Een korte geschiedenis van tijd door Stephen Hawking

Van de oerknal tot zwarte gaten

Koop boek - Een korte geschiedenis van tijd door Stephen Hawking

Wat is het onderwerp van het boek een korte geschiedenis van tijd?

Een kijkje nemen in zowel de geschiedenis van de wetenschappelijke theorie als de concepten die onze huidige kennis van de wereld vormen, is een korte geschiedenis van tijd (1988) een must-see voor iedereen die geïnteresseerd is in de geschiedenis van de wetenschap. In dit boek biedt Hawking een beknopte samenvatting van zowel de geschiedenis van het universum als de gecompliceerde fysica die het ten grondslag ligt, allemaal gepresenteerd op een manier die zelfs lezers die voor het eerst aan deze concepten worden blootgesteld, kunnen begrijpen.

Wie leest het boek een korte geschiedenis van tijd?

• Iedereen die nieuwsgierig is naar de oorsprong van de kosmos, iedereen die nieuwsgierig is naar wat kwantumfysica is en iedereen die geïnteresseerd is in hoe zwarte gaten functioneren

Wat is de achtergrond van Stephen Hawking?

PhD in theoretische fysica en kosmologie, Stephen Hawking (1942-2018) was een theoretische natuurkundige, kosmoloog en auteur die het best bekend staat om zijn werk aan Hawking-straling en de stellingen van de penrose-hawking. Tussen 1979 en 2009 hield Hawking het Lucasiaanse hoogleraarschap van wiskunde aan de Universiteit van Cambridge, waar hij ook de presidentiële vrijheidsmedaille kreeg. Hij was ook een ere -fellow van de Royal Society of Arts en een levenslang lid van de Pontifical Academy of Sciences.

Wat zit er precies voor mij in? Ontdek de mysteries van het universum.

Het zien van de hemel gevuld met sterren 's nachts is een van de meest visueel verbluffende en tot nadenken stemmende bezienswaardigheden op de planeet. Er is iets met het fonkelen van het universum dat ons smeekt om een ​​moment te nemen en enkele van de meest diepgaande mysteries van het universum te overwegen. Een korte geschiedenis van tijd zal bijdragen aan de verlichting van deze mysteries door de principes te onthullen die de kosmos regeren. Omdat het in begrijpelijke termen is geschreven, zal het zelfs degenen helpen die niet wetenschappelijk geneigd zijn te begrijpen waarom de kosmos bestaat, hoe het is ontstaan ​​en hoe de toekomst eruit zal zien. Je leert ook over vreemde fenomenen zoals als zwarte gaten, een soort vacuüm dat alles (of bijna alles) naar hen toe trekt. Nog belangrijker is dat je de mysteries van de tijd zelf zult leren, omdat deze notities de antwoorden bieden op vragen als "hoe snel is tijd voorbij?" evenals "Hoe weten we dat het vooruit gaat?"

Met zekerheid zul je nooit meer op dezelfde manier naar de nachtelijke hemel kijken na het luisteren naar deze stukken literatuur.

Het ontwikkelen van theorieën op basis van wat je in het verleden hebt gezien, kan je helpen bij het voorspellen van de toekomst.

Waarschijnlijkheid is dat je hebt gehoord van de theorie van de zwaartekracht of de relativiteitstheorie. Maar heb je ooit een moment genomen om te overwegen wat we eigenlijk bedoelen als we spreken over ideeën en concepten? Simpel gezegd, een theorie is een model dat in de meest fundamentele zin van de meest fundamentele groepen gegevens correct uitlegt. Wetenschappelijke observaties, zoals die in experimenten, worden verzameld en geanalyseerd door wetenschappers, die vervolgens de informatie gebruiken om hypothesen te creëren voor hoe en waarom gebeurtenissen zich voordoen. Voorbeelden zijn het idee van de zwaartekracht, dat werd opgericht door Isaac Newton na het bestuderen van een verscheidenheid aan gebeurtenissen, variërend van appels die van bomen vallen tot de beweging van planeten. Een theorie van de zwaartekracht werd ontwikkeld met behulp van het bewijs dat door de onderzoeker werd verzameld. Theorieën bieden twee belangrijke voordelen: in de eerste plaats laten ze wetenschappers precieze voorspellingen doen over het verloop van de gebeurtenissen in de toekomst.

Bijvoorbeeld, de theorie van de zwaartekracht van Newton stelde wetenschappers in staat om te anticiperen op de toekomstige bewegingen van objecten zoals planeten. Als u bijvoorbeeld wilt weten waar Mars over zes maanden zal zijn, kunt u de theorie van de zwaartekracht gebruiken om de locatie te voorspellen met pinpoint -nauwkeurigheid. Ten tweede zijn theorieën altijd weerlegbaar, wat betekent dat ze kunnen worden herzien als er nieuw bewijs wordt ontdekt dat de theorie in kwestie tegenspreekt. Mensen dachten bijvoorbeeld dat de aarde het centrum van het universum was en dat al het andere eromheen cirkelde. Als gevolg van zijn ontdekking dat Jupiter's Moons rond de planeet draaide, kon Galileo aantonen dat niet alles echt om de aarde draaide. Als gevolg hiervan, hoe solide een theorie ook lijkt te zijn op het moment van zijn formulering, kan een enkele toekomstige observatie het altijd onjuist maken. Als gevolg hiervan kunnen ideeën nooit waar zijn en wetenschap is een proces dat continu verandert.

Een verandering in de manier waarop we nadenken over hoe dingen bewegen in de jaren 1600, dankzij Isaac Newton.

Voorafgaand aan Isaac Newton werd aangenomen dat de natuurlijke toestand van een object een van volledige stilte was. Dit houdt in dat als er geen externe kracht op het item zou handelen, het volledig stil zou blijven. Newton, in de jaren 1600, demonstreerde overtuigend dat dit lang gehouden idee onjuist was. Een nieuwe hypothese werd op zijn plaats gepresenteerd, volgens welke alles in de kosmos, in plaats van statisch te zijn, echt altijd in beweging was. Newton kwam tot deze conclusie als gevolg van zijn bevinding dat de planeten en sterren in de kosmos voortdurend in hun relatie met elkaar bewogen. Voorbeelden zijn het feit dat de aarde continu rond de zon draait en dat het hele zonnestelsel rond de melkweg draait. Dientengevolge is niets nooit echt onbeweeglijk. Newton bedacht drie bewegingswetten om de beweging van alle dingen in het universum te verklaren:

Alle objecten blijven reizen in een recht pad als ze niet door een andere kracht worden gehandeld, volgens de eerste van de bewegingswetten van Newton. Dit werd getoond door Galileo in een experiment waarin hij ballen door een heuvel rolde om zijn punt te illustreren. Ze rolden op een recht pad omdat er geen andere kracht op hen werkte, behalve de zwaartekracht. In het bijzonder zegt de tweede wet van Newton dat een object zal versnellen met een snelheid die evenredig is aan de uitgeoefende kracht. Overweeg het volgende voorbeeld: een voertuig met een krachtigere motor zal sneller versnellen dan een voertuig met een minder krachtige motor. Deze regel zegt ook dat hoe groter de massa van een lichaam, hoe minder effect een kracht heeft op zijn beweging, en vice versa. Een groter voertuig duurt langer om te versnellen dan een lichter voertuig als twee voertuigen dezelfde motor hebben.

Gravity wordt beschreven door de derde wet van Newton. Het beweert dat alle lichamen in het universum tot elkaar worden aangetrokken door een kracht die evenredig is met de massa van de objecten die worden aangetrokken. Dit houdt in dat als je de massa van één item verdubbelt, de kracht die erop werkt twee keer zo krachtig zal zijn. Als je de massa van het ene item verdubbelt en de massa van het andere treble hebt, zal de kracht zes keer zo sterk zijn.

Het feit dat de snelheid van het licht constant is, toont aan dat het niet altijd mogelijk is om de snelheid van iets te meten in relatie tot de snelheid van een ander.

Na te hebben gezien hoe de theorie van Newton absolute rust heeft afgeschaft en het verving door het idee dat de beweging van een object relatief is ten opzichte van de beweging van iets anders, kunnen we zien hoe het nog steeds in gebruik is. De theorie gaf echter ook aan dat de relatieve snelheid van een item belangrijk is. Overweeg het volgende scenario: u zit in een trein die met 100 mijl per uur reist en een boek leest. Ik ben benieuwd hoe snel je reist. Volgens een getuige die de trein voorbij ziet gaan, reis je met 100 mijl per uur. Met betrekking tot het boek dat u nu leest, is uw snelheid 0 mijl per uur. Als gevolg hiervan wordt uw snelheid gemeten met betrekking tot een ander item. Er werd echter een belangrijke fout in de theorie van Newton ontdekt: de snelheid van het licht.

