Stephen Hawking: Az idő rövid története

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

Az ősrobbanástól a fekete lyukakig

A Brief History of Time by Stephen Hawking

Könyv vásárlása – Stephen Hawking: Az idő rövid története

Mi a témája Az idő rövid története című könyvnek?

Ha egy pillantást vetünk a tudományelmélet történetére és a világról alkotott jelenlegi ismereteinket meghatározó fogalmakra, az A Brief History of Time (1988) című filmet minden tudománytörténet iránt érdeklődő számára kötelező megnézni. Ebben a könyvben Hawking tömör összefoglalást ad mind a világegyetem történetéről, mind az azt megalapozó bonyolult fizikáról, mindezt oly módon, hogy még azok az olvasók is megértsék, akik először találkoznak ezekkel a fogalmakkal.< /p>

Ki olvassa Az idő rövid története című könyvet?

  • Bárki, aki kíváncsi a kozmosz eredetére, bárki, aki kíváncsi arra, mi a kvantumfizika, és bárki, akit érdekel a fekete lyukak működése

Mi Stephen Hawking háttere?

Az elméleti fizikából és kozmológiából doktorált Stephen Hawking (1942-2018) elméleti fizikus, kozmológus és író volt, aki leginkább a Hawking-sugárzással és a Penrose-Hawking-tételekkel foglalkozó munkáiról ismert. 1979 és 2009 között Hawking a Cambridge-i Egyetem Lucasian Matematika professzora volt, ahol elnyerte az Elnöki Szabadságérmet is. A Royal Society of Arts tiszteletbeli tagja és a Pápai Tudományos Akadémia élethosszig tartó tagja volt.

Mit jelent pontosan nekem? Fedezze fel az univerzum titkait.

 A csillagokkal teli eget éjszaka az egyik leglenyűgözőbb és legelgondolkodtatóbb látványosság a bolygón. Van valami az univerzum csillogásában, ami arra kér bennünket, hogy szánjunk egy pillanatot, és gondoljuk át az univerzum legmélyebb titkait. Az idő rövid története hozzájárul majd e titkok megvilágításához azáltal, hogy felfedi a kozmosz alapelveit. Mivel érthető kifejezésekkel van megírva, még azoknak is segít, akik nem tudományosan hajlanak annak megértésére, hogy miért létezik a kozmosz, hogyan jött létre, és hogyan fog kinézni a jövő. Megismerheti az olyan furcsa jelenségeket is, mint a fekete lyukak, amelyek egyfajta vákuum, amely mindent (vagy majdnem mindent) maguk felé vonz. Még ennél is fontosabb, hogy megtanulja magának az időnek a titkait, mivel ezek a jegyzetek olyan kérdésekre adnak választ, mint a "milyen gyorsan telik az idő?" valamint "honnan tudjuk, hogy halad előre?"

Az biztos, hogy soha többé nem fogsz ugyanúgy nézni az éjszakai égboltra, miután meghallgattad ezeket az irodalmi darabokat.

A múltban látottakon alapuló elméletek kidolgozása segíthet a jövő előrejelzésében.

 Valószínűleg hallott már a gravitációelméletről vagy a relativitáselméletről. De szántál-e valaha egy pillanatot arra, hogy átgondolja, mit is értünk valójában, amikor eszmékről és fogalmakról beszélünk? Leegyszerűsítve, az elmélet olyan modell, amely a legalapvetőbb értelemben helyesen magyarázza meg az adatok hatalmas csoportosítását. A tudományos megfigyeléseket, például a kísérletekben végzetteket, tudósok gyűjtik össze és elemzik, majd az információkat felhasználva hipotéziseket állítanak fel arra vonatkozóan, hogyan és miért történnek események. A példák közé tartozik a gravitáció gondolata, amelyet Isaac Newton hozott létre, miután számos eseményt tanulmányozott, kezdve a fákról lehulló almáktól a bolygók mozgásáig. A gravitáció elméletét a kutató által összegyűjtött bizonyítékok felhasználásával dolgozták ki. Az elméletek két jelentős előnyt kínálnak: Mindenekelőtt lehetővé teszik a tudósok számára, hogy pontos előrejelzéseket készítsenek a jövőbeni események lefolyásáról.

Például Newton gravitációs elmélete lehetővé tette a tudósoknak, hogy előre jelezzék az objektumok, például a bolygók jövőbeli mozgását.Ha például tudni szeretné, hol lesz a Mars hat hónap múlva, használhatja a gravitációs elméletet a hely pontos előrejelzésére. Másodszor, az elméletek mindig cáfolhatók, ami azt jelenti, hogy felülvizsgálhatók, ha új bizonyítékokat fedeznek fel. ami ellentmond a kérdéses elméletnek. Például az emberek azt hitték, hogy a Föld a világegyetem középpontja, és minden más körülötte kering. A Jupiter holdjai a bolygó körül keringő felfedezésének eredményeként Galilei be tudta bizonyítani, hogy valójában nem minden forog a Föld körül. Ennek eredményeként, bármennyire is szilárdnak tűnik egy elmélet megfogalmazása idején, egyetlen jövőbeli megfigyelés mindig helytelenné teheti azt. Ennek eredményeként az elképzelések igazak soha nem bizonyíthatók, a tudomány pedig egy olyan folyamat, amely folyamatosan változik.

Isaac Newtonnak köszönhetően az 1600-as években megváltozott a gondolkodásmódunk a dolgok mozgásáról.

 Isaac Newton előtt azt hitték, hogy egy objektum természetes állapota a teljes nyugalom. Ez azt jelenti, hogy ha nem hatna rá külső erő, akkor az teljesen mozdulatlan maradna. Newton az 1600-as években határozottan bebizonyította, hogