Krótka historia czasu Stephena Hawkinga

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

Od Wielkiego Wybuchu do czarnych dziur

A Brief History of Time by Stephen Hawking

Kup książkę - Krótka historia czasu Stephena Hawkinga

Co jest tematem książki Krótka historia czasu?

Przyglądając się zarówno historii teorii naukowej, jak i pojęciom, które kształtują naszą obecną wiedzę o świecie, Krótka historia czasu (1988) jest obowiązkowa dla każdego, kto interesuje się historią nauki. W tej książce Hawking przedstawia zwięzłe podsumowanie zarówno historii wszechświata, jak i skomplikowanej fizyki, która jest jego podstawą, a wszystko to przedstawione w sposób, który mogą zrozumieć nawet czytelnicy, którzy po raz pierwszy mają kontakt z tymi koncepcjami.< /p>

Kto czyta książkę Krótka historia czasu?

  • Każdy, kto jest ciekawy początków kosmosu, każdy, kto jest ciekawy, czym jest fizyka kwantowa, i każdy, kto interesuje się funkcjonowaniem czarnych dziur

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 Hawkinga i twierdzeniami Penrose-Hawking. W latach 1979-2009 Hawking był profesorem matematyki na Uniwersytecie w Cambridge, gdzie został również odznaczony Prezydenckim Medalem Wolności. Był także honorowym członkiem Królewskiego Towarzystwa Sztuki i dożywotnim członkiem Papieskiej Akademii Nauk.

Co dokładnie w tym jest dla mnie? Odkryj tajemnice wszechświata.

 Obserwowanie nocnego nieba wypełnionego gwiazdami to jeden z najbardziej oszałamiających wizualnie i prowokujących do myślenia widoków na świecie. W migotaniu wszechświata jest coś, co prosi nas, abyśmy poświęcili chwilę i rozważyli niektóre z najgłębszych tajemnic wszechświata. Krótka historia czasu przyczyni się do wyjaśnienia tych tajemnic, ujawniając zasady rządzące kosmosem. Ponieważ jest napisana w zrozumiałych słowach, pomoże nawet tym, którzy nie mają naukowego zamysłu, w zrozumieniu, dlaczego kosmos istnieje, jak powstał i jak będzie wyglądała przyszłość. Dowiesz się również 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 te notatki zawierają odpowiedzi na pytania typu „jak szybko mija czas?” a także „skąd wiemy, że idzie do przodu?”

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

Rozwijanie teorii na podstawie tego, co widziałeś w przeszłości, może pomóc w przewidywaniu przyszłości.

 Prawdopodobne jest to, że słyszałeś o teorii grawitacji lub teorii względności. Ale czy kiedykolwiek poświęciłeś chwilę, aby zastanowić się, co tak naprawdę mamy na myśli, gdy mówimy o pomysłach i koncepcjach? Mówiąc prościej, teoria to model, który poprawnie wyjaśnia ogromne pogrupowania danych w najbardziej podstawowym sensie. Obserwacje naukowe, takie jak te poczynione w eksperymentach, są gromadzone i analizowane przez naukowców, którzy następnie wykorzystują te informacje do tworzenia hipotez dotyczących tego, jak i dlaczego zachodzą zdarzenia. Przykłady obejmują ideę grawitacji, która została ustanowiona przez Izaaka Newtona po zbadaniu różnych wydarzeń, od spadających jabłek z drzew po ruch planet. Na podstawie dowodów zebranych przez badacza opracowano teorię grawitacji. Teorie mają dwie istotne zalety: Przede wszystkim pozwalają naukowcom na precyzyjne przewidywanie przebiegu 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 wykorzystać teorię grawitacji do prognozowania lokalizacji z niezwykłą dokładnością. Po drugie, teorie są zawsze nie do obalenia, co oznacza, że ​​mogą zostać zrewidowane, jeśli zostaną odkryte nowe dowody co jest sprzeczne z tą teorią. Na przykład ludzie myśleli, że Ziemia jest centrum wszechświata i że wszystko inne krąży wokół niej. W wyniku odkrycia, że ​​księżyce Jowisza krążą wokół planety, Galileusz był w stanie wykazać, że tak naprawdę nie wszystko krąży wokół Ziemi. W rezultacie, bez względu na to, jak solidna wydaje się teoria w momencie jej formułowania, pojedyncza przyszła obserwacja zawsze może sprawić, że będzie ona nieprawidłowa. W rezultacie pomysłów nigdy nie można udowodnić, a nauka jest procesem, który nieustannie się zmienia.

Zmiana sposobu, w jaki myślimy o tym, jak rzeczy się poruszają w XVII wieku, dzięki Isaacowi Newtonowi.

 Przed Izaakiem Newtonem wierzono, że naturalnym stanem obiektu jest całkowity bezruch. Oznacza to, że gdyby na przedmiot nie działała żadna siła zewnętrzna, pozostałby on całkowicie nieruchomy. Newton w XVII wieku wykazał niezbicie, że to długo utrzymywane pojęcie było błędne. W jej miejsce pojawiła się nowa hipoteza, zgodnie z którą wszystko w kosmosie, zamiast być statyczne, było zawsze w ruchu. Newton doszedł do tego wniosku w wyniku odkrycia, że ​​planety i gwiazdy w kosmosie nieustannie poruszają się w swoich wzajemnych relacjach. Przykładem może być fakt, że Ziemia nieustannie krąży wokół Słońca i że cały Układ Słoneczny krąży wokół galaktyki. W rezultacie nic nie jest naprawdę nieruchome. Newton opracował trzy prawa ruchu, aby wyjaśnić ruch wszystkich rzeczy we wszechświecie:

Wszystkie obiekty będą nadal podróżować po prostej ścieżce, jeśli nie zadziała na nie inna siła, zgodnie z pierwszym z praw ruchu Newtona. Zostało to pokazane przez Galileusza w eksperymencie, w którym toczył kule ze wzgórza, aby zilustrować swój punkt widzenia. Toczyli się po prostej drodze, ponieważ nie działała na nich żadna inna siła poza grawitacją. W szczególności drugie prawo Newtona mówi, że obiekt przyspiesza w tempie proporcjonalnym do wywieranej na niego siły. Rozważmy następujący przykład: pojazd z mocniejszym silnikiem przyspieszy szybciej niż pojazd z słabszym silnikiem. Zasada ta mówi również, że im większa masa ciała, tym mniejszy wpływ na jego ruch ma siła i na odwrót. Większy pojazd potrzebuje więcej czasu na przyspieszenie niż lżejszy pojazd, jeśli dwa pojazdy mają ten sam silnik.

Grawitacja jest opisana przez trzecie prawo Newtona. Twierdzi, że wszystkie ciała we wszechświecie są przyciągane do siebie siłą proporcjonalną do masy przyciąganych obiektów. Oznacza to, że jeśli podwoisz masę jednego przedmiotu, siła działająca na niego będzie dwa razy większa. Jeśli podwoisz masę jednego przedmiotu i potroisz masę innego, siła będzie sześciokrotnie większa.

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

 Po zobaczeniu, jak teoria Newtona usunęła absolutny spoczynek i zastąpiła ją poglądem, że ruch obiektu jest zależny od ruchu czegoś innego, możemy zobaczyć, jak jest nadal w użyciu. Jednak teoria wskazywała również, że ważna jest względna prędkość przedmiotu. Rozważ następujący scenariusz: siedzisz w pociągu, który jedzie z prędkością 100 mil na godzinę i czytasz książkę. Jestem ciekaw jak szybko podróżujesz. Według świadka, który obserwuje przejeżdżający pociąg, 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 przedmiotu.Odkryto jednak jedną istotną wadę w teorii Newtona: prędkość światła

Prędkość światła jest stała, a nie względna i nie można jej zmierzyć. Porusza się ze stałą prędkością 186 000 mil na sekundę. Cokolwiek innego porusza się szybciej niż światło, niezależnie od tego prędkość światła pozostanie stała. Na przykład, jeśli pociąg jadący z prędkością 100 mil na godzinę zbliżyłby się do wiązki światła, zgodnie ze wzorem prędkość światła wynosiłaby 186 000 mil na sekundę. Jednak nawet gdyby pociąg całkowicie się zatrzymał na czerwonym sygnale, wiązka światła nadal poruszałaby się z prędkością 186 000 mil na sekundę. Nie ma znaczenia, kto patrzy na światło ani jak szybko się porusza; prędkość światła zawsze pozostanie stała. W wyniku tego odkrycia hipoteza Newtona jest zagrożona. Kiedy coś się porusza, jak prędkość obiektu może pozostać stała niezależnie 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 wielkością stałą.

