A Brief History of Time av Stephen Hawking

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

Från Big Bang till svarta hål

A Brief History of Time by Stephen Hawking

Köp bok - A Brief History of Time av Stephen Hawking

Vad är ämnet för boken A Brief History of Time?

Att ta en titt på både den vetenskapliga teorins historia och de begrepp som formar vår nuvarande kunskap om världen, A Brief History of Time (1988) är ett måste för alla som är intresserade av vetenskapens historia. I den här boken ger Hawking en kortfattad sammanfattning av både universums historia och den komplicerade fysiken som ligger till grund för den, allt presenterat på ett sätt som även läsare som utsätts för dessa begrepp för första gången kan förstå.< /p>

Vem är det som läser boken A Brief History of Time?

  • Alla som är nyfikna på kosmos ursprung, alla som är nyfikna på vad kvantfysik är och alla som är intresserade av hur svarta hål fungerar

Vad är Stephen Hawkings bakgrund?

PhD i teoretisk fysik och kosmologi, Stephen Hawking (1942-2018) var en teoretisk fysiker, kosmolog och författare som är mest känd för sitt arbete med Hawking-strålning och Penrose-Hawking-satserna. Mellan 1979 och 2009 innehade Hawking Lucasian Professorship of Mathematics vid University of Cambridge, där han också belönades med Presidential Medal of Freedom. Han var också hedersstipendiat i Royal Society of Arts och en livslång medlem av påvliga vetenskapsakademin.

Vad innehåller det för mig? Upptäck universums mysterier.

 Att se himlen fylld av stjärnor på natten är en av de mest visuellt fantastiska och tankeväckande sevärdheterna på planeten. Det är något med universums blinkande som uppmanar oss att ta en stund och överväga några av universums djupaste mysterier. A Brief History of Time kommer att bidra till upplysningen av dessa mysterier genom att avslöja de principer som styr kosmos. Eftersom det är skrivet i begripliga termer, kommer det att hjälpa även de som inte är vetenskapligt benägna att förstå varför kosmos existerar, hur det kom till och hur framtiden kommer att se ut. Du kommer också att lära dig om udda fenomen som svarta hål, som är ett slags vakuum som drar allt (eller nästan allt) mot dem. Ännu viktigare är att du kommer att lära dig tidens mysterier, eftersom dessa anteckningar ger svar på frågor som "hur snabbt går tiden?" samt "hur vet vi att det går framåt?"

Med säkerhet kommer du aldrig att se på natthimlen på samma sätt igen efter att ha lyssnat på dessa litteraturstycken.

Att utveckla teorier baserade på vad du har sett tidigare kan hjälpa dig att förutsäga framtiden.

 Sannolikheten är att du har hört talas om gravitationsteorin eller relativitetsteorin. Men har du någonsin tagit dig en stund att fundera över vad vi egentligen menar när vi pratar om idéer och koncept? Enkelt uttryckt är en teori en modell som korrekt förklarar enorma grupperingar av data i den mest grundläggande bemärkelsen. Vetenskapliga observationer, som de som gjorts i experiment, samlas in och analyseras av forskare, som sedan använder informationen för att skapa hypoteser för hur och varför händelser inträffar. Exempel inkluderar idén om gravitation, som etablerades av Isaac Newton efter att ha studerat en mängd olika händelser, allt från äpplen som faller från träd till planeternas rörelse. En teori om gravitation utvecklades med hjälp av bevisen som samlades in av forskaren. Teorier erbjuder två betydande fördelar: Först och främst låter de forskare göra exakta förutsägelser om händelseförloppet i framtiden.

Till exempel gjorde Newtons gravitationsteori det möjligt för forskare att förutse framtida rörelser hos objekt som planeter.Om du till exempel vill veta var Mars kommer att befinna sig om sex månader, kan du använda gravitationsteorin för att förutsäga platsen med precision. För det andra är teorier alltid motbevisbara, vilket innebär att de kan revideras om nya bevis upptäcks som strider mot teorin i fråga. Till exempel trodde folk att jorden var universums centrum och att allt annat cirklade runt den. Som ett resultat av sin upptäckt att Jupiters månar kretsade runt planeten kunde Galileo visa att allt inte riktigt kretsade runt jorden. Som ett resultat, oavsett hur solid en teori verkar vara vid tidpunkten för dess formulering, kan en enda framtida observation alltid göra den felaktig. Som ett resultat kan idéer aldrig bevisas vara sanna, och vetenskap är en process som ständigt förändras.

En förändring i vårt sätt att tänka på hur saker rör sig inträffade på 1600-talet, tack vare Isaac Newton.

 Före Isaac Newton trodde man att ett föremåls naturliga tillstånd var helt stilla. Detta innebär att om det inte fanns någon yttre kraft som verkar på föremålet, skulle det förbli helt stilla. Newton på 1600-talet visade definitivt att denna långvariga uppfattning var felaktig. En ny hypotes presenterades i dess ställe, enligt vilken allt i kosmos, snarare än att vara statiskt, verkligen alltid var i rörelse. Newton kom till denna slutsats som ett resultat av hans upptäckt att planeterna och stjärnorna i kosmos kontinuerligt rörde sig i sin relation till varandra. Exempel är det faktum att jorden kontinuerligt kretsar runt solen och att hela solsystemet roterar runt galaxen. Som ett resultat är ingenting någonsin riktigt orörligt. Newton utarbetade tre rörelselagar för att förklara rörelsen av alla ting i universum:

Alla objekt kommer att fortsätta färdas i en rak bana om de inte påverkas av en annan kraft, enligt den första av Newtons rörelselagar. Detta visade Galileo i ett experiment där han rullade bollar nerför en kulle för att illustrera sin poäng. De rullade i en rak bana eftersom det inte fanns någon annan kraft som verkade på dem än gravitationen. Specifikt säger Newtons andra lag att ett föremål kommer att accelerera med en hastighet som är proportionell mot kraften som utövas på det. Tänk på följande exempel: ett fordon med en kraftigare motor kommer att accelerera snabbare än ett fordon med en mindre kraftfull motor. Denna regel säger också att ju större massa en kropp har, desto mindre effekt har en kraft på dess rörelse, och vice versa. Ett större fordon tar längre tid att accelerera än ett lättare fordon om två fordon har samma motor.

Gravitationen beskrivs av Newtons tredje lag. Den hävdar att alla kroppar i universum attraheras av varandra av en kraft som är proportionell mot massan av objekten som attraheras av. Detta innebär att om du fördubblar massan av ett föremål, kommer kraften som verkar på den att vara dubbelt så kraftig. Om du fördubblar massan av ett föremål och tredubblar massan av ett annat, blir kraften sex gånger så stark.

Det faktum att ljusets hastighet är konstant visar att det inte alltid är möjligt att mäta någots hastighet i förhållande till en annans hastighet.

 Efter att ha sett hur Newtons teori gjorde bort den absoluta vilan och ersatte den med föreställningen att ett objekts rörelse är relativ till rörelsen av något annat, kan vi se hur den fortfarande används idag. Teorin visade dock också att den relativa hastigheten för ett föremål är viktig. Tänk på följande scenario: du sitter på ett tåg som färdas i 100 miles per timme och läser en bok. Jag är nyfiken på hur snabbt du reser. Enligt ett vittne som ser tåget gå förbi så färdas du i 100 miles per timme. Men i förhållande till boken du nu läser är din hastighet 0 miles per timme. Som ett resultat mäts din hastighet i förhållande till ett annat föremål.En betydande brist i Newtons teori upptäcktes dock: ljusets hastighet

Ljusets hastighet är konstant, inte relativ och kan inte mätas. Den rör sig med en konstant hastighet på 186 000 miles per sekund. Vad som än rör sig i snabbare takt än ljus, kommer ljusets hastighet att förbli konstant oavsett. Till exempel, om ett tåg som färdades i 100 miles per timme närmade sig en ljusstråle, skulle ljusets hastighet vara 186 000 miles per sekund, enligt formeln. Men även om det tåget stannade helt vid en röd signal, skulle ljusstrålen fortfarande färdas i 186 000 miles per sekund. Det spelar ingen roll vem som tittar på ljuset eller hur snabbt de rör sig; ljusets hastighet kommer alltid att förbli konstant. Newtons hypotes äventyras som ett resultat av detta fynd. När något rör sig, hur kan objektets hastighet förbli konstant oberoende av betraktarens tillstånd? Lyckligtvis hittades lösningen i början av 1900-talet, när Albert Einstein föreslog sin allmänna relativitetsteori.

Enligt relativitetsteorin är tiden i sig inte en fast storhet.

 Det faktum att ljusets hastighet förblir konstant var ett problem för Newtons teori eftersom den visade att hastighet inte nödvändigtvis är relativ. Som ett resultat behöver forskare en uppdaterad modell som tar hänsyn till ljusets hastighet. Relativitetsteorin, skapad av Albert Einstein, är ett exempel på en sådan teori. Enligt relativitetsteorin gäller vetenskapens regler lika för alla observatörer som är fria att röra sig. Detta innebär att oavsett vilken takt någon färdas i, kommer de alltid att uppleva samma ljushastighet. Även om detta verkar vara ganska enkelt vid första anblicken, är ett av dess grundläggande förslag verkligen extremt svårt för många människor att förstå: idén att tid är relativ är en av de svåraste att förstå.

På grund av det faktum att ljuset inte varierar i hastighet när det ses av observatörer som färdas med olika hastigheter, skulle vittnen som färdas med olika hastigheter i förhållande till varandra faktiskt uppskatta olika tider för samma händelse. Tänk på följande scenario: en ljusblixt skickas ut till två vittnen, varav det ena rör sig mot ljuset och det andra som färdas med snabbare hastighet i motsatt riktning mot ljuset. Båda tittarna skulle uppleva samma ljushastighet, trots att de rör sig med väldigt olika hastigheter och i motsatta riktningar. Detta skulle innebära att de båda ser blixten som om den inträffade i ett annat ögonblick än det andra, vilket är otroligt. Detta beror på att tiden definieras av sträckan något har gått dividerat med hastigheten med vilken det har rört sig. Även om ljusets hastighet är densamma för båda tittarna, på grund av skillnaden i avstånd, är tiden i det här fallet relativ till varje observatör.

Om båda vittnen var utrustade med klockor för att registrera ögonblicket när ljuspulsen producerades, skulle de kunna intyga två distinkta tidpunkter för samma händelse. Så vem har rätt? I ingen av observatörernas åsikter; tid är relativ och unik för vart och ett av deras perspektiv!

Eftersom det är omöjligt att få exakta mätningar av partiklar, förlitar sig forskare på ett koncept som kallas kvanttillstånd för att göra förutsägelser.

 Allt i universum består av partiklar som elektroner och fotoner. Forskare försöker mäta dem och analysera deras hastighet för att förstå mer om kosmos och dess invånare. När du försöker undersöka partiklar kommer du dock att se att de beter sig på ett ovanligt sätt. Märkligt nog, ju mer exakt du försöker mäta platsen för en partikel, desto mer osäker blir dess hastighet; omvänt, ju mer exakt du försöker mäta dess hastighet, desto mindre bestämd blir dess position.Osäkerhetsprincipen är namnet på detta fenomen, som ursprungligen identifierades på 1920-talet. En konsekvens av osäkerhetsprincipen var att forskare tvingades hitta andra metoder för att titta på partiklar, vilket ledde till att de istället började titta på en partikels kvanttillstånd. Kvanttillståndet för en partikel är en kombination av flera möjliga potentiella platser och hastigheter för partikeln.

Eftersom forskare inte kan bestämma en partikels exakta plats eller hastighet, måste de överväga de många möjliga platser och hastigheter som partiklar kan uppta. Forskare övervakar alla möjliga platser där en partikel kan vara och väljer sedan den mest sannolika bland dem när partikeln färdas runt. Forskare behandlar partiklar som om de vore vågor för att hjälpa dem att fastställa detta. Eftersom en partikel kan vara på en uppsjö av olika platser samtidigt, verkar de som en sekvens av kontinuerliga, oscillerande vågor i sitt utseende. Tänk på bilden av en bit vibrerande tråd. När strängen vibrerar kommer den att båga och sjunka genom en rad toppar och dalar. En partikel verkar på ett liknande sätt, men dess potentiella väg består av en sekvens av överlappande vågor som alla inträffar samtidigt.

Att observera partiklar på detta sätt hjälper forskare att avgöra var en partikel är mest sannolikt att hittas. Mest troliga partikelplatser är de där bågarna och topparna på de många vågorna sammanfaller med varandra, medan de minst sannolika partikelplatserna är de där de inte gör det. Detta kallas interferens, och det avslöjar vilka platser och hastigheter som är mest sannolikt för partikelvågen att gå längs sin väg.

Gravitationen är konsekvensen av att stora saker böjer rum-tidens väv efter sin vilja.

 När du ser dig omkring ser du världen i tre dimensioner, vilket innebär att du kan karakterisera varje föremål genom dess höjd-, bredd- och djupmått. Faktum kvarstår att det finns en fjärde dimension, även om en som vi inte kan se: tid, som i kombination med de andra tre dimensionerna bildar ett fenomen som kallas rum-tid. Forskare använder denna fyrdimensionella modell av rum-tid för att förklara händelserna som äger rum över hela kosmos. I ett sammanhang av tid och rum är en händelse allt som äger rum vid en viss tidpunkt. Som ett resultat, när de bestämmer platsen för en händelse i samband med de tredimensionella koordinaterna, inkluderar forskare en fjärde koordinat för att representera tidpunkten för händelsen. För att bestämma platsen för en händelse måste forskare ta hänsyn till tid eftersom relativitetsteorin säger att tiden är relativ. Därför är det ett väsentligt element för att definiera karaktären av en viss incident.

Kombinationen av rum och tid har haft en anmärkningsvärd effekt på vår förståelse av gravitationen, som har utvecklats dramatiskt som ett resultat. Tyngdkraften är konsekvensen av att stora objekt böjer rum-tidskontinuumet, som beskrivits ovan. När en stor massa, som vår sol, kröker, har den effekten att den förändrar rum-tiden. Betrakta följande scenario: Betrakta begreppet rumtid som en filt som är utbredd och hållen i luften. Om du lägger ett föremål i mitten av filten kommer filten att böjas och föremålet kommer att sjunka en liten bit i mitten av filten. Detta är den effekt som enorma saker har på rum-tidens struktur.

Andra saker kommer sedan att följa dessa kurvor i rum-tid när de rör sig över rymden. Detta beror på det faktum att ett föremål alltid väljer den kortaste vägen mellan två platser, vilket är en cirkulär bana runt ett större föremål i universum. Om du tittar på filten igen, ser du något.Att lägga ett stort föremål som en apelsin på filten och sedan försöka rulla ett mindre föremål förbi det kommer att resultera i att marmorn följer fördjupningen som lämnats efter den orangea Gravity fungerar på samma sätt!

I händelse av att en stjärna med stor massa dör, kollapsar stjärnan till en singularitet som kallas ett svart hål.

 För att generera värme och ljus behöver stjärnor enorma mängder energi under hela sitt liv. Denna energi varar dock inte i det oändliga; i slutändan tar den ut sig själv, vilket gör att stjärnan dör. Vad som händer med en stjärna efter att den dör bestäms av stjärnans storlek. När en massiv stjärna förbrukar sina energireserver inträffar något extraordinärt: bildandet av ett svart hål. Eftersom gravitationsfältet för majoriteten av stora stjärnor är så kraftfullt kan ett svart hål bildas. Det är möjligt för stjärnan att använda sin energi för att förhindra sig själv från att kollapsa så länge den fortfarande lever. Efter att ha tagit slut på energi kan stjärnan inte längre trotsa gravitationen och dess sönderfallande kropp kollapsar så småningom in i sig själv. Allt dras inåt i en singularitet, som är en oändligt tät, sfärisk punkt som inte existerar någon annanstans i universum. Denna singularitet kallas ett svart hål.

Rym-tiden vrids så skarpt som ett resultat av gravitationen hos ett svart hål att även ljus böjs längs dess väg. Ett svart hål drar inte bara in allt i sin närhet, utan det hindrar också allt som passerar en viss gräns runt det från att fly igen: denna punkt utan återvändo är känd som händelsehorisonten, och ingenting, inte ens ljus, som färdas snabbare än något annat i universum, kan fly tillbaka över det. Ett svart håls händelsehorisont definieras som den punkt bortom vilken ingenting kan fly igen. Detta ställer en intressant fråga: eftersom ett svart hål absorberar ljus och allt annat som korsar dess händelsehorisont, hur kan vi avgöra om de verkligen finns där i universum? Astronomer jagar efter svarta hål genom att observera gravitationspåverkan de har på kosmos såväl som röntgenstrålar som sänds ut av deras interaktion med kretsande stjärnor.

