményeként veszélybe kerül. Amikor valami mozog, hogyan maradhat állandó az objektum sebessége a megfigyelő állapotától függetlenül? Szerencsére a megoldást a huszadik század elején találták meg, amikor Albert Einstein javasolta általános relativitáselméletét.

A relativitáselmélet szerint maga az idő nem rögzített mennyiség.

Az a tény, hogy a fénysebesség állandó marad, Newton elméletének kérdése volt, mivel bebizonyította, hogy a sebesség nem feltétlenül relatív. Ennek eredményeként a tudósoknak frissített modellre van szükségük, amely figyelembe vette a fénysebességet. Az Albert Einstein által létrehozott relativitáselmélet egy ilyen elmélet példája. A relativitáselmélet szerint a tudomány szabályai egyformán vonatkoznak minden megfigyelőre, akik szabadon mozoghatnak. Ez azt jelenti, hogy nem számít, milyen ütemben utazik valaki nál nél, mindig ugyanazt a fénysebességet fogják tapasztalni. Bár ez első látásra meglehetősen egyszerűnek tűnik, egyik alapvető javaslatát sok ember számára valóban rendkívül nehéz megérteni: az az elképzelés, hogy az idő relatív, az egyik legnehezebb megérteni.

Annak a ténynek köszönhetően, hogy a fény sebessége nem változik, ha a különböző sebességgel utazó megfigyelők látják, az egymáshoz képest különböző sebességgel utazó tanúk valójában különböző időpontokat becsülnek ugyanarra az eseményre. Vegyük figyelembe a következő forgatókönyvet: egy fényvillanást küldünk két tanúnak, akik közül az egyik a fény felé halad, a másik pedig nagyobb sebességgel halad a fény ellenkező irányába. Mindkét néző ugyanazt a fénysebességet tapasztalja meg, annak ellenére, hogy nagyon különböző sebességgel és ellentétes irányban mozognak. Ez azt jelentené, hogy mindketten úgy látják a flash eseményt, mintha más pillanatban történt volna, mint a másik, ami hihetetlen. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az időt az a távolság határozza meg, amelyet valami elment, osztva a mozgás sebességével. Bár a fénysebesség mindkét néző számára azonos, a távolságkülönbség miatt az idő ebben az esetben minden megfigyelőhöz viszonyítva.

Ha mindkét tanú fel lenne szerelve órákkal, hogy rögzítsék a fényimpulzus keletkezésének pillanatát, képesek lennének két különböző időzítést igazolni ugyanarra az eseményre. Így, kinek van igaza? A megfigyelők egyik nézetében sem; az idő viszonylagos és egyedi minden perspektívájukhoz!

Mivel lehetetlen a részecskék pontos méréseit elérni, a tudósok egy kvantumállapot néven ismert fogalmra támaszkodnak, hogy előrejelzéseket készítsenek.

Az univerzumban minden olyan részecskékből áll, mint az elektronok és a fotonok. A tudósok arra törekszenek, hogy mérjék őket és elemezzék sebességüket annak érdekében, hogy jobban megértsék a kozmoszot és annak lakosait. Amikor megpróbálja megvizsgálni a részecskéket, látni fogja, hogy szokatlan módon viselkednek. Furcsa módon, minél pontosabban megpróbálja megmérni egy részecske helyét, annál bizonytalanabb lesz a sebessége; Ezzel szemben, minél pontosabban megpróbálja megmérni annak sebességét, annál kevésbé határozott lesz a helyzete. A bizonytalanság elvét a jelenségnek adják, amelyet eredetileg az 1920 -as években azonosítottak. A bizonytalanság elvének következménye az volt, hogy a tudósok arra kényszerültek, hogy más módszereket találjanak a részecskék megvizsgálására, és arra késztették őket, hogy inkább a részecske kvantumállapotát vizsgálják. A részecske kvantumállapota több valószínű potenciális hely és a részecske sebességének kombinációja.

