Krótka historia czasu Stephena Hawkinga

Od Wielkiego Wybucha po czarne dziury

Kup książkę - krótka historia czasu Stephena Hawkinga

Jaki jest temat książki krótka historia czasu?

Patrząc zarówno na historię teorii naukowej, jak i koncepcje, które kształtują naszą obecną wiedzę o świecie, krótka historia czasu (1988) jest obowiązkową dla każdego zainteresowanego historią nauki. W tej książce Hawking stanowi zwięzłe podsumowanie zarówno historii wszechświata, jak i skomplikowanej fizyki, która ją opiera, wszystkie przedstawione w sposób, który czytelnicy, którzy są narażeni na te koncepcje po raz pierwszy.

Kto czyta książkę krótką historię czasu?

• Każdy, kto jest ciekawy początków kosmosu, każdego, kto jest ciekawy fizyki kwantowej, i każdy, kto jest zainteresowany, jak funkcjonują czarne dziury

Jakie jest pochodzenie Stephena Hawkinga?

Doktorat z fizyki teoretycznej i kosmologii, Stephen Hawking (1942-2018) był fizykiem teoretycznym, kosmologiem i autorem, który jest najbardziej znany ze swojej pracy nad promieniowaniem Hawking i twierdzeń o głowie Penrose. W latach 1979–2009 Hawking odbył Lucasowskie profesor matematyki na University of Cambridge, gdzie otrzymał także prezydencki Medal Wolności. Był także honorowym członkiem Royal Society of Arts i przez całe życie członkiem Papieżu Akademii Nauk.

Co dokładnie jest dla mnie? Odkryj tajemnice wszechświata.

Widok nieba wypełniony gwiazdami w nocy jest jednym z najbardziej oszałamiających i prowokujących do myślenia widok na planecie. Jest coś w migotaniu wszechświata, które nasuwa nas, abyśmy poświęcili chwilę i rozważyć niektóre z najgłębszych tajemnic wszechświata. Krótka historia czasu przyczyni się do oświetlenia tych tajemnic, ujawniając zasady rządzące kosmosem. Ponieważ jest napisane w zrozumiały sposób, pomoże nawet tym, którzy nie są naukowo skłonni do zrozumienia, dlaczego istnieje kosmos, jak się stało i jak będzie wyglądać przyszłość. Dowiesz się także o dziwnych zjawiskach, takich jak czarne dziury, które są rodzajem próżni, która przyciąga do nich wszystko (lub prawie wszystko). Co ważniejsze, poznasz tajemnice samego czasu, ponieważ notatki te oferują odpowiedzi na pytania, takie jak „jak szybko mija czas?” a także „Skąd wiemy, że idzie naprzód?”

Z pewnością nigdy więcej nie spojrzysz na nocne niebo w ten sam sposób po wysłuchaniu tych fragmentów literatury.

Opracowanie teorii opartych na tym, co widziałeś w przeszłości, może pomóc w przewidywaniu przyszłości.

Prawdopodobieństwo, że słyszałeś o teorii grawitacji lub teorii względności. Ale czy kiedykolwiek poświęciłeś chwilę, aby zastanowić się, co mamy na myśli, gdy mówimy o pomysłach i koncepcjach? Mówiąc prosto, teoria to model, który poprawnie wyjaśnia ogromne grupy danych w najbardziej fundamentalnym sensie. Obserwacje naukowe, takie jak te dokonane w eksperymentach, są zbierane i analizowane przez naukowców, którzy następnie wykorzystują informacje do tworzenia hipotez dotyczących tego, jak i dlaczego zdarzenia występują. Przykłady obejmują ideę grawitacji, która została ustalona przez Isaaca Newtona po zbadaniu różnych wydarzeń, od jabłek spadających, od drzew po ruch planet. Teorię grawitacji została opracowana przy użyciu dowodów zebranych przez badacza. Teorie oferują dwie znaczące zalety: przede wszystkim pozwalają naukowcom dokonywać precyzyjnych prognoz dotyczących wydarzeń w przyszłości.

Na przykład teoria grawitacji Newtona umożliwiła naukowcom przewidywanie przyszłych ruchów obiektów takich jak planety. Jeśli chcesz wiedzieć, na przykład, gdzie Mars będzie za sześć miesięcy, możesz użyć teorii grawitacji, aby prognozować lokalizację z dokładnością. Po drugie, teorie są zawsze niepewne, co oznacza, że ​​można je poprawić, jeśli zostaną odkryte nowe dowody, które są sprzeczne z danej teorii. Na przykład ludzie myśleli, że Ziemia była centrum wszechświata i że wszystko inne krążyło wokół niego. W wyniku jego odkrycia, że ​​księżyce Jowisza krążyli krążył na planecie, Galileusz był w stanie wykazać, że nie wszystko, co naprawdę kręci się wokół Ziemi. W rezultacie bez względu na to, jak solidna wydaje się teoria w momencie jej sformułowania, jedna przyszła obserwacja może zawsze sprawić, że jest nieprawidłowa. W rezultacie pomysły nigdy nie można udowodnić, a nauka jest procesem, który ciągle się zmienia.

Zmiana sposobu, w jaki myślimy o tym, jak się porusza w 1600 roku, dzięki Izaakowi Newtonowi.

Przed Izaakiem Newton uważano, że naturalny stan obiektu był całkowicie bezruchowy. Oznacza to, że gdyby nie było siły zewnętrznej działającej na ten przedmiot, pozostanie całkowicie nieruchomo. Newton w 1600 roku wykazał się jednoznacznie, że to od dawna pojęcie było nieprawidłowe. Nowa hipoteza została przedstawiona na swoim miejscu, zgodnie z którą wszystko w kosmosie, a nie statyczne, było zawsze w ruchu. Newton doszedł do tego wniosku w wyniku jego stwierdzenia, że ​​planety i gwiazdy w kosmosie nieustannie poruszają się ze sobą. Przykłady obejmują fakt, że Ziemia nieustannie obraca się wokół Słońca i że cały układ słoneczny obraca się wokół galaktyki. W rezultacie nic nigdy nie jest naprawdę nieruchome. Newton opracował trzy prawa ruchu, aby wyjaśnić ruch wszystkich rzeczy we wszechświecie:

Wszystkie obiekty będą kontynuować podróż prostą ścieżką, jeśli nie będą działać na inną siłę, zgodnie z pierwszym z przepisów ruchu Newtona. Zostało to pokazane przez Galileusza w eksperymencie, w którym przetoczył piłki ze wzgórza, aby zilustrować swój punkt. Przetoczyli się prostą ścieżką, ponieważ nie działała na nich inna siła niż grawitacja. W szczególności drugie prawo Newtona mówi, że obiekt przyspieszy w tempie proporcjonalnym do wywieranej na nią siły. Zastanów się nad następującym przykładem: pojazd z mocniejszym silnikiem przyspieszy szybciej niż pojazd z mniej wydajnym silnikiem. Zasada ta mówi również, że im większa masa ciała, tym mniejszy wpływ siły na jego ruch i odwrotnie. Większy pojazd potrwa dłużej, aby przyspieszyć niż lżejszy pojazd, jeśli dwa pojazdy mają ten sam silnik.

Grawitacja jest opisana przez trzecie prawo Newtona. Twierdzi, że wszystkie ciała we wszechświecie przyciągają się nawzajem siłą proporcjonalną do masy przyciąganych przedmiotów. Oznacza to, że jeśli podwoisz masę jednego elementu, siła działająca na nią będzie dwa razy mocniejsza. Jeśli podwojesz masę jednego przedmiotu i wysoką masę drugiego, siła będzie sześć razy silniejsza.

Fakt, że prędkość światła jest stała, pokazuje, że nie zawsze można zmierzyć prędkość czegoś w odniesieniu do prędkości innej osoby.

Po zobaczeniu, jak teoria Newtona pozbawiona absolutnego odpoczynku i zastąpiła ją poglądem, że ruch obiektu jest w stosunku do ruchu czegoś innego, widzimy, jak jest nadal używany. Jednak teoria wskazała również, że względna prędkość przedmiotu jest ważna. Zastanów się nad następującym scenariuszem: siedzisz w pociągu, który podróżuje z prędkością 100 mil na godzinę i czyta książkę. Jestem ciekawy, jak szybko podróżujesz. Według świadka, który obserwuje, jak pociąg mija, podróżujesz z prędkością 100 mil na godzinę. Jednak w odniesieniu do książki, którą teraz czytasz, twoja prędkość wynosi 0 mil na godzinę. W rezultacie Twoja prędkość jest mierzona w stosunku do innego elementu. Jednak odkryto jedną znaczącą wadę w teorii Newtona: prędkość światła.

Prędkość światła jest stała, nie względna i nie można jej zmierzyć. Porusza się ze stałą prędkością 186 000 mil na sekundę. Cokolwiek jeszcze porusza się w szybszym tempie niż światło, prędkość światła pozostanie stała niezależnie. Na przykład, jeśli pociąg podróżujący z prędkością 100 mil na godzinę zbliżył się do wiązki światła, prędkość światła wynosiłaby 186 000 mil na sekundę, zgodnie z formułą. Jednak nawet gdyby ten pociąg zatrzymał się na czerwonym sygnale, wiązka światła nadal będzie podróżować z prędkością 186 000 mil na sekundę. Nie ma znaczenia, kto patrzy na światło ani jak szybko się poruszają; Prędkość światła zawsze pozostanie stała. Hipoteza Newtona jest zagrożona w wyniku tego odkrycia. Kiedy coś się porusza, w jaki sposób prędkość obiektu może pozostać stała niezależna od stanu obserwatora? Na szczęście rozwiązanie znaleziono na początku XX wieku, kiedy Albert Einstein zaproponował swoją ogólną teorię względności.

Zgodnie z teorią względności sam czas nie jest stałą ilością.

Fakt, że prędkość światła pozostaje stała, był problemem dla teorii Newtona, ponieważ wykazał, że prędkość niekoniecznie jest względna. W rezultacie naukowcy potrzebują zaktualizowanego modelu, który uwzględnił prędkość światła. Teoria względności, stworzona przez Alberta Einsteina, jest przykładem takiej teorii. Zgodnie z teorią względności zasady nauki dotyczą w równym stopniu wszystkich obserwatorów, którzy mogą się swobodnie się poruszać. Oznacza to, że bez względu na to, w jakim tempie kogoś podróżuje, zawsze będzie doświadczać tej samej prędkości światła. Chociaż wydaje się to dość proste na pierwszy rzut oka, jedna z jego fundamentalnych propozycji jest bardzo niezwykle trudna dla wielu ludzi: pomysł, że czas jest względny, jest jednym z najtrudniejszych do zrozumienia.

Ze względu na fakt, że światło nie różni się prędkością, gdy widzi obserwatorów podróżujących z różnymi prędkościami, świadkowie podróżujący z różnymi prędkościami względem siebie w rzeczywistości oszacowaliby różne czasy dla tego samego zdarzenia. Zastanów się nad następującym scenariuszem: błysk światła jest wysyłany do dwóch świadków, z których jeden zmierza w kierunku światła, a drugi, który podróżuje z szybszej prędkości w przeciwnym kierunku światła. Obaj widzowie doświadczyliby tej samej prędkości światła, pomimo faktu, że poruszają się z bardzo różnymi prędkościami i w przeciwnych kierunkach. Oznaczałoby to, że oboje widzą zdarzenie flash, jakby miało miejsce w innym momencie niż drugie, co jest niesamowite. Wynika to z faktu, że czas jest zdefiniowany przez odległość, podzielona przez prędkość, z którą się poruszyła. Chociaż prędkość światła jest taka sama dla obu widzów, ze względu na różnicę w odległości, czas jest w tym przypadku względem każdego obserwatora.

Gdyby obaj świadkowie byli wyposażeni w zegar do rejestrowania momentu, w którym powstał puls światła, byliby w stanie poświadczyć dwa odrębne czasy dla tego samego zdarzenia. Więc kto ma rację? W żadnym z poglądów obserwatorów; Czas jest względny i unikalny dla każdej z ich perspektyw!

Ponieważ niemożliwe jest uzyskanie precyzyjnych pomiarów cząstek, naukowcy polegają na koncepcji znanej jako stan kwantowy w celu przewidywania.

Wszystko we wszechświecie składa się z cząstek, takich jak elektrony i fotony. Naukowcy starają się je zmierzyć i analizować swoją szybkość, aby zrozumieć więcej o kosmosie i jego mieszkańcach. Kiedy jednak próbujesz zbadać cząstki, zobaczysz, że zachowują się one w nietypowy sposób. Co dziwne, im dokładniej próbujesz zmierzyć położenie cząstki, tym bardziej niepewna staje się jej prędkość; I odwrotnie, im dokładniej próbujesz zmierzyć jego prędkość, tym mniej staje się jego pozycja. Zasada niepewności to nazwa nadana tym zjawisku, które pierwotnie zidentyfikowano w latach dwudziestych. Konsekwencją zasady niepewności było to, że naukowcy byli zmuszeni znaleźć inne metody patrzenia na cząstki, prowadząc ich do zaczęcia patrzeć na stan kwantowy cząstki. Stan kwantowy cząstki jest kombinacją kilku prawdopodobnych potencjalnych lokalizacji i prędkości cząstki.

Ponieważ naukowcy nie są w stanie określić dokładnej lokalizacji lub prędkości cząstki, muszą rozważyć liczne możliwe miejsca i prędkości, które mogą zajmować cząsteczki. Naukowcy monitorują każde możliwe miejsce, w którym może być cząstka, a następnie wybierają najbardziej prawdopodobną spośród nich, gdy cząstka się podróżuje. Naukowcy traktują cząstki tak, jakby były falami, aby pomóc im w ustaleniu tego. Ponieważ cząstka może być jednocześnie w wielu lokalizacjach, wydają się one sekwencją ciągłych, oscylujących fal w ich wyglądzie. Rozważ obraz kawałka wibrującego wątku. Gdy sznur wibruje, będzie łuski i zanurzy się przez szereg szczytów i koryta. Cząstka działa w podobny sposób, ale jej potencjalna droga składa się z sekwencji nakładających się fal, które wszystkie występują w tym samym czasie.

Obserwowanie cząstek w ten sposób pomaga naukowcom w określaniu, gdzie najprawdopodobniej można znaleźć cząstkę. Większość prawdopodobnych lokalizacji cząstek to te, w których łuki i piki na licznych falach pokrywają się ze sobą, podczas gdy najmniej prawdopodobne lokalizacje cząstek to te, w których nie. Jest to określane jako zakłócenia i ujawnia, które lokalizacje i prędkości najprawdopodobniej fala cząstek poszła na trasę.

Grawitacja jest konsekwencją, że duże rzeczy zginają tkaninę czasoprzestrzenną do ich woli.

Kiedy się rozglądasz, oglądasz świat w trzech wymiarach, co oznacza, że ​​możesz scharakteryzować każdy przedmiot według jego pomiarów wysokości, szerokości i głębokości. Faktem jest, że istnieje czwarty wymiar, chociaż nie widzimy: czas, który w połączeniu z pozostałymi trzema wymiarami tworzy zjawisko znane jako czas kosmiczny. Naukowcy wykorzystują ten cztero wymiany modelu czasoprzestrzeni, aby wyjaśnić zdarzenia, które odbywają się w kosmosie. W kontekście czasu i przestrzeni wydarzenie to wszystko, co dzieje się w pewnym momencie. W rezultacie, przy określaniu lokalizacji zdarzenia w połączeniu z trójwymiarowymi współrzędnymi, naukowcy obejmują czwartą współrzędną reprezentującą czas występowania. Aby określić lokalizację zdarzenia, naukowcy muszą wziąć pod uwagę czas, ponieważ teoria względności mówi, że czas jest względny. Dlatego jest to istotny element definiowania natury konkretnego incydentu.

Połączenie przestrzeni i czasu miało niezwykły wpływ na nasze rozumienie grawitacji, co w rezultacie ewoluowało. Grawitacja jest konsekwencją dużych obiektów zginających kontinuum czasoprzestrzenne, jak opisano powyżej. Kiedy duża masa, taka jak nasze słońce, krzywuje, ma wpływ na zmianę czasoprzestrzeni. Rozważ następujący scenariusz: Rozważ koncepcję czasoprzestrzeni jako koca, który jest rozłożony i trzymany w powietrzu. Jeśli umieścisz element na środku koca, koc zakręci, a obiekt zatopi się nieco na środku koca. Jest to efekt, jaki mają ogromne rzeczy na tkaninę czasoprzestrzeni.

Inne rzeczy będą następnie śledzić te krzywe w czasie przestrzeni, gdy poruszają się po przestrzeni. Wynika to z faktu, że przedmiot zawsze wybiera najkrótszą ścieżkę między dwiema lokalizacjami, która jest okrągłym orbitem wokół większego obiektu we wszechświecie. Jeśli spojrzysz jeszcze na koc, coś zobaczysz. Umieszczenie dużego przedmiotu, takiego jak pomarańcza na kocu, a następnie próba rzucenia mniejszego obiektu, spowoduje, że marmur po depresji pozostawiony przez pomarańczowy. Grawitacja działa w ten sam sposób!

W przypadku śmierci gwiazdy o dużej masie gwiazda zapada się w osobliwość znaną jako czarna dziura.

Aby wytwarzać ciepło i światło, gwiazdy potrzebują ogromnych ilości energii przez całe życie. Jednak energia ta nie przetrwa w nieskończoność; Ostatecznie sam się wyczerpuje, powodując śmierć gwiazdy. To, co dzieje się z gwiazdą po śmierci, zależy od wielkości gwiazdy. Kiedy masywna gwiazda wyczerpuje rezerwę energii, pojawia się coś niezwykłego: tworzenie czarnej dziury. Ponieważ pole grawitacyjne większości wielkich gwiazd jest tak potężne, może powstać czarna dziura. Gwiazda może wykorzystać swoją energię, aby zapobiec się zapadnięciu, o ile wciąż żyje. Po wyczerpaniu energii gwiazda nie jest już w stanie przeciwstawić się grawitacji, a jej rozpadające się ciało ostatecznie się zapada. Wszystko jest wciągane w osobliwość, która jest bez końca gęstym, kulistym punktem, który nie istnieje nigdzie indziej we wszechświecie. Ta osobliwość jest określana jako czarna dziura.

Czas przestrzeni jest skręcony tak ostro w wyniku grawitacji czarnej dziury, że nawet światło jest wygięte na jego ścieżce. Czarna dziura nie tylko wciąga wszystko w jego pobliżu, ale także zapobiega, że ​​wszystko, co przekracza pewną granicę, od ponownego ucieczki: ten punkt powrotu jest znany jako horyzont zdarzenia, a nic, nawet światło, które podróżuje Szybciej niż cokolwiek innego we wszechświecie może się nad nim uciec. Horyzont zdarzeń czarnej dziury jest zdefiniowany jako punkt, w którym nic nie może ponownie uciec. To ciekawe pytanie: skoro czarna dziura pochłania światło i wszystko inne, które przecina horyzont zdarzeń, jak możemy stwierdzić, czy naprawdę są one we wszechświecie? Astronomowie polować na czarne dziury, obserwując wpływ grawitacyjny, jaki wywierają na kosmos, a także na promienie rentgenowskie emitowane przez ich interakcję z orbitującymi gwiazdami.

Na przykład astronomowie szukają gwiazd krążących ciemnych i ogromnych obiektów, które mogą, ale nie muszą, aby dowiedzieć się o nich więcej. Są również szukające promieni rentgenowskich i innych fal, które są często generowane przez materię, gdy jest ona wciągana i rozerwana przez czarną dziurę. Jeszcze bardziej tajemnicze źródło promieniowania radiowego i podczerwieni zostało odkryte w rdzeniu naszej galaktyki; To źródło uważa się za supermasywną czarną dziurę.

Czarne otwory wytwarzają promieniowanie, które mogą powodować odparowanie, co ostatecznie powoduje ich śmierć.

Przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury jest tak potężne, że nawet światło nie może jej uciec. Jest to rozumowanie, że nic innego nie byłoby w stanie uciec. Będziesz jednak pomylony. W rzeczywistości czarne dziury muszą coś emitować, aby uniknąć naruszenia drugiej zasady termodynamiki. W uniwersalnej drugiej zasadzie termodynamiki stwierdzono, że entropia lub tendencja do większego zaburzenia wzrasta przez cały czas. A gdy entropia rośnie, temperatura również musi wzrosnąć. Dobrą ilustracją tego jest sposób, w jaki poker ognia spala się na czerwono po tym, jak został umieszczony w ogniu i emituje promieniowanie w postaci ciepła. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ponieważ czarne dziury pochłaniają nieuporządkowaną energię z kosmosu, entropia czarnej dziury powinna wzrosnąć w wyniku tego. W wyniku wzrostu entropii czarne dziury powinny zostać zmuszone do umożliwienia ucieczki ciepła.

Chociaż nic nie może uciec od horyzontu zdarzenia czarnej dziury, wirtualne pary cząstek i przeciwdziałek w pobliżu horyzontu zdarzenia są w stanie to zrobić, ponieważ drugie prawo termodynamiki jest zachowane w pobliżu horyzontu zdarzenia. Cząstki, których nie można zaobserwować, ale których uderzenia można określić ilościowo, są określane jako cząstki wirtualne. Jeden z członków pary ma pozytywną energię, podczas gdy drugi posiada negatywnie naładowaną energię. Ze względu na siłę przyciągania grawitacyjnego w czarnej otworze ujemna cząstka może zostać wciągnięta do czarnej dziury, a tym samym zapewnić swoim partnerowi cząsteczkowym wystarczającą energię, aby potencjalnie uciec do kosmosu i zostać uwolniony jako ciepło. Czarna dziura może emitować promieniowanie w ten sposób, umożliwiając mu przestrzeganie drugiego prawa termodynamiki.

Ilość uwolnionego promieniowania dodatniego jest równoważona przez ilość ujemnego promieniowania wciągniętego do czarnej dziury przez czarną otwór. Ten wewnętrzny napływ cząstek ujemnych może potencjalnie zmniejszyć masę czarnej dziury, aż ostatecznie odparuje i nie umrze. A jeśli masa czarnej dziury zostanie zredukowana do wystarczająco minimalnej wartości, najprawdopodobniej zakończy się ogromnym końcowym wybuchem równoważnym milionom bomb H.

Pomimo faktu, że nie możemy być pewni, istnieją znaczące oznaki, że czas będzie nadal maszerował.

Rozważ możliwość, że wszechświat zaczął się kurczyć, a czas zaczął spływać do tyłu. Jak by tam być? Istnieje możliwość, że zegary spadną, a ścieżka historii zostanie odwrócona. Jednak podczas gdy naukowcy nie odrzucili takiej możliwości, trzy znaczące wskazania wskazują, że czas idzie wyłącznie do przodu. Termodynamiczna strzałka czasu jest początkowym wskazaniem, że czas mija z jednego punktu w przeszłości do drugiego punktu w przyszłości. Zgodnie z drugim prawem termodynamiki entropia - zaburzenie systemu zamkniętego - zwykle rośnie wraz z czasem w każdym zamkniętym systemie. Oznacza to, że skłonność do uprawy może być wykorzystana do oceny upływu czasu.

W przypadku kubka, który przypadkowo spada ze stołu i pęknie, zamówienie zostało zakłócone, a entropia wzrosła. Ponieważ rozbity kubek nigdy nie spontanicznie połączy się i nie zwiększy jego porządku, możemy dojść do wniosku, że czas idzie naprzód. Rozbity kubek i termodynamiczna strzałka czasu są elementami drugiego wskaźnika czasu do przodu, który jest kontrolowany przez pamięć i jest reprezentowany przez psychologiczną strzałkę czasu. Kiedy możesz przypomnieć sobie, że kubek znajduje się na stole po jego złamaniu, nie będziesz w stanie „przypomnieć” jej przyszłej lokalizacji na podłodze, gdy był jeszcze na stole, zanim zostanie rozbity. Trzecie wskazanie, kosmologiczna strzała czasu, odnosi się do ekspansji kosmosu i odpowiada naszemu doświadczeniu termodynamicznej strzały czasu, a także wzrostu naszej wiedzy. Wynika to z faktu, że entropia rośnie wraz z rozszerzaniem się kosmosu.

Po osiągnięciu pewnego momentu chaos w kosmosie może spowodować zmniejszenie wszechświata, co odwracając kierunek czasu w kosmicznej strzały czasu. Nie bylibyśmy jednak tego świadomi, ponieważ inteligentne stworzenia mogą żyć tylko w środowisku, w którym rośnie chaos. Powodem tego jest to, że ludzie zależą od procesu entropii w celu przekształcenia naszej żywności w użyteczną formę energii. Z tego powodu będziemy nadal postrzegać kosmiczną strzałę czasu, jak idzie naprzód, dopóki żyjemy.

Oprócz grawitacji istnieją trzy podstawowe siły, oprócz grawitacji. Są to: atrakcja, przyciąganie i atrakcja.

Czy we wszechświecie działają jakieś szczególne siły? Większość ludzi będzie znała tylko jedną z tych sił: grawitację, która jest siłą, która przyciąga do siebie rzeczy i która jest odczuwalna w sposób, w jaki grawitacja Ziemi pociąga nas na jej powierzchnię. Z drugiej strony większość ludzi nie zdaje sobie sprawy, że tak naprawdę istnieją jeszcze trzy siły, które działają na najmniejszych cząstkach. Kiedy magnes przylega do lodówki lub podczas ładowania telefonu komórkowego, doświadczasz siły elektromagnetycznej, która jest pierwszą z tych sił. Ma to wpływ na wszystkie naładowane cząstki, w tym jako elektrony i kwarki, a także na ładunki elektryczne.

Magnesy mają bieguny północne i południowe, które mogą przyciągnąć lub odpierać inne magnesy. Pozytywnie naładowane cząstki przyciągają ujemne cząstki i odpychają inne dodatnie cząstki i odwrotnie. Siła elektromagnetyczna jest reprezentowana przez bieguny północne i południowe magnesu. Siła ta jest znacznie silniejsza niż grawitacja i ma znacznie większy wpływ na poziom atomowy niż grawitacja. Na przykład siła elektromagnetyczna powoduje, że elektron krąży wokół jądra atomu w ruchu kołowym. Drugim rodzajem siły jądrowej jest słaba siła jądrowa, która działa na wszystkich cząstkach, które tworzą materię i jest odpowiedzialna za wytwarzanie radioaktywności. Siła ta jest określana jako „słaba”, ponieważ cząsteczki, które transportują, mogą wywierać siłę tylko na krótkiej odległości, a tym samym zdobywając nazwę. Ze względu na rosnącą intensywność słabej siły jądrowej przy wyższej energii, ostatecznie przewyższa intensywną siłę elektromagnetyczną.

Jest to trzeci rodzaj siły jądrowej, która łączy protony i neutrony w jądrze atomu, a także mniejsze kwarki zawarte w protonach i neutronach. Silna siła jądrowa, w przeciwieństwie do siły elektromagnetycznej i słabej siły jądrowej, staje się słabsza wraz ze wzrostem energii cząstek. W okresie bardzo wysokiej energii, określanej jako wielka energia zjednoczenia, siła elektromagnetyczna staje się silniejsza, a słaba siła jądrowa staje się słabsza, podczas gdy silna siła jądrowa staje się słabsza. W tym momencie wszystkie trzy siły osiągają równą siłę i łączą się razem, tworząc różne aspekty jednej siły: siła, która mogła mieć część w tworzeniu wszechświata, zgodnie z niektórymi teoriami.

Pomimo faktu, że naukowcy uważają, że wszechświat zaczął od Wielkiego Wybuchu, nie są jasne na dokładne okoliczności tego, jak to się stało.

Zdecydowana większość naukowców uważa, że ​​czas zaczął się od Wielkiego Wybuchu - w momencie, gdy wszechświat przeszedł ze stanu nieskończenie gęstego do szybko rozwijającej się istoty, która wciąż się rozwija ... chociaż zasugerowano różnorodne hipotezy, aby wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób wyjaśnić, w jaki sposób Tak ogromna ekspansja wszechświata mogła wystąpić, naukowcy nadal nie są pewni, jak doszło do Wielkiego Wybuchu. Hot Big Bang Model pochodzenia wszechświata jest najbardziej akceptowaną hipotezą pochodzenia wszechświata. Zgodnie z tą hipotezą kosmos rozpoczął się od wielkości zera i na początku był nieskończenie gorący i gęsty. Podczas wielkiego huku rozszerzył się, a w miarę wzrostu temperatura wszechświata spadła, gdy ciepło rozproszyło się po wszechświecie. Większość elementów, które istnieją we wszechświecie, powstała w ciągu pierwszych kilku godzin ekspansji kosmicznej.

Z powodu grawitacji, gdy wszechświat nadal się rozwijał, gęstsze obszary rozszerzającej się materii zaczęły się obracać, co skutkuje powstawaniem galaktyk. Chmury wodoru i gazów helu sprężały się w tych nowo utworzonych galaktykach, powodując rozwój wszechświata. Ich zderzające się atomy wywołały zdarzenia fuzji jądrowej, co spowodowało powstawanie gwiazd. W kolejnych latach, gdy gwiazdy te zginęły i implodowały, wywołały ogromne wybuch gwiezdnych, które wydali jeszcze więcej elementów w kosmos. W rezultacie nowe gwiazdy i planety zostały utworzone z surowców dostarczanych przez Wielki Wybuch. Pomimo faktu, że jest to powszechnie rozpoznawalny model Wielkiego Wybuchu i początku czasu, nie jest to jedyny.

Model inflacyjny to kolejna kolejna opcja do rozważenia. W tym scenariuszu proponuje się, że energia wczesnego kosmosu była tak ogromna wielka, że ​​siły silnej siły jądrowej, słabej siły jądrowej i siły elektromagnetycznej były równe intensywności. Jednak w miarę wzrostu kosmosu trzy siły zaczęły się znacznie różnić pod względem ich względnych intensywności. Ogromna ilość energii została uwolniona w wyniku oddzielenia sił. Powstałby efekt przeciwgrawitacyjny, zmuszając kosmos do szybkiego rozszerzenia się i w coraz większym tempie.

Ogólna względność i fizyka kwantowa nie były w stanie pogodzić fizyków.

Opracowanie dwóch głównych pomysłów wynikało z dążenia naukowców do lepszego zrozumienia i wyjaśnienia kosmosu. Podstawową koncepcją fizyki jest ogólna względność, która dotyczy bardzo dużych zjawisk we wszechświecie: grawitacji. Jedną z najbardziej fascynujących gałęzi nauki jest fizyka kwantowa, która dotyczy jednych z najdrobniejszych rzeczy we wszechświecie znanych człowiekowi: cząsteczki subatomowe mniejsze niż atomy. Chociaż oba teorie oferują cenne spostrzeżenia, istnieją znaczne rozbieżności między tym, co przewiduje równania fizyki kwantowej a tym, co przewiduje się i postrzegane przez ogólną teorię, pomimo faktu, że obie teorie są poprawne. Oznacza to, że w tej chwili nie ma sposobu, aby połączyć je wszystkie w jedną kompleksową zjednoczoną teorię wszystkiego.

Istnieje problem z połączeniem dwóch teorii, ponieważ wiele równań stosowanych w fizyce kwantowej powoduje pozornie niemożliwe wartości nieskończone, co utrudnia połączenie dwóch teorii. Rozważ fakt, że równania czasoprzestrzennego przewidują, że krzywa czasoprzestrzeni jest nieograniczona, co okazało się niepoprawne przez obserwacje. Naukowcy podejmują próby dodania innych nieskończoności do równania w celu anulowania tych nieskończoności. Niefortunne jest to, że ogranicza to dokładność, z jaką naukowcy mogą prognozować przyszłość. W konsekwencji wynika z tego, że zamiast stosować równania fizyki kwantowej do prognozowania wystąpień, konieczne jest włączenie samych zdarzeń i zmodyfikowanie równań, aby je dopasować! W drugim, powiązanym wydaniu teoria kwantowa sugeruje, że cała pusta przestrzeń w kosmosie składa się z wirtualnych par cząstek i przeciwdziałek, co jest niezgodne z rzeczywistością.

Z drugiej strony obecność tych wirtualnych par stwarza problemy dla ogólnej teorii względności. Wynika to z faktu, że kosmos ma nieograniczoną ilość pustej przestrzeni, a zatem energia tych par musiałaby mieć nieskończoną ilość energii. Jest to kłopotliwe, ponieważ słynne równanie Einsteina E = MC2 oznacza, że ​​masa przedmiotu jest równa jej energii, co jest fałszywym założeniem. W rezultacie nieograniczona energia tych wirtualnych cząstek oznaczałaby, że również posiadałyby niekończącą się masę. Gdyby istniała nieograniczona masa, cały wszechświat zawaliłby się pod silnym przyciąganiem grawitacyjnym Słońca, powodując powstanie jednej czarnej dziury.

Podsumowanie na końcu

Wiele osób jest wyłączonych przez fizykę, ponieważ postrzegają to jako niedostępne królestwo długich równań i skomplikowanych pomysłów. Jest to podstawowe przesłanie przekazane przez te notatki: jest to zgodne z pewnym stopniem, ale nie do końca. Jednak zawiłości fizyki nie powinno zniechęcać tych z nas, którzy nie są specjalistami od zrozumienia, w jaki sposób funkcjonuje wszechświat. Istnieje wiele zasad i przepisów, aby pomóc nam w poszukiwaniu tajemnic naszego świata i naszego miejsca w nim. Zasady i zasady, które są zrozumiałe dla większości z nas. A kiedy zrozumiemy ich znaczenie, możemy zacząć patrzeć na świat w inny sposób.

Kup książkę - krótka historia czasu Stephena Hawkinga

Scenariusz BrookPad Zespół oparty na krótkiej historii czasu Stephena Hawkinga