Astronomer söker till exempel efter stjärnor som kretsar runt mörka och enorma föremål som kan vara eller inte är svarta hål för att lära sig mer om dem. De är också på jakt efter röntgenstrålar och andra vågor som ofta genereras av materia när den dras in i och slits isär av ett svart hål. En ännu mer mystisk källa till radio- och infraröd strålning har upptäckts i vår galaxs kärna; denna källa tros vara ett supermassivt svart hål.

Svarta hål producerar strålning som kan få dem att avdunsta, vilket i slutändan leder till deras död.

 Gravitationsattraktionen hos ett svart hål är så kraftfull att inte ens ljus kan undkomma det. Det är naturligt att inget annat också skulle kunna undkomma. Du skulle dock ha fel. I själva verket måste svarta hål avge något för att undvika att bryta mot termodynamikens andra regel. Det står i termodynamikens universella andra regel att entropin, eller trenden mot större oordning, stiger hela tiden. Och när entropin stiger måste temperaturen också öka. En bra illustration av detta är hur en fire-poker brinner glödhet efter att ha placerats i en eld och avger strålning i form av värme. Enligt termodynamikens andra regel, eftersom svarta hål absorberar oordnad energi från kosmos, bör det svarta hålets entropi stiga som ett resultat av detta. Och, som ett resultat av ökningen av entropin, borde svarta hål tvingas för att tillåta värme att komma ut.

Även om ingenting kan fly från ett svart håls händelsehorisont, kan virtuella par av partiklar och antipartiklar nära händelsehorisonten göra det eftersom termodynamikens andra lag är bevarad i närheten av händelsehorisonten.Partiklar som inte kan observeras men vars effekter kan kvantifieras kallas virtuella partiklar. En av medlemmarna i paret har positiv energi, medan den andra har negativt laddad energi. På grund av styrkan hos gravitationsattraktionen i ett svart hål kan en negativ partikel sugas in i det svarta hålet och på så sätt ge sin partikelpartner tillräckligt med energi för att potentiellt fly in i kosmos och frigöras som värme. Det är möjligt för det svarta hålet att avge strålning på detta sätt, vilket gör att det kan följa termodynamikens andra lag.

Mängden positiv strålning som frigörs uppvägs av mängden negativ strålning som dras in i det svarta hålet av det svarta hålet. Detta inåtgående inflöde av negativa partiklar har potential att minska massan av det svarta hålet tills det slutligen avdunstar och dör. Och om det svarta hålets massa reduceras till ett tillräckligt minimalt värde, kommer det med största sannolikhet att sluta i en enorm slutlig explosion motsvarande miljontals H-bomber.

Trots att vi inte kan vara säkra, finns det betydande indikationer på att tiden bara kommer att fortsätta gå framåt.

 Tänk på möjligheten att universum började krympa och tiden började flöda bakåt. Hur skulle det vara att vara där? Möjligheten finns att klockorna går baklänges och historiens väg kommer att vändas. Men även om forskare inte helt har avfärdat möjligheten, tyder tre betydande indikationer på att tiden uteslutande går framåt. Tidens termodynamiska pil är den första indikationen på att tiden går från en punkt i det förflutna till en annan punkt i framtiden. Enligt termodynamikens andra lag tenderar entropin – störningen i ett slutet system – att växa allt eftersom tiden går i varje slutet system. Detta innebär att störningsbenägenheten att växa kan användas för att mäta tidens gång.

I fallet med en kopp som av misstag faller från ett bord och går sönder, har ordningen störts och entropin har stigit. Eftersom en krossad kopp aldrig spontant kommer att återförenas och förbättra sin ordning, kan vi dra slutsatsen att tiden bara går framåt. Den krossade bägaren och den termodynamiska tidens pil är båda delar av den andra indikatorn på framåttid, som styrs av minnet och representeras av den psykologiska tidens pil också. När du kanske kommer ihåg att koppen låg på bordet efter att den har brutits, kommer du inte att kunna "återkalla" dess framtida plats på golvet medan den fortfarande låg på bordet innan den har krossats. Den tredje indikationen, tidens kosmologiska pil, hänvisar till utvidgningen av kosmos, och den motsvarar vår erfarenhet av tidens termodynamiska pil såväl som tillväxten av vår kunskap om den. Detta beror på det faktum att entropin stiger när kosmos expanderar.