De snelheid van het licht is constant, niet relatief en kan niet worden gemeten. Het beweegt met een constante snelheid van 186.000 mijl per seconde. Wat er ook meer sneller beweegt dan licht, de snelheid van het licht zal toch constant blijven. Als een trein bijvoorbeeld met 100 mijl per uur een lichtstraal naderde, zou de snelheid van het licht 186.000 mijl per seconde zijn, volgens de formule. Zelfs als die trein tot een volledig stop was bij een rood signaal, zou de lichtstraal nog steeds met 186.000 mijl per seconde reizen. Het maakt geen verschil wie naar het licht kijkt of hoe snel ze bewegen; De snelheid van het licht zal altijd constant blijven. De hypothese van Newton wordt in gevaar gebracht als gevolg van deze bevinding. Wanneer iets beweegt, hoe kan de snelheid van het object dan constant blijven onafhankelijk van de toestand van de waarnemer? Gelukkig werd de oplossing gevonden in het begin van de twintigste eeuw, toen Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie voorstelde.

Volgens de relativiteitstheorie is de tijd zelf geen vaste hoeveelheid.

Het feit dat de snelheid van het licht constant blijft, was een probleem voor de theorie van Newton, omdat het aantoonde dat snelheid niet noodzakelijk relatief is. Als gevolg hiervan hebben wetenschappers een bijgewerkt model nodig dat rekening hield met de snelheid van het licht. De relativiteitstheorie, gecreëerd door Albert Einstein, is een voorbeeld van een dergelijke theorie. Volgens de relativiteitstheorie zijn de regels van de wetenschap evenzeer van toepassing op alle waarnemers die vrij zijn om over te gaan. Dit houdt in dat, ongeacht het tempo dat iemand reist, ze altijd dezelfde snelheid van het licht zullen ervaren. Hoewel dit op het eerste gezicht vrij eenvoudig lijkt te zijn, is een van de fundamentele stellingen echt extreem moeilijk voor veel mensen om te begrijpen: het idee dat de tijd relatief is, is een van de moeilijkst te begrijpen.

Vanwege het feit dat licht niet in snelheid varieert wanneer ze worden gezien door waarnemers die met verschillende snelheden reizen, zouden getuigen die met verschillende snelheden reizen ten opzichte van elkaar reizen, daadwerkelijk verschillende tijden schatten voor dezelfde gebeurtenis. Overweeg het volgende scenario: een lichtflits wordt naar twee getuigen gestuurd, van wie de ene naar het licht gaat en de andere die met een snellere snelheid in de tegenovergestelde richting van het licht reist. Beide kijkers zouden dezelfde lichtsnelheid ervaren, ondanks het feit dat ze op zeer verschillende snelheden en in tegengestelde richtingen bewegen. Dit zou impliceren dat ze allebei de flash -gebeurtenis zien alsof deze op een ander moment plaatsvond dan het andere, wat ongelooflijk is. Dit komt door het feit dat de tijd wordt bepaald door de afstand die iets is gedeeld door de snelheid waarmee het is verplaatst. Hoewel de snelheid van het licht voor beide kijkers hetzelfde is, is de tijd vanwege het verschil in afstand ten opzichte van elke waarnemer in dit geval relatief.

Als beide getuigen zouden worden uitgerust met klokken om het moment te registreren dat de lichtspuls werd geproduceerd, zouden ze twee verschillende times voor hetzelfde voorkomen kunnen certificeren. Dus, wie klopt? In geen van de opvattingen van de waarnemers; De tijd is relatief en uniek voor elk van hun perspectieven!

Omdat het onmogelijk is om precieze metingen van deeltjes te verkrijgen, vertrouwen wetenschappers op een concept dat bekend staat als kwantumtoestand om voorspellingen te doen.

Alles in het universum bestaat uit deeltjes zoals elektronen en fotonen. Wetenschappers proberen ze te meten en hun snelheid te analyseren om meer te begrijpen over de kosmos en zijn inwoners. Wanneer u echter probeert deeltjes te onderzoeken, zult u zien dat ze zich op een ongebruikelijke manier gedragen. Vreemd genoeg, hoe nauwkeuriger u probeert de locatie van een deeltje te meten, hoe onzekerder zijn snelheid wordt; Omgekeerd, hoe nauwkeuriger u probeert zijn snelheid te meten, hoe minder definitief zijn positie wordt. Het onzekerheidsprincipe is de naam gegeven aan deze fenomenen, die oorspronkelijk werd geïdentificeerd in de jaren 1920. Een gevolg van het onzekerheidsprincipe was dat wetenschappers gedwongen werden om andere methoden te vinden om naar deeltjes te kijken, waardoor ze in plaats daarvan naar de kwantumstaat van een deeltje gaan kijken. De kwantumtoestand van een deeltje is een combinatie van verschillende waarschijnlijke potentiële locaties en snelheden van het deeltje.