Mivel a tudósok nem tudják meghatározni a részecske pontos elhelyezkedését vagy sebességét, figyelembe kell venniük a részecskék által elfoglalt számos lehetséges helyet és sebességet. A kutatók minden lehetséges helyet megfigyelnek, ahol egy részecske lehet, majd válassza ki közülük a legvalószínűbbet, amikor a részecske körülveszi. A tudósok úgy kezelik a részecskéket, mintha hullámok lennének annak érdekében, hogy segítsék őket ennek meghatározásában. Mivel egy részecske egyidejűleg különféle helyek sokaságában lehet, megjelenésükben folyamatos, oszcilláló hullámok sorozatának tűnnek. Vegye figyelembe egy darab rezgő szál képét. Amikor a húr rezeg, akkor a csúcsok és a vályúk tartományán átmásol. A részecske hasonló módon működik, de potenciális útja olyan átfedő hullámok sorozatából áll, amelyek mind egyszerre fordulnak elő.

A részecskék ilyen módon történő megfigyelése segíti a tudósokat annak meghatározásában, hogy hol található a részecske. A legvalószínűbb részecskehelyek azok a helyek, amelyekben a sok hullámon lévő ívek és csúcsok egybeesnek egymással, míg a legkevésbé valószínű részecske helyek azok, amelyekben nem. Ezt beavatkozásnak nevezik, és feltárja, hogy mely helyek és sebességek valószínűleg a részecskehullám útján haladnak.

A gravitáció annak következménye, hogy a nagy dolgok az akaratukra hajlítják a tér-idő szövetét.

Ha körülnéz, akkor a világot három dimenzióban nézi, ami azt jelenti, hogy minden elemet a magassága, szélessége és a mélység mérése alapján jellemezheti. Az a tény, hogy van egy negyedik dimenzió, bár az egyik nem láthatjuk: az idő, amely a másik három dimenzióval kombinálva egy olyan jelenséget képez, amelyet téridőnek hívnak. A tudósok ezt a négydimenziós téridő-modellt használják, hogy megmagyarázzák az eseményeket, amelyek a kozmoszban zajlanak. Az idő és a tér összefüggésében az esemény bármi, ami egy bizonyos időpontban zajlik. Ennek eredményeként, amikor egy esemény helyét a háromdimenziós koordinátákkal összefüggésben határozzák meg, a tudósok egy negyedik koordinátát tartalmaznak az előfordulás idejének ábrázolására. Az esemény helyének meghatározása érdekében a tudósoknak figyelembe kell venniük az időt, mivel a relativitáselmélet szerint az idő relatív. Ezért elengedhetetlen elem egy adott esemény természetének meghatározásához.

A tér és az idő kombinációja figyelemre méltó hatással volt a gravitáció megértésére, amely ennek eredményeként drámai módon fejlődött. A gravitáció annak következménye, hogy a nagy tárgyak meghajolják a tér-idő folytonosságát, amint azt a fentiekben leírtuk. Ha egy nagy tömeg, mint például a napunk, görbék, akkor a tér-idő megváltoztatása. Vegye figyelembe a következő forgatókönyvet: Vegye figyelembe a tér-idő fogalmát, mint egy takarót, amelyet eloszlatnak és tartanak a levegőben. Ha egy elemet a takaró közepére tesz, akkor a takaró görbül, és az objektum egy kicsit süllyed a takaró közepére. Ez az a hatás, amelyet óriási dolgok gyakorolnak a tér-idő szövetére.

Más dolgok ezt követően követik ezeket a görbéket a téridőben, amikor az űrben mozognak. Ennek oka az a tény, hogy egy elem mindig a legrövidebb utat választja a két hely között, amely egy kör alakú pályája az univerzum nagyobb tárgya körül. Ha újabb pillantást vet a takaróra, látni fog valamit. Ha egy nagy tárgyat, például egy narancssárgát helyez a takaróra, és egy kisebb objektum elindításának megkísérelése, a márvány eredményeként a narancs hátrahagyott depresszióját követi. A gravitáció ugyanolyan módon működik!

A nagy tömegű csillag halála esetén a csillag egy fekete lyuk néven ismert szingularitássá válik.