Efter att ha nått en viss tidpunkt kan kaos i kosmos få universum att krympa, och därmed vända tidens riktning i den kosmiska tidens pil. Men vi skulle inte vara medvetna om det eftersom intelligenta varelser bara kan leva i en miljö där kaoset ökar. Anledningen till detta är att människor är beroende av entropiprocessen för att omvandla vår mat till användbar form av energi. På grund av detta kommer vi att fortsätta att uppfatta tidens kosmiska pil som att gå framåt så länge vi lever.

Det finns tre grundläggande krafter i kosmos, förutom gravitationen. Dessa är: attraktion, attraktion och attraktion.

 Finns det några speciella krafter som verkar i universum? Majoriteten av människor kommer bara att känna till en av dessa krafter: gravitationen, som är den kraft som attraherar saker till varandra och som känns på det sätt som jordens gravitation drar oss till sin yta.De flesta människor, å andra sidan, är inte medvetna om att det verkligen finns tre krafter till som verkar på de minsta partiklarna. När en magnet klamrar sig fast vid ett kylskåp eller när du laddar din mobiltelefon, upplever du elektromagnetisk kraft, vilket är första av dessa krafter. Det har en effekt på alla laddade partiklar, inklusive som elektroner och kvarkar, såväl som på deras elektriska laddningar.

Magneter har nord- och sydpoler som kan attrahera eller stöta bort andra magneter. Positivt laddade partiklar drar till sig negativa partiklar och trycker bort andra positiva partiklar, och vice versa. Elektromagnetisk kraft representeras av en magnets nord- och sydpoler. Denna kraft är betydligt starkare än gravitationen och har ett mycket större inflytande på atomnivå än gravitationen gör. Till exempel får den elektromagnetiska kraften en elektron att cirkulera runt kärnan i en atom i en cirkulär rörelse. Den andra typen av kärnkraft är den svaga kärnkraften, som verkar på alla partiklar som utgör materia och är ansvarig för produktionen av radioaktivitet. Denna kraft kallas för "svag" eftersom partiklarna som transporterar den bara kan utöva kraft över en kort sträcka, vilket ger namnet. På grund av den ökande intensiteten hos den svaga kärnkraften vid högre energi, överträffar den så småningom den för den elektromagnetiska kraften.

Det är den tredje typen av kärnkraft som håller ihop protoner och neutroner i en atoms kärna såväl som de mindre kvarkar som finns inuti protoner och neutroner. Stark kärnkraft, i motsats till elektromagnetisk kraft och svag kärnkraft, blir svagare när partikelns energi ökar. Under en period med mycket hög energi, kallad grand unification energy, blir den elektromagnetiska kraften starkare och den svaga kärnkraften blir svagare, medan den starka kärnkraften blir svagare. I det ögonblicket uppnår alla tre krafterna samma styrka och smälter samman för att bilda olika aspekter av en enda kraft: en kraft som kan ha haft en del i universums bildande, enligt vissa teorier.

Trots det faktum att forskare tror att universum började med big bang, är de oklara om de exakta omständigheterna kring hur detta inträffade.

 De allra flesta forskare tror att tiden började med big bang - ögonblicket då universum övergick från ett oändligt tätt tillstånd till en snabbt expanderande enhet som fortfarande expanderar idag... Även om en mängd olika hypoteser har föreslagits för att förklara hur en sådan massiv expansion av universum kan ha inträffat, är forskare fortfarande osäkra på hur big bang inträffade. Den heta big bang-modellen av universums ursprung är den mest allmänt accepterade hypotesen om universums ursprung. Enligt denna hypotes började kosmos med storleken noll och var oändligt varmt och tätt till att börja med. Under den stora smällen expanderade den, och när den växte sjönk universums temperatur när värmen spreds över universum. Majoriteten av komponenterna som finns i universum idag bildades inom de första timmarna av kosmisk expansion.

På grund av gravitationen, när universum fortsatte att expandera, började tätare områden av expanderande materia att rotera, vilket resulterade i bildandet av galaxer. Moln av väte- och heliumgaser komprimerades inuti dessa nybildade galaxer, vilket fick universum att expandera. Deras sammanstötande atomer utlöste kärnfusionshändelser, vilket resulterade i bildandet av stjärnor. Under de följande åren, när dessa stjärnor försvann och imploderade, utlöste de massiva stjärnexplosioner som drev ut ännu fler element i kosmos. Som ett resultat bildades nya stjärnor och planeter från råvarorna från Big Bang. Trots det faktum att detta är den allmänt erkända modellen av big bang och tidens början, är det inte den enda.