Omdat wetenschappers niet in staat zijn om de precieze locatie of snelheid van een deeltje te bepalen, moeten ze rekening houden met de vele mogelijke plaatsen en snelheden die deeltjes kunnen bezetten. Onderzoekers bewaken elke mogelijke locatie waar een deeltje kan zijn en kiezen vervolgens de meest waarschijnlijke onder hen terwijl het deeltje rondsiert. Wetenschappers behandelen deeltjes alsof ze golven zijn om hen te helpen dit te bepalen. Omdat een deeltje tegelijkertijd in een overvloed aan verschillende locaties kan zijn, lijken ze als een opeenvolging van continue, oscillerende golven in hun uiterlijk. Overweeg de afbeelding van een stuk vibrerende draad. Wanneer de string trilt, wordt deze door een reeks pieken en dalen gedoopt. Een deeltje werkt op een vergelijkbare manier, maar de potentiële route bestaat uit een reeks overlappende golven die allemaal tegelijkertijd voorkomen.

Het observeren van deeltjes op deze manier helpt wetenschappers bij het bepalen waar een deeltje het meest waarschijnlijk wordt gevonden. De meeste waarschijnlijke deeltjeslocaties zijn die waarin de bogen en pieken op de vele golven met elkaar samenvallen, terwijl de minst waarschijnlijk deeltjeslocaties die zijn waarin ze dat niet doen. Dit wordt interferentie genoemd en het onthult welke locaties en snelheden het meest waarschijnlijk zijn dat de deeltjesgolf langs de route gaat.

Zachtheid is het gevolg van grote dingen die de structuur van ruimte-tijd naar hun wil buigen.

Als je om je heen kijkt, kijk je de wereld in drie dimensies, wat betekent dat je elk item kunt karakteriseren door zijn hoogte-, breedte- en diepte -metingen. Het feit blijft dat er een vierde dimensie is, hoewel we niet kunnen zien: tijd, die in combinatie met de andere drie dimensies een fenomeen vormt dat bekend staat als ruimte-tijd. Wetenschappers gebruiken dit vierdimensionale model van ruimtetijd om de gebeurtenissen die plaatsvinden in de kosmos uit te leggen. In de context van tijd en ruimte is een gebeurtenis alles dat op een bepaald moment plaatsvindt. Als gevolg hiervan, bij het bepalen van de locatie van een gebeurtenis in combinatie met de driedimensionale coördinaten, omvatten wetenschappers een vierde coördinaat om de tijd van het optreden weer te geven. Om de locatie van een evenement te bepalen, moeten wetenschappers rekening houden met tijd, omdat de relativiteitstheorie zegt dat de tijd relatief is. Daarom is het een essentieel element bij het definiëren van de aard van een bepaald incident.

De combinatie van ruimte en tijd heeft een opmerkelijk effect gehad op ons begrip van de zwaartekracht, wat hierdoor dramatisch is geëvolueerd. Zachtheid is het gevolg van grote objecten die het ruimtetijd continuüm buigen, zoals hierboven beschreven. Wanneer een grote massa, zoals onze zon, buigt, heeft dit het effect van het veranderen van ruimte-tijd. Overweeg het volgende scenario: beschouw het concept van ruimte-tijd als een deken die wordt verspreid en in de lucht wordt gehouden. Als u een item in het midden van de deken plaatst, zal de deken kromt en het object zinkt een beetje in het midden van de deken. Dit is het effect dat enorme dingen hebben op de structuur van de ruimte-tijd.

Andere dingen zullen dan deze curven volgen in de ruimte-tijd terwijl ze over de ruimte bewegen. Dit komt door het feit dat een item altijd het kortste pad tussen twee locaties kiest, wat een cirkelvormige baan is rond een groter object in het universum. Als je de deken nog een kijkje neemt, zie je iets. Een groot item als een sinaasappel op de deken plaatsen en vervolgens proberen een kleiner object voorbij te rollen, zal ertoe leiden dat het marmer na de depressie achtergelaten door de sinaasappel. Gravity werkt op dezelfde manier!

In het geval van de dood van een ster met een grote massa stort de ster in een singulariteit in dat bekend staat als een zwart gat.