 Fakt, że prędkość światła pozostaje stała, był problemem dla teorii Newtona, ponieważ wykazała, że ​​prędkość niekoniecznie jest względna. W rezultacie naukowcy potrzebują zaktualizowanego modelu uwzględniającego prędkość światła. Przykładem takiej teorii jest teoria względności stworzona przez Alberta Einsteina. Zgodnie z teorią względności, zasady nauki obowiązują w równym stopniu wszystkich obserwatorów, którzy mogą się swobodnie poruszać. Oznacza to, że bez względu na to, w jakim tempie ktoś się porusza, zawsze będzie doświadczać tej samej prędkości światła. Chociaż na pierwszy rzut oka wydaje się to dość proste, jedna z jego podstawowych propozycji jest naprawdę niezwykle trudna do uchwycenia dla wielu osób: idea, że ​​czas jest względny, jest jedną z najtrudniejszych do uchwycenia.

Ze względu na fakt, że światło nie zmienia prędkości, gdy jest obserwowane przez obserwatorów podróżujących z różnymi prędkościami, świadkowie podróżujący z różnymi prędkościami w stosunku do siebie faktycznie oszacowaliby różne czasy dla tego samego zdarzenia. Rozważmy następujący scenariusz: błysk światła jest wysyłany do dwóch świadków, z których jeden porusza się w kierunku światła, a drugi porusza się z większą prędkością w przeciwnym kierunku. Obaj widzowie doświadczyliby tej samej prędkości światła, mimo że poruszają się z bardzo różnymi prędkościami iw przeciwnych kierunkach. To by sugerowało, że oboje postrzegają ten błysk tak, jakby wydarzyło się w innym momencie niż ten drugi, co jest niewiarygodne. Wynika to z faktu, że czas jest definiowany przez odległość, którą coś przebyło, podzieloną przez prędkość, z jaką się porusza. Chociaż prędkość światła jest taka sama dla obu obserwatorów, ze względu na różnicę odległości, w tym przypadku czas jest zależny od każdego obserwatora.

Gdyby obaj świadkowie byli wyposażeni w zegary do rejestrowania momentu wytworzenia impulsu światła, byliby w stanie poświadczyć dwa różne momenty 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 dokładnych pomiarów cząstek, naukowcy opierają się na koncepcji znanej jako stan kwantowy, aby dokonywać przewidywań.

 Wszystko we wszechświecie składa się z cząstek, takich jak elektrony i fotony. Naukowcy starają się je zmierzyć i przeanalizować ich prędkość, aby lepiej zrozumieć kosmos i jego mieszkańców. Kiedy jednak spróbujesz zbadać cząstki, zobaczysz, że zachowują się w nietypowy sposób. Co dziwne, im dokładniej próbujesz zmierzyć położenie cząstki, tym bardziej niepewna staje się jej prędkość; odwrotnie, im dokładniej spróbujesz zmierzyć jego prędkość, tym mniej określona staje się jego pozycja.Zasada nieoznaczoności to nazwa nadana temu zjawisku, które zostało pierwotnie zidentyfikowane w latach dwudziestych XX wieku. Konsekwencją zasady nieoznaczoności było to, że naukowcy zostali zmuszeni do znalezienia innych metod patrzenia na cząstki, co doprowadziło ich do rozpoczęcia badania stanu kwantowego 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 wziąć pod uwagę liczne możliwe miejsca i prędkości, jakie mogą zajmować cząstki. Naukowcy monitorują każdą możliwą lokalizację, w której może znajdować się cząsteczka, a następnie wybierają najbardziej prawdopodobną spośród nich, gdy cząsteczka porusza się dookoła. Naukowcy traktują cząstki jak fale, aby pomóc im to określić. Ponieważ cząsteczka może znajdować się w wielu różnych miejscach w tym samym czasie, wyglądają jak sekwencja ciągłych, oscylujących fal. Rozważ obraz kawałka wibrującej nici. Kiedy struna wibruje, wygina się i zanurza w szeregu szczytów i dolin. Cząstka działa w podobny sposób, ale jej potencjalna droga składa się z sekwencji nakładających się fal, które występują w tym samym czasie.