A hő és a fény előállítása érdekében a csillagoknak óriási energiára van szükségük egész életük során. Ez az energia azonban nem tartja el határozatlan ideig; Végül kimerül, és a csillag meghal. Mi történik egy csillaggal, miután meghalt, a csillag mérete határozza meg. Amikor egy hatalmas csillag kimeríti az energiatartalékát, valami rendkívüli fordul elő: egy fekete lyuk képződése. Mivel a nagy csillagok többségének gravitációs mezője olyan hatalmas, fekete lyuk alakulhat ki. Lehetséges, hogy a csillag felhasználja energiáját, hogy megakadályozza magát az összeomlásban, mindaddig, amíg ez még életben van. Miután kifogyott az energia, a csillag már nem képes megsérteni a gravitációt, és széteső teste végül önmagában összeomlik. Mindent befelé húznak egy szingularitásba, amely egy végtelenül sűrű, gömb alakú pont, amely az univerzumban sehol másutt nem létezik. Ezt a szingularitást fekete lyuknak nevezik.

A tér-idő olyan élesen össze van csavarva egy fekete lyuk gravitációjának eredményeként, hogy még a fény is meghajlik az út mentén. Nem csak egy fekete lyuk vonzza be mindent a közelében, hanem megakadályozza, hogy bármi, amely átlép egy bizonyos határ körül, hogy újra elmeneküljön: ezt a visszatérési pontot eseményhorizontnak nevezzük, és a semmi, még a fényt sem is, amely áthalad Az univerzumban bármi másnál gyorsabban menekülhet vissza. A fekete lyuk eseményhorizontját úgy definiálják, mint az a pont, amelyen túl semmi sem menekülhet. Ez érdekes kérdést vet fel: Mivel egy fekete lyuk elnyeli a fényt és minden mást, amely átlépi az eseményhorizontot, hogyan lehet megmondani, hogy valóban ott vannak -e az univerzumban? A csillagászok a fekete lyukakat vadásznak azáltal, hogy megfigyelik a kozmoszra gyakorolt ​​gravitációs hatást, valamint a röntgenfelvételeket, amelyeket a keringő csillagokkal való kölcsönhatásuk bocsát ki.

Például a csillagászok olyan csillagokat keresnek, amelyek sötét és hatalmas tárgyakat köröznek, amelyek esetleg fekete lyukak lehetnek, hogy többet megtudhassanak róluk. Ezenkívül röntgenfelvételeket és más hullámokat is keresnek, amelyeket gyakran az anyag generál, mivel azt egy fekete lyukba húzza és széttépi. A Galaxy magjában még titokzatosabb rádió- és infravörös sugárzási forrást fedeztek fel; Úgy gondolják, hogy ez a forrás egy szupermasszív fekete lyuk.

A fekete lyukak olyan sugárzást eredményeznek, amely elpárologhat számukra, végül halálukhoz vezethet.

A fekete lyuk gravitációs vonzereje olyan erős, hogy még a fény sem tud elmenekülni. Magától értetődik, hogy semmi más nem lenne képes menekülni is. Azonban tévedne. Valójában a fekete lyukaknak valamit ki kell bocsátaniuk, hogy elkerüljék a termodinamika második szabályának megsértését. A termodinamika egyetemes második szabálya kimondja, hogy az entrópia, vagy a nagyobb rendellenesség felé mutató tendencia mindenkor emelkedik. Amikor pedig az entrópia emelkedik, a hőmérsékletnek növekednie kell nos. Jól szemlélteti ezt az, ahogyan a tűzpóker tűzbe helyezése után vörösen ég, és hő formájában sugárzást bocsát ki. A termodinamika második szabálya szerint, mivel a fekete lyukak rendezetlen energiát szívnak fel a kozmoszból, ennek eredményeként a fekete lyuk entrópiájának emelkednie kell. Az entrópia növekedése következtében a fekete lyukakat arra kell kényszeríteni, hogy lehetővé tegyék a hő távozását.

Bár a fekete lyuk eseményhorizontjából semmi sem szökhet ki, az eseményhorizont közelében lévő virtuális részecskepárok és antirészecskék képesek erre, mivel a termodinamika második főtétele az eseményhorizont közelében konzerválódik. Azokat a részecskéket, amelyeket nem lehet megfigyelni, de amelyek hatásait számszerűsíteni lehet, virtuális részecskéknek nevezzük. A pár egyik tagjának pozitív energiája van, míg a másik negatív töltésű energiával rendelkezik. A gravitációs erő miatt vonzás egy fekete lyukban egy negatív részecske beszívódhat a fekete lyukba, és ezáltal elegendő energiát biztosít a részecske partnerének ahhoz, hogy potenciálisan kiszabaduljon a kozmoszba, és hő formájában szabaduljon fel. Lehetséges, hogy a fekete lyuk ilyen módon sugárzást bocsát ki, lehetővé téve számára, hogy betartsa a termodinamika második törvényét.