Om warmte en licht te genereren, hebben sterren gedurende hun hele leven enorme hoeveelheden energie nodig. Deze energie blijft echter niet voor onbepaalde tijd bestaan; Uiteindelijk put het zichzelf uit, waardoor de ster sterft. Wat er met een ster gebeurt nadat deze sterft, wordt bepaald door de grootte van de ster. Wanneer een massieve ster zijn energie -reserves uitput, gebeurt er iets buitengewoons: de vorming van een zwart gat. Omdat het zwaartekrachtveld van de meerderheid van de grote sterren zo krachtig is, kan er een zwart gat ontstaan. Het is mogelijk voor de ster om zijn energie te gebruiken om te voorkomen dat hij instort zolang het nog leeft. Nadat ze geen energie meer hadden, is de ster niet langer in staat om de zwaartekracht te trotseren en zijn uiteenvallende lichaam stort uiteindelijk in op zichzelf. Alles wordt naar binnen getrokken in een singulariteit, een eindeloos dicht, bolvormig punt dat nergens anders in het universum bestaat. Deze singulariteit wordt een zwart gat genoemd.

Space-time wordt zo scherp gedraaid als gevolg van de ernst van een zwart gat dat zelfs licht langs zijn pad wordt gebogen. Niet alleen trekt een zwart gat alles in zijn omgeving in, maar het voorkomt ook iets dat een bepaalde grens eromheen overschrijdt om opnieuw te ontsnappen: dit punt van geen terugkeer staat bekend als de gebeurtenishorizon, en niets, zelfs geen licht, dat reist sneller dan wat dan ook in het universum, kan erover ontsnappen. De evenementhorizon van een zwart gat wordt gedefinieerd als het punt waarboven niets opnieuw kan ontsnappen. Dit stelt een interessante vraag: aangezien een zwart gat licht absorbeert en al het andere dat de horizon van de gebeurtenis kruist, hoe kunnen we dan vertellen of ze er echt in het universum zijn? Astronomen jagen op zwarte gaten door de zwaartekracht te observeren die ze hebben op de kosmos en de röntgenfoto's die worden uitgestoten door hun interactie met een baan om sterren.

Astronomen zoeken bijvoorbeeld naar sterren die donkere en enorme objecten cirkelen die al dan niet zwarte gaten zijn om er meer over te leren. Ze zijn ook op zoek naar röntgenfoto's en andere golven die vaak worden gegenereerd door materie terwijl het door een zwart gat wordt afgesneden en uit elkaar gescheurd. Een nog meer mysterieuze bron van radio- en infraroodstraling is ontdekt in de kern van onze sterrenstelsel; Deze bron wordt beschouwd als een supermassief zwart gat.

Zwarte gaten produceren straling, waardoor ze kunnen verdampen, wat uiteindelijk resulteert in hun dood.

De zwaartekrachtattractie van een zwart gat is zo krachtig dat zelfs niet zelfs licht eraan kan ontsnappen. Het spreekt vanzelf dat er niets anders zou kunnen ontsnappen. Je zou je echter vergissen. Zwarte gaten moeten in feite iets uitzenden om te voorkomen dat de tweede regel van de thermodynamica wordt geschonden. In de universele tweede regel van de thermodynamica wordt vermeld dat entropie, of de trend naar een grotere wanorde, te allen tijde stijgt. En wanneer de entropie stijgt, moet de temperatuur ook toenemen. Een goede illustratie hiervan is de manier waarop een vuurpoker roodgloeiend brandt nadat hij in een brand is geplaatst en straling in de vorm van warmte uitzendt. Volgens de tweede regel van de thermodynamica, omdat zwarte gaten wanordelijke energie van de kosmos absorberen, zou de entropie van het zwarte gat hierdoor moeten stijgen. En als gevolg van de stijging van de entropie, moeten zwarte gaten worden gedwongen om warmte te laten ontsnappen.

Hoewel niets kan ontsnappen aan de evenementenhorizon van een zwart gat, kunnen virtuele paren van deeltjes en antipartikelen in de buurt van de gebeurtenishorizon dit doen omdat de tweede wet van de thermodynamica in de buurt van de evenementhorizon wordt behouden. Deeltjes die niet kunnen worden waargenomen, maar waarvan de effecten kunnen worden gekwantificeerd, worden virtuele deeltjes genoemd. Een van de leden in het paar heeft positieve energie, terwijl de andere negatief geladen energie bezit. Vanwege de sterkte van zwaartekrachtaantrek in een zwart gat, kan een negatief deeltje in het zwarte gat worden gezogen en daarmee zijn deeltjespartner met voldoende energie bieden om mogelijk in de kosmos te ontsnappen en als warmte vrij te worden vrijgegeven. Het is mogelijk dat het zwarte gat op deze manier straling uitzendt, waardoor het de tweede wet van de thermodynamica kan gehoorzamen.

De hoeveelheid afgegeven positieve straling wordt gecompenseerd door de hoeveelheid negatieve straling die door het zwarte gat in het zwarte gat wordt getrokken. Deze binnenwaartse instroom van negatieve deeltjes kan de massa van het zwarte gat verminderen totdat het uiteindelijk verdampt en sterft. En als de massa van het zwarte gat wordt gereduceerd tot een voldoende minimale waarde, zal het waarschijnlijk eindigen in een enorm uiteindelijke explosie dat gelijkwaardig is aan miljoenen H-bommen.

Ondanks het feit dat we niet zeker kunnen zijn, zijn er belangrijke aanwijzingen dat de tijd alleen maar vooruit zal blijven marcheren.

Overweeg de mogelijkheid dat het universum begon te krimpen en de tijd begon achteruit te stromen. Hoe zou het zijn om daar te zijn? De mogelijkheid bestaat dat de klokken achteruit gaan en het pad van de geschiedenis zal worden omgekeerd. Hoewel wetenschappers de mogelijkheid niet volledig hebben afgewezen, geven drie belangrijke indicaties aan dat de tijd uitsluitend vooruit gaat. De thermodynamische pijl van tijd is de eerste indicatie dat de tijd van het ene punt in het verleden naar een ander punt in de toekomst overgaat. Volgens de tweede wet van de thermodynamica heeft entropie - de aandoening van een gesloten systeem - de neiging om te groeien naarmate de tijd vordert in elk gesloten systeem. Dit houdt in dat de neiging van de aandoening om te groeien kan worden gebruikt om het verstrijken van de tijd te peilen.

In het geval van een beker die per ongeluk van een tafel valt en breekt, is de bestelling verstoord en is de entropie gestegen. Omdat een verbrijzelde beker nooit spontaan zal herenigen en de bestelling zal verbeteren, kunnen we concluderen dat de tijd alleen vooruit gaat. De verbrijzelde beker en de thermodynamische pijl van tijd zijn beide elementen van de tweede indicator van voorwaartse tijd, die wordt geregeld door geheugen en wordt weergegeven door de psychologische pijl van tijd. Wanneer u zich misschien herinnert dat de beker op tafel ligt nadat deze is gebroken, kunt u de toekomstige locatie op de vloer niet "herinneren" terwijl deze nog op tafel lag voordat deze is verbrijzeld. De derde indicatie, de kosmologische pijl van tijd, verwijst naar de uitbreiding van de kosmos, en het komt overeen met onze ervaring met de thermodynamische pijl van tijd en de groei van onze kennis ervan. Dit komt door het feit dat entropie stijgt naarmate de kosmos uitbreidt.

Na een bepaald tijdstip te hebben bereikt, kan chaos in de kosmos ertoe leiden dat het universum krimpt, waardoor de tijdsrichting in de kosmische pijl van tijd omkeert. We zouden ons er echter niet van bewust zijn, omdat intelligente wezens alleen kunnen leven in een omgeving waar chaos toeneemt. De reden hiervoor is omdat mensen afhankelijk zijn van het proces van entropie om ons voedsel om te zetten in bruikbare vorm van energie. Daarom zullen we de kosmische pijl van tijd blijven waarnemen als vooruit zolang we leven.

Er zijn drie basiskrachten in de kosmos, naast de zwaartekracht. Dit zijn: aantrekkingskracht, aantrekkingskracht en aantrekkingskracht.

Zijn er bepaalde krachten die in het universum werken? De meerderheid van de mensen zal alleen bekend zijn met een van deze krachten: zwaartekracht, de kracht die dingen naar elkaar aantrekt en die wordt gevoeld op de manier dat de zwaartekracht van de aarde ons naar het oppervlak trekt. De meerderheid van de mensen daarentegen is zich niet bewust dat er echt drie krachten zijn die op de kleinste deeltjes werken. Wanneer een magneet zich aan een koelkast vastklampt of wanneer u uw mobiele telefoon oplaadt, ervaart u elektromagnetische kracht, de eerste van deze krachten. Het heeft een effect op alle geladen deeltjes, inclusief als elektronen en quarks, evenals op hun elektrische ladingen.