Obserwowanie cząstek w ten sposób pomaga naukowcom określić, gdzie dana cząstka jest najbardziej prawdopodobna. Najbardziej prawdopodobne lokalizacje cząstek to te, w których łuki i szczyty na licznych falach pokrywają się ze sobą, podczas gdy najmniej prawdopodobne lokalizacje cząstek to te, w których się nie pokrywają. Jest to określane jako interferencja i ujawnia, w których miejscach i prędkościach fala cząstek najprawdopodobniej będzie podążać swoją trasą.

Grawitacja jest konsekwencją dużych rzeczy naginających tkankę czasoprzestrzeni do swojej woli.

 Kiedy się rozglądasz, oglądasz świat w trzech wymiarach, co oznacza, że ​​możesz scharakteryzować każdy element na podstawie jego wysokości, szerokości i głębokości. Faktem jest, że istnieje czwarty wymiar, którego nie możemy zobaczyć: czas, który w połączeniu z pozostałymi trzema wymiarami tworzy zjawisko zwane czasoprzestrzenią. Naukowcy wykorzystują ten czterowymiarowy model czasoprzestrzeni do wyjaśnienia wydarzeń zachodzących w kosmosie. W kontekście czasu i przestrzeni wydarzeniem jest wszystko, co ma miejsce w określonym momencie. W rezultacie, określając lokalizację zdarzenia w połączeniu z trójwymiarowymi współrzędnymi, naukowcy uwzględniają czwartą współrzędną reprezentującą czas zdarzenia. Aby określić miejsce zdarzenia, naukowcy muszą wziąć pod uwagę czas, ponieważ teoria względności mówi, że czas jest względny. Dlatego jest to niezbędny element w określeniu charakteru konkretnego incydentu.

Połączenie przestrzeni i czasu miało niezwykły wpływ na nasze rozumienie grawitacji, które w rezultacie dramatycznie ewoluowało. Grawitacja jest konsekwencją wyginania kontinuum czasoprzestrzennego przez duże obiekty, jak opisano powyżej. Kiedy duża masa, taka jak nasze Słońce, zakrzywia się, ma wpływ na zmianę czasoprzestrzeni. Rozważ następujący scenariusz: Rozważ koncepcję czasoprzestrzeni jako koca, który jest rozłożony i trzymany w powietrzu. Jeśli umieścisz przedmiot na środku koca, koc wykrzywi się, a przedmiot zatonie trochę na środku koca. To jest efekt, jaki olbrzymie rzeczy mają na strukturę czasoprzestrzeni.

Inne rzeczy będą wtedy podążać za tymi krzywymi w czasoprzestrzeni, poruszając się w przestrzeni. Wynika to z faktu, że przedmiot zawsze wybiera najkrótszą drogę między dwoma lokalizacjami, która jest kołową orbitą wokół większego obiektu we wszechświecie. Jeśli jeszcze raz spojrzysz na koc, zobaczysz coś.Umieszczenie dużego przedmiotu, takiego jak pomarańcza na kocu, a następnie próba przetoczenia mniejszego przedmiotu, spowoduje, że kulka będzie podążać za zagłębieniem pozostawionym przez pomarańczową Grawitację działa w ten sam sposób!