A kibocsátott pozitív sugárzás mennyiségét ellensúlyozza a fekete lyuk által a fekete lyukba húzott negatív sugárzás mennyisége. A negatív részecskék befelé irányuló beáramlása csökkentheti a fekete lyuk tömegét, amíg végül elpárolog és meghal. És ha a fekete lyuk tömege kellően minimális értékre csökken, akkor valószínűleg egy hatalmas végső robbanásban fejeződik be, amely több millió H-bombának felel meg.

Annak ellenére, hogy nem lehetünk biztosak, jelentős jelek vannak arra, hogy az idő csak tovább halad előre.

Fontolja meg annak lehetőségét, hogy az univerzum zsugorodni kezdett, és az idő visszafelé kezdett áramlani. Milyen lenne ott lenni? Fennáll annak a lehetősége, hogy az órák visszafelé mennek, és a történelem útja megfordul. Bár a tudósok nem utasították el teljesen a lehetőséget, három jelentős jel arra utal, hogy az idő kizárólag előre halad. Az idő termodinamikai nyílja az a kezdeti jelzés, hogy az idő a múlt egyik pontjáról a másikra halad pont a jövőben. A termodinamika második törvénye szerint az entrópia — a zárt rendszer rendellenessége-minden zárt rendszerben az idő előrehaladtával növekszik. Ez azt jelenti, hogy a rendellenesség növekedési hajlandósága felhasználható az idő múlásának felmérésére.

Ha egy csésze véletlenül leesik az asztalról és eltörik, a sorrend megszakadt, és az entrópia emelkedett. Mivel egy összetört pohár soha nem fogja spontán újra egyesülni és fokozni a rendjét, arra a következtetésre juthatunk, hogy az idő csak halad előre. A törött pohár és az idő termodinamikai nyíl mindkét eleme az előrehaladó idő második mutatójának, amelyet emlékezet irányít és az idő pszichológiai nyíl is képvisel. Amikor visszaemlékszel arra, hogy a csésze az asztalon volt, miután eltört, nem leszel képes "visszaemlékezni" jövőbeni helyzetét a padlón, amíg még az asztalon volt, mielőtt összetörték volna. A harmadik jelzés, az idő kozmológiai nyíl a kozmosz kiterjedésére utal, és megfelel az idő termodinamikai nyílának tapasztalatainknak, valamint a róla szóló ismereteink növekedésének. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az entrópia emelkedik, ahogy a kozmosz kiterjed.

Egy bizonyos időpont elérése után a világegyetem káosza összezsugorodhat, így megfordítva az idő irányát az idő mindenségrendi nyíljában. Ennek azonban nem lennénk tudatában, mivel az intelligens lények csak olyan környezetben élhetnek, ahol a káosz növekszik. Ennek oka az, hogy az emberek az entrópia folyamatától függnek, hogy élelmiszerünket használható energiaforrássá alakítsák át. Ezért továbbra is érzékelni fogjuk az idő kozmikus nyílját, amely előre halad, amíg élünk.

A gravitáció mellett három alapvető erő van a kozmoszban. Ezek a következők: vonzerő, vonzerő és vonzerő.

Vannak különleges erők az univerzumban? Az emberek többsége csak az egyik ilyen erővel fog ismerni: a gravitáció, amely az az erő, amely vonzza a dolgokat egymáshoz, és amely úgy érezhető, ahogy a Föld gravitációja a felszínére vonz minket. Az emberek többsége viszont nem tudja, hogy valójában három további erő működik a legkisebb részecskéken. Amikor egy mágnes ragaszkodik a hűtőszekrényhez, vagy amikor feltölti a mobiltelefonját, akkor elektromágneses erőt tapasztal, ami az első ezen erők közül. Hatással van minden töltött részecskére, beleértve az elektronokat és kvarkokat is, valamint elektromos töltésükre.