Inflationsmodellen är ett annat alternativ att överväga. Det föreslås i detta scenario att energin i det tidiga kosmos var så enormt stor att styrkorna hos den starka kärnkraften, den svaga kärnkraften och den elektromagnetiska kraften var alla lika i intensitet. När kosmos växte i storlek började emellertid de tre krafterna variera avsevärt i deras relativa intensitet. En enorm mängd energi frigjordes som ett resultat av separationen av krafterna. En antigravitationseffekt skulle ha resulterat, vilket tvingat kosmos att expandera snabbt och i en ständigt ökande takt.

Allmän relativitetsteori och kvantfysik har inte kunnat förenas av fysiker.

 Utvecklingen av två huvudidéer är resultatet av forskarnas strävan att bättre förstå och förklara kosmos. Ett grundläggande begrepp inom fysiken är allmän relativitet, som handlar om ett mycket stort fenomen i universum: gravitationen. En av de mest fascinerande grenarna av vetenskapen är kvantfysiken, som handlar om några av de minsta sakerna i universum som människan känner till: subatomära partiklar som är mindre än atomer. Även om båda teorierna ger värdefulla insikter, finns det betydande skillnader mellan vad som förutsägs av kvantfysikens ekvationer och vad som förutsägs och ses av allmän relativitetsteori, trots att båda teorierna är korrekta. Detta innebär att det för närvarande inte finns något sätt att kombinera dem alla till en enda omfattande enhetlig teori om allt.

Det finns ett problem med att kombinera de två teorierna eftersom många av ekvationerna som används i kvantfysiken resulterar i till synes omöjliga oändliga värden, vilket gör det svårt att kombinera de två teorierna. Tänk på det faktum att rymdtidsekvationerna förutsäger att rymdtidskurvan är oändlig, vilket har visat sig vara felaktigt genom observationer. Forskare gör försök att lägga till andra oändligheter i ekvationen för att eliminera dessa oändligheter. Det är olyckligt att detta begränsar den noggrannhet med vilken forskare kan förutsäga framtiden. Det följer som en konsekvens att det, snarare än att använda kvantfysiska ekvationer för att förutsäga händelser, är nödvändigt att inkludera själva händelserna och modifiera ekvationerna för att få dem att passa! I en andra, relaterad fråga, föreslår kvantteorin att hela det tomma utrymmet i kosmos består av virtuella par av partiklar och antipartiklar, vilket är oförenligt med verkligheten.

Närvaron av dessa virtuella parningar skapar å andra sidan problem för den allmänna relativitetsteorin. Detta beror på det faktum att kosmos har en obegränsad mängd tomt utrymme och därför skulle energin i dessa parningar behöva ha en oändlig mängd energi. Detta är besvärligt eftersom Einsteins berömda ekvation E=mc2 antyder att massan av ett föremål är lika med dess energi, vilket är ett falskt antagande. Som ett resultat skulle den obegränsade energin hos dessa virtuella partiklar innebära att de också skulle ha en oändlig massa. Om det fanns obegränsad massa skulle hela universum kollapsa under solens starka gravitationsattraktion, vilket resulterade i bildandet av ett enda svart hål.

Sammanfattning i slutet

Många människor stängs av fysiken eftersom de ser det som en otillgänglig värld av långa ekvationer och komplicerade idéer. Detta är det primära budskapet som förmedlas av dessa anteckningar: Detta är sant till en viss grad, men inte helt. Fysikens krånglighet bör dock inte avskräcka de av oss som inte är specialister från att förstå hur och varför universum fungerar. Många regler och förordningar finns för att hjälpa oss i vår strävan att förstå mysterierna i vår värld och vår plats i den. Regler och regler som är begripliga för de flesta av oss. Och när vi väl förstår deras betydelse kan vi börja se världen på ett annat sätt.

Köp bok - A Brief History of Time av Stephen Hawking

Skrivet av BrookPad Team baserat på A Brief History of Time av Stephen Hawking



Äldre inlägg Nyare inlägg


Lämna en kommentar

Observera att kommentarer måste godkännas innan de publiceras