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

 Aby generować ciepło i światło, gwiazdy potrzebują ogromnych ilości energii przez całe życie. Jednak ta energia nie trwa w nieskończoność; ostatecznie wyczerpuje się, powodując śmierć gwiazdy. To, co dzieje się z gwiazdą po jej śmierci, zależy od wielkości gwiazdy. Kiedy masywna gwiazda wyczerpuje swoje rezerwy energii, dzieje się coś niezwykłego: powstanie czarnej dziury. Ponieważ pole grawitacyjne większości dużych gwiazd jest tak silne, może powstać czarna dziura. Gwiazda może wykorzystać swoją energię, aby zapobiec zapadaniu się, dopóki jest jeszcze żywa. Po wyczerpaniu energii gwiazda nie jest już w stanie przeciwstawić się grawitacji, a jej rozpadające się ciało ostatecznie zapada się w sobie. Wszystko jest wciągane do wewnątrz w osobliwość, która jest nieskończenie gęstym, kulistym punktem, który nie istnieje nigdzie indziej we wszechświecie. Ta osobliwość nazywana jest czarną dziurą.

Przestrzeń czasoprzestrzeń zostaje tak gwałtownie skręcona w wyniku grawitacji czarnej dziury, że nawet światło zakrzywia się wzdłuż jej ścieżki. Czarna dziura nie tylko przyciąga wszystko, co znajduje się w jej pobliżu, ale także zapobiega ponownej ucieczce wszystkiego, co przekracza pewną granicę wokół niej: ten punkt bez powrotu jest znany jako horyzont zdarzeń i nic, nawet światło, które się przemieszcza. szybciej niż cokolwiek innego we wszechświecie, może uciec z powrotem. Horyzont zdarzeń czarnej dziury definiuje się jako punkt, poza który nic nie może ponownie uciec. To rodzi interesujące pytanie: skoro czarna dziura pochłania światło i wszystko inne, co przekracza jej horyzont zdarzeń, jak możemy stwierdzić, czy rzeczywiście istnieją one we wszechświecie? Astronomowie polują na czarne dziury, obserwując ich wpływ grawitacyjny na kosmos, a także promieniowanie rentgenowskie emitowane przez ich interakcję z orbitującymi gwiazdami.

Na przykład astronomowie szukają gwiazd krążących wokół ciemnych i ogromnych obiektów, które mogą, ale nie muszą być czarnymi dziurami, aby dowiedzieć się o nich więcej. Szukają również promieni rentgenowskich i innych fal, które są często generowane przez materię, która jest wciągana i rozrywana przez czarną dziurę. W jądrze naszej galaktyki odkryto jeszcze bardziej tajemnicze źródło promieniowania radiowego i podczerwonego; uważa się, że to źródło jest supermasywną czarną dziurą.

Czarne dziury wytwarzają promieniowanie, które może spowodować ich odparowanie, co ostatecznie prowadzi do ich śmierci.

 Przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury jest tak silne, że nawet światło nie może z niej uciec. Jest zrozumiałe, że nic innego również nie byłoby w stanie uciec. Myliłbyś się jednak. W rzeczywistości czarne dziury muszą coś emitować, aby uniknąć naruszenia drugiej zasady termodynamiki. W uniwersalnej drugiej regule termodynamiki stwierdza się, że entropia, czyli tendencja do większego nieporządku, wzrasta przez cały czas. A kiedy wzrasta entropia, musi wzrosnąć również temperatura. Dobrą ilustracją tego jest sposób, w jaki fire-poker pali się do czerwoności po umieszczeniu 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 w rezultacie wzrosnąć. A w wyniku wzrostu entropii czarne dziury powinny być zmuszone do ucieczki ciepła.

Chociaż nic nie może uciec z horyzontu zdarzeń czarnej dziury, wirtualne pary cząstek i antycząstek w pobliżu horyzontu zdarzeń są w stanie to zrobić, ponieważ druga zasada termodynamiki jest zachowana w pobliżu horyzontu zdarzeń.Cząstki, których nie można zaobserwować, ale których wpływ można określić ilościowo, określa się mianem cząstek wirtualnych Jeden z członków pary ma energię dodatnią, podczas gdy drugi ma energię naładowaną ujemnie. Ze względu na siłę przyciągania grawitacyjnego w czarnej dziurze, ujemna cząstka może zostać zassana do czarnej dziury i w ten sposób dostarczyć swojemu partnerowi cząstki wystarczająco dużo energii, aby potencjalnie uciec do kosmosu i zostać uwolniona jako ciepło. Czarna dziura może w ten sposób emitować promieniowanie, co pozwala jej przestrzegać drugiej zasady termodynamiki.