A mágneseknek északi és déli pólusai vannak, amelyek vonzhatják vagy visszataszíthatják más mágneseket. A pozitív töltésű részecskék vonzzák a negatív részecskéket és eltávolítják más pozitív részecskéket, és fordítva. Az elektromágneses erőt a mágnes északi és déli pólusai képviselik. Ez az erő lényegesen erősebb a gravitációnál és atomszinten sokkal nagyobb hatással van, mint a gravitáció. Az elektromágneses erő például egy elektron körkörös mozgással körözi az atommagot. A második fajta nukleáris erő a gyenge nukleáris erő, amely az anyagot alkotó összes részecskén működik, és felelős a radioaktivitás előállításáért. Ezt az erőt "gyengének" nevezik, mert azok a részecskék, amelyek azt szállítják, csak rövid távolságra tudnak erőt gyakorolni, így elnyerik a nevet. A gyenge nukleáris erő növekvő intenzitása miatt a magasabb energián végül meghaladja az elektromágneses erőt.

Ez a harmadik fajta atomerő, amely együtt tartja a protonokat és a neutronokat az atommagban, valamint a protonokban és a neutronokban található kisebb kvarkokat. Az erős nukleáris erő, ellentétben az elektromágneses erővel és a gyenge nukleáris erővel, gyengébb lesz, ahogy a részecske energiája növekszik. Egy nagyon nagy energiájú időszakban, amit nagy egyesítési energiának neveznek, az elektromágneses erő erősebbé válik, a gyenge nukleáris erő gyengébbé válik, míg az erős nukleáris erő gyengébbé válik. Ebben a pillanatban mind a három erő egyenlő erőt ér el és egyesül, hogy egyetlen erő különböző aspektusait alkossák: egy olyan erő, amely bizonyos elméletek szerint részt vehetett az univerzum kialakulásában.

Annak ellenére, hogy a tudósok úgy gondolják, hogy az univerzum az ősrobbanással kezdődött, nem tisztázottak annak pontos körülményei, hogy ez hogyan történt.

A tudósok túlnyomó többsége úgy gondolja, hogy az idő az ősrobbanással kezdődött - abban a pillanatban, amikor az univerzum egy végtelenül sűrű állapotból egy gyorsan bővülő entitássá vált, amely ma is tágul.... Bár számos hipotézist javasoltak annak magyarázatára, hogy miként történhetett meg az univerzum ilyen hatalmas kiterjedése, a tudósok még mindig bizonytalanok abban, hogy miként történt az ősrobbanás. Az univerzum eredetének forró big bang modellje a legáltalánosabban elfogadott hipotézis az univerzum eredetéről. E hipotézis szerint a kozmosz nullával kezdődött, és kezdetben végtelenül forró és sűrű volt. A nagy bumm alatt kitágult, és ahogy nőtt, az univerzum hőmérséklete csökkent, ahogy a hő szétszóródott az univerzumban. A világegyetemben ma létező komponensek többsége a kozmikus terjeszkedés első néhány órájában alakult ki.

A gravitáció miatt, ahogy az univerzum tovább bővült, a táguló anyag sűrűbb területei forogni kezdtek, ami galaxisok kialakulását eredményezte. Hidrogén és hélium gázfelhők tömörültek ezekben az újonnan kialakult galaxisokban, ami az univerzum tágulását okozza. Ütköző atomjaik nukleáris fúziós eseményeket váltottak ki, amelyek csillagok képződését eredményezték. A következő években, ahogy ezek a csillagok elpusztultak és felrobbantak, hatalmas csillagrobbanásokat váltottak ki, amelyek még több elemet bocsátottak ki a kozmosz. Ennek eredményeként új csillagok és bolygók alakultak ki az Ősrobbanás által szállított nyersanyagokból. Annak ellenére, hogy ez az ősrobbanás és az idők kezdete széles körben elismert modellje, nem ez az egyetlen.

Az inflációs modell egy másik lehetőség, amelyet figyelembe kell venni. Ebben a forgatókönyvben azt javasolják, hogy a korai kozmosz energiája olyan óriási volt, hogy az erős nukleáris erő, a gyenge nukleáris erő és az elektromágneses erő erőssége azonos intenzitású volt. A kozmosz méretének növekedésével azonban a három erő relatív intenzitásában jelentősen eltérni kezdett. Az erők szétválasztása eredményeként hatalmas mennyiségű energia szabadult fel. A az antigravitációs hatás azt eredményezte volna, hogy a kozmosz gyorsan és egyre növekvő ütemben terjeszkedett.