Magneten hebben noord- en zuidpalen die andere magneten kunnen aantrekken of afstoten. Positief geladen deeltjes trekken negatieve deeltjes aan en duwen andere positieve deeltjes weg, en vice versa. Elektromagnetische kracht wordt weergegeven door de noord- en zuidpalen van een magneet. Deze kracht is aanzienlijk sterker dan de zwaartekracht en heeft een veel grotere invloed op atoomniveau dan de zwaartekracht. De elektromagnetische kracht veroorzaakt bijvoorbeeld dat een elektron rond de kern van een atoom in een cirkelvormige beweging cirkelt. Het tweede soort nucleaire kracht is de zwakke nucleaire kracht, die werkt op alle deeltjes waaruit materie bestaat en verantwoordelijk is voor de productie van radioactiviteit. Deze kracht wordt "zwak" genoemd omdat de deeltjes die het transporteren slechts een korte afstand kan uitoefenen, waardoor de naam wordt verdiend. Vanwege de toenemende intensiteit van de zwakke nucleaire kracht bij hogere energie, overtreft het uiteindelijk die van de elektromagnetische kracht.

Het is de derde soort nucleaire kracht die protonen en neutronen bij elkaar houdt in de kern van een atoom, evenals de kleinere quarks in protonen en neutronen samen. Sterke nucleaire kracht, in tegenstelling tot elektromagnetische kracht en zwakke nucleaire kracht, wordt zwakker naarmate de energie van het deeltje toeneemt. Tijdens een periode van zeer hoge energie, aangeduid als grote unificatie -energie, wordt de elektromagnetische kracht sterker en wordt de zwakke nucleaire kracht zwakker, terwijl de sterke nucleaire kracht zwakker wordt. Op dat moment bereiken alle drie de krachten gelijke sterkte en versmelten ze samen om verschillende facetten van een enkele kracht te vormen: een kracht die mogelijk een deel heeft gehad bij de vorming van het universum, volgens bepaalde theorieën.

Ondanks het feit dat wetenschappers denken dat het universum begon met de oerknal, zijn ze onduidelijk van de precieze omstandigheden van hoe dit gebeurde.

De overgrote meerderheid van de wetenschappers denkt dat de tijd begon met de oerknal - het moment waarop het universum overgaf van een eindeloos dichte toestand naar een snel groeiende entiteit die vandaag nog steeds uitbreidt ... hoewel er een verscheidenheid aan hypothesen is gesuggereerd om uit te leggen hoe Zo'n massale uitbreiding van het universum zou kunnen hebben plaatsgevonden, wetenschappers zijn nog steeds onzeker over hoe de oerknal plaatsvond. Het Hot Big Bang -model van de oorsprong van het universum is de meest algemeen geaccepteerde hypothese van de oorsprong van het universum. Volgens deze hypothese begon de kosmos met een grootte van nul en was om te beginnen eindeloos heet en dicht. Tijdens de grote knal breidde het zich uit, en naarmate het groeide, daalde de temperatuur van het universum toen de hitte over het universum werd verspreid. De meerderheid van de componenten die tegenwoordig in het universum bestaan, werd gevormd binnen de eerste paar uur na kosmische expansie.

Vanwege de zwaartekracht, terwijl het universum bleef uitzetten, begonnen dichtere gebieden van groeiende materie te roteren, wat resulteerde in de vorming van sterrenstelsels. Wolken van waterstof- en heliumgassen gecomprimeerd in deze nieuw gevormde sterrenstelsels, waardoor het universum zich uitbreidt. Hun botsende atomen veroorzaakten nucleaire fusie -gebeurtenissen, wat resulteerde in de vorming van sterren. In de daaropvolgende jaren, terwijl deze sterren omkwamen en implodeerden, veroorzaakten ze massale stellaire explosies die nog meer elementen in de kosmos verdreven. Als gevolg hiervan werden nieuwe sterren en planeten gevormd uit de grondstoffen die door de Big Bang werden geleverd. Ondanks het feit dat dit het algemeen erkende model van de oerknal en het begin van de tijd is, is dit niet de enige.

Het inflatoire model is nog een andere optie om te overwegen. In dit scenario wordt voorgesteld dat de energie van de vroege kosmos zo enorm groot was dat de sterke punten van de sterke nucleaire kracht, de zwakke nucleaire kracht en de elektromagnetische kracht allemaal gelijk waren in intensiteit. Naarmate de kosmos in omvang groeide, begonnen de drie krachten echter aanzienlijk te variëren in hun relatieve intensiteiten. Een enorme hoeveelheid energie werd vrijgegeven als gevolg van de scheiding van de krachten. Een anti-gravitationeel effect zou hebben geleid dat de kosmos snel en in een steeds toenemende tempo snel en in een steeds groter wordende tempo uitzetten.

Algemene relativiteitstheorie en kwantumfysica hebben niet kunnen worden verzoend door natuurkundigen.

De ontwikkeling van twee hoofdideeën is het gevolg van de zoektocht van wetenschappers om de kosmos beter te begrijpen en uit te leggen. Een fundamenteel concept in de natuurkunde is algemene relativiteitstheorie, wat zich bezighoudt met een zeer grote fenomenen in het universum: zwaartekracht. Een van de meest fascinerende takken van de wetenschap is de kwantumfysica, die zich bezighoudt met enkele van de kleinste dingen in het universum dat de mens bekende: subatomaire deeltjes kleiner dan atomen. Hoewel beide theorieën waardevolle inzichten bieden, zijn er aanzienlijke discrepanties tussen wat wordt voorspeld door de vergelijkingen van de kwantumfysica en wat wordt voorspeld en gezien door algemene relativiteitstheorie, ondanks het feit dat beide theorieën correct zijn. Dit houdt in dat er op dit moment geen manier is om ze allemaal te combineren in een enkele uitgebreide uniforme theorie van alles.

Er is een probleem met het combineren van de twee theorieën, omdat veel van de vergelijkingen die in de kwantumfysica worden gebruikt, resulteren in schijnbaar onmogelijke oneindige waarden, waardoor het moeilijk is om de twee theorieën te combineren. Overweeg het feit dat de vergelijkingen van ruimtetijd voorspellen dat de curve van ruimtetijd eindeloos is, waarvan is aangetoond dat het onjuist is door observaties. Pogingen worden gedaan door wetenschappers om andere oneindigheden aan de vergelijking toe te voegen om deze oneindigheden te annuleren. Het is jammer dat dit de nauwkeurigheid beperkt waarmee wetenschappers de toekomst kunnen voorspellen. Hieruit volgt als gevolg dat, in plaats van het gebruik van kwantumfysica -vergelijkingen om voorvallen te voorspellen, het noodzakelijk is om de gebeurtenissen zelf op te nemen en de vergelijkingen te wijzigen om ze fit te maken! In een seconde, gerelateerd probleem, stelt de kwantumtheorie voor dat alle lege ruimte in de kosmos bestaat uit virtuele paren van deeltjes en antipartikelen, wat niet consistent is met de realiteit.

De aanwezigheid van deze virtuele combinaties creëert daarentegen problemen voor de algemene relativiteitstheorie. Dit komt door het feit dat de Cosmos een onbeperkte hoeveelheid lege ruimte heeft en dus zou de energie van deze paren een oneindige hoeveelheid energie moeten hebben. Dit is lastig, omdat Einstein's beroemde vergelijking E = MC2 impliceert dat de massa van een item gelijk is aan zijn energie, wat een valse veronderstelling is. Als gevolg hiervan zou de onbeperkte energie van deze virtuele deeltjes impliceren dat ze ook een eindeloze massa zouden bezitten. Als er onbeperkte massa was, zou het hele universum instorten onder de sterke zwaartekrachtattractie van de zon, wat resulteerde in de vorming van één enkel zwart gat.

Samenvatting aan het einde

Veel mensen worden uitgeschakeld door natuurkunde omdat ze het zien als een ontoegankelijk rijk van lange vergelijkingen en gecompliceerde ideeën. Dit is de primaire boodschap die door deze aantekeningen wordt overgebracht: dit is tot op zekere hoogte waar, maar niet volledig. De ingewikkeldheid van de natuurkunde mag echter niet degenen van ons afschrikken die geen specialisten zijn om te begrijpen hoe en waarom het universum functioneert. Er bestaan ​​veel regels en voorschriften om ons te helpen bij onze zoektocht om de mysteries van onze wereld en onze plaats erin te begrijpen. Regels en regels die begrijpelijk zijn voor de meerderheid van ons. En zodra we hun betekenis hebben begrepen, kunnen we de wereld op een andere manier beginnen te bekijken.

Koop boek - Een korte geschiedenis van tijd door Stephen Hawking

Geschreven door BrookPad Team op basis van een korte geschiedenis van tijd door Stephen Hawking