Ilość uwolnionego dodatniego promieniowania jest równoważona przez ilość ujemnego promieniowania wciągniętego do czarnej dziury przez czarną dziurę. Ten napływ cząstek ujemnych do wewnątrz może zmniejszać masę czarnej dziury, aż w końcu wyparuje i umrze. A jeśli masa czarnej dziury zostanie zredukowana do wystarczająco minimalnej wartości, najprawdopodobniej zakończy się ona ogromną eksplozją ostateczną, równoważną milionom bomb wodorowych.

Pomimo tego, że nie możemy być pewni, istnieją istotne oznaki, że czas będzie tylko szedł do przodu.

 Rozważ możliwość, że wszechświat zaczął się kurczyć, a czas zaczął płynąć wstecz. Jak by to było tam być? Istnieje możliwość, że zegary cofną się, a historia się odwróci. Jednakże, chociaż naukowcy nie odrzucili całkowicie tej możliwości, trzy istotne wskazówki wskazują, że czas płynie wyłącznie do przodu. Termodynamiczna strzałka czasu jest wstępną wskazówką, że czas upływa z jednego punktu w przeszłości do innego punktu w przyszłości. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, entropia — zaburzenie układu zamkniętego — ma tendencję do wzrostu wraz z upływem czasu w każdym układzie zamkniętym. Oznacza to, że skłonność do narastania nieporządku może być wykorzystana do oceny upływu czasu.

W przypadku kubka, który przypadkowo spada ze stołu i pęka, porządek został zakłócony, a entropia wzrosła. Ponieważ rozbita filiżanka nigdy nie połączy się spontanicznie i nie poprawi swojego porządku, możemy dojść do wniosku, że czas posuwa się tylko do przodu. Rozbita filiżanka i termodynamiczna strzałka czasu są elementami drugiego wskaźnika czasu do przodu, który jest kontrolowany przez pamięć i reprezentowany również przez psychologiczną strzałkę czasu. Kiedy przypomnisz sobie, że filiżanka leżała na stole po tym, jak została stłuczona, nie będziesz w stanie „przywołać” jej przyszłego położenia na podłodze, gdy wciąż znajdowała się na stole, zanim została rozbita. Trzecie wskazanie, kosmologiczna strzałka czasu, odnosi się do ekspansji kosmosu i odpowiada naszemu doświadczeniu termodynamicznej strzałki czasu oraz wzrostowi naszej wiedzy o nim. Wynika to z faktu, że entropia rośnie wraz z rozszerzaniem się kosmosu.

Po osiągnięciu pewnego punktu w czasie chaos w kosmosie może spowodować kurczenie się wszechświata, odwracając w ten sposób kierunek czasu w kosmicznej strzałce czasu. Jednak nie bylibyśmy tego świadomi, ponieważ inteligentne stworzenia mogą żyć tylko w środowisku, w którym narasta chaos. Powodem tego jest fakt, że ludzie są uzależnieni od procesu entropii przekształcania naszej żywności w użyteczną formę energii. Z tego powodu będziemy nadal postrzegać kosmiczną strzałę czasu jako poruszającą się do przodu, dopóki żyjemy.

W kosmosie oprócz grawitacji istnieją trzy podstawowe siły. Są to: przyciąganie, przyciąganie i przyciąganie.

 Czy we wszechświecie działają jakieś szczególne siły? Większość ludzi zna tylko jedną z tych sił: grawitację, która jest siłą, która przyciąga do siebie rzeczy i która jest odczuwana w sposób, w jaki grawitacja Ziemi przyciąga nas na jej powierzchnię.Z drugiej strony większość ludzi nie zdaje sobie sprawy, że na najmniejsze cząsteczki działają jeszcze trzy siły. Kiedy magnes przywiera do lodówki lub podczas ładowania telefonu komórkowego, doświadczasz siły elektromagnetycznej, która jest pierwszą z tych sił. Wpływa na wszystkie naładowane cząstki, w tym elektrony i kwarki, a także na ich ładunki elektryczne.

Magnesy mają bieguny północne i południowe, które mogą przyciągać lub odpychać inne magnesy. Dodatnio naładowane cząstki przyciągają cząstki ujemne i odpychają inne cząstki dodatnie i odwrotnie. Siła elektromagnetyczna jest reprezentowana przez biegun północny i południowy magnesu. Siła ta jest znacznie silniejsza niż grawitacja i ma znacznie większy wpływ na poziomie atomowym niż grawitacja. Na przykład siła elektromagnetyczna powoduje, że elektron krąży wokół jądra atomu ruchem kołowym. Drugi rodzaj siły jądrowej to słabe oddziaływanie jądrowe, które działa na wszystkie cząstki tworzące materię i jest odpowiedzialne za wytwarzanie radioaktywności. Siła ta jest określana jako „słaba”, ponieważ cząsteczki, które ją przenoszą, mogą wywierać siłę tylko na niewielką odległość, stąd nazwa. Ze względu na rosnącą intensywność słabej siły jądrowej przy wyższej energii, ostatecznie przewyższa ona siłę elektromagnetyczną.

Jest to trzeci rodzaj siły jądrowej, która utrzymuje razem 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, słabnie wraz ze wzrostem energii cząstki. W okresie bardzo wysokiej energii, określanej jako energia wielkiej unifikacji, siła elektromagnetyczna staje się silniejsza, a słaba siła jądrowa słabnie, podczas gdy silna siła jądrowa słabnie. W tym momencie wszystkie trzy siły osiągają równą siłę i łączą się, tworząc różne aspekty jednej siły: siły, która mogła mieć udział w tworzeniu wszechświata, zgodnie z pewnymi teoriami.

Pomimo faktu, że naukowcy uważają, że wszechświat rozpoczął się wraz z Wielkim Wybuchem, nie są oni pewni, w jakich okolicznościach do tego doszło.

 Zdecydowana większość naukowców uważa, że ​​czas rozpoczął się wraz z Wielkim Wybuchem – momentem, w którym wszechświat przeszedł ze stanu nieskończenie gęstego do szybko rozszerzającego się bytu, który wciąż się rozszerza… Chociaż istnieje wiele różnych hipotez zasugerowano, aby wyjaśnić, w jaki sposób mogła nastąpić tak ogromna ekspansja wszechświata, naukowcy nadal nie są pewni, jak doszło do Wielkiego Wybuchu. Gorący model wielkiego wybuchu początku Wszechświata jest najpowszechniej akceptowaną hipotezą powstania Wszechświata. Zgodnie z tą hipotezą kosmos zaczynał się od wielkości zera i od początku był nieskończenie gorący i gęsty. Podczas Wielkiego Wybuchu rozszerzył się, a gdy rósł, temperatura wszechświata spadła, gdy ciepło rozproszyło się po wszechświecie. Większość składników istniejących we wszechświecie powstała w ciągu pierwszych kilku godzin kosmicznej ekspansji.

Ze względu na grawitację, gdy Wszechświat nadal się rozszerzał, gęstsze obszary rozszerzającej się materii zaczęły się obracać, co doprowadziło do powstania galaktyk. Obłoki wodoru i helu sprężone wewnątrz tych nowo powstałych galaktyk, powodując rozszerzanie się wszechświata. Ich zderzające się atomy wywołały fuzję jądrową, w wyniku której powstały gwiazdy. W kolejnych latach, gdy te gwiazdy ginęły i implodowały, wyzwalały masywne gwiezdne eksplozje, które wyrzucały w kosmos jeszcze więcej pierwiastków. W rezultacie z surowców dostarczonych przez Wielki Wybuch powstały nowe gwiazdy i planety. Pomimo tego, że jest to powszechnie uznany model wielkiego wybuchu i początku czasu, nie jest to jedyny.

Model inflacyjny to kolejna opcja do rozważenia. W tym scenariuszu sugeruje się, że energia wczesnego kosmosu była tak niesamowicie wielka, że ​​siły silnej siły jądrowej, słabej siły jądrowej i siły elektromagnetycznej wszystkie miały taką samą intensywność. Jednak wraz ze wzrostem kosmosu te trzy siły zaczęły się znacznie różnić pod względem względnej intensywności. W wyniku rozdzielenia sił uwolniona została ogromna ilość energii. Spowodowałby to efekt antygrawitacyjny, zmuszający kosmos do szybkiego i coraz szybszego ekspansji.

Ogólna teoria względności i fizyka kwantowa nie były w stanie pogodzić fizyków.

 Rozwój dwóch głównych idei jest wynikiem dążenia naukowców do lepszego zrozumienia i wyjaśnienia kosmosu. Podstawowym pojęciem w fizyce jest ogólna teoria względności, która dotyczy bardzo dużego zjawiska we wszechświecie: grawitacji. Jedną z najbardziej fascynujących gałęzi nauki jest fizyka kwantowa, która zajmuje się niektórymi z najmniejszych rzeczy we wszechświecie znanych człowiekowi: cząstkami subatomowymi mniejszymi od atomów. Chociaż obie teorie oferują cenne spostrzeżenia, istnieją znaczne rozbieżności między tym, co przewidują równania fizyki kwantowej, a tym, co jest przewidywane i postrzegane przez ogólną teorię względności, pomimo faktu, że obie teorie są poprawne. Oznacza to, że w tej chwili nie ma możliwości połączenia ich wszystkich w jedną kompleksową, zunifikowaną teorię wszystkiego.

Istnieje problem z połączeniem tych dwóch teorii, ponieważ wiele równań używanych w fizyce kwantowej daje pozornie niemożliwe wartości nieskończone, co utrudnia połączenie tych dwóch teorii. Rozważmy fakt, że równania czasoprzestrzeni przewidują, że krzywa czasoprzestrzeni jest nieskończona, co okazało się błędne w obserwacjach. Naukowcy próbują dodać do równania inne nieskończoności, aby zlikwidować te nieskończoności. Szkoda, że ​​ogranicza to dokładność, z jaką naukowcy mogą prognozować przyszłość. Wynika z tego, że zamiast wykorzystywać równania fizyki kwantowej do prognozowania zdarzeń, konieczne jest uwzględnienie samych zdarzeń i zmodyfikowanie równań, aby je dopasować! W drugim, pokrewnym zagadnieniu, teoria kwantów proponuje, że cała pusta przestrzeń w kosmosie składa się z wirtualnych par cząstek i antycząstek, 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 implikuje, że masa przedmiotu jest równa jego energii, co jest fałszywym założeniem. W rezultacie nieograniczona energia tych wirtualnych cząstek sugerowałaby, że one również miałyby nieskończoną masę. Gdyby istniała nieograniczona masa, cały wszechświat zapadłby się pod wpływem silnego przyciągania grawitacyjnego Słońca, powodując powstanie jednej czarnej dziury.

Podsumowanie na koniec

Wiele osób jest wyłączanych przez fizykę, ponieważ postrzega ją jako niedostępną dziedzinę długich równań i skomplikowanych pomysłów. Oto podstawowe przesłanie zawarte w tych notatkach: To prawda do pewnego stopnia, ale nie do końca. Jednak zawiłości fizyki nie powinny odstraszać tych z nas, którzy nie są specjalistami, od zrozumienia, jak i dlaczego funkcjonuje wszechświat. Istnieje wiele zasad i przepisów, które pomagają nam w dążeniu do zrozumienia tajemnic naszego świata i naszego w nim miejsca. Zasady i zasady 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

Napisane przez BrookPad Team na podstawie Krótkiej historii czasu Stephena Hawkinga



Starszy post Nowszy post


Zostaw komentarz

Pamiętaj, że komentarze muszą zostać zatwierdzone przed ich opublikowaniem

Judge.me Review Medals