Az általános relativitáselméletet és a kvantumfizikát a fizikusok nem tudták összeegyeztetni.

A két fő ötlet a tudósok azon törekvéséből származik, hogy jobban megértsék és megmagyarázzák a kozmoszt. A fizika alapvető fogalma az általános relativitáselmélet, amely az univerzum nagyon nagy jelenségeivel foglalkozik: a gravitációval. A tudomány egyik legérdekesebb ága a kvantumfizika, amely az ember által ismert világegyetem legapróbb dolgaival foglalkozik: az atomoknál kisebb szubatomi részecskékkel. Bár mindkét elmélet értékes betekintést nyújt, jelentősek eltérések a kvantumfizika egyenletei által megjósolt és az általános relativitáselmélet által megjósolt és látott értékek között, annak ellenére, hogy mindkét elmélet helyes. Ez azt jelenti, hogy ebben az időben nincs mód arra, hogy mindet egyetlen átfogó, egységes elméletbe egyesítsük.

Probléma van a két elmélet kombinálásával, mivel a kvantumfizikában használt egyenletek közül sok látszólag lehetetlen végtelen értékeket eredményez, ami megnehezíti a két elmélet kombinálását. Vegyük figyelembe azt a tényt, hogy a téridő egyenletei azt jósolják, hogy a téridő görbéje végtelen, amit megfigyelések helytelennek mutattak. A tudósok megkísérelnek más végtelenségeket hozzáadni az egyenlethez annak érdekében, hogy ezeket a végtelenségeket kioltsák. Ez sajnálatos ez korlátozza azt a pontosságot, amellyel a tudósok előrejelezhetik a jövőt. Ebből következik, hogy ahelyett, hogy kvantumfizikai egyenleteket használnánk az események előrejelzésére, szükség van magukra az eseményekre, és módosítani kell az egyenleteket, hogy azok illeszkedjenek! Egy másik, kapcsolódó kérdésben a kvantumelmélet azt javasolja, hogy a kozmosz összes üres tere virtuális részecskepárokból és antirészecskékből áll, ami nincs összhangban a valósággal.

Ezen virtuális párosítások jelenléte viszont problémákat okoz az általános relativitáselmélet számára. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kozmosznak korlátlan mennyiségű üres tere van, így ezeknek a párosításoknak az energiájának végtelen mennyiségű energiával kell rendelkeznie. Ez zavaró, mivel Einstein híres E=mc2 egyenlete azt jelenti, hogy egy elem tömege megegyezik az energiájával, ami hamis feltételezés. Ennek eredményeként ezeknek a virtuális részecskéknek a korlátlan energiája azt jelentené, hogy hasonlóképpen végtelen tömegük lenne. Ha korlátlan tömeg lenne, az egész univerzum összeomlik a nap erős gravitációs vonzereje alatt, ami egyetlen fekete lyuk kialakulását eredményezi.

Összefoglaló a végén

Sok embert kizökkent a fizika, mert a hosszú egyenletek és bonyolult ötletek megközelíthetetlen birodalmának tekintik. Ez az elsődleges üzenet, amelyet ezek a jegyzetek közvetítenek: ez bizonyos fokig igaz, de nem teljesen. A fizika bonyolultsága azonban nem akadályozhatja meg azokat, akik nem szakemberek, attól, hogy megértsék, hogyan és miért működik az univerzum. Számos szabály és előírás létezik, amelyek segítenek nekünk abban, hogy megértsük világunk titkait és a benne elfoglalt helyünket. Szabályok olyan szabályok, amelyek a legtöbbünk számára érthetőek. És amint megértjük jelentőségüket, elkezdhetjük másképp szemlélni a világot.

Az idő rövid története Stephen Hawking

Írta: BrookPad A csapat az idő rövid története alapján Stephen Hawking



Régebbi bejegyzés Újabb bejegyzés


Szólj hozzá

Felhívjuk figyelmét, hogy a megjegyzéseket a közzététel előtt jóvá kell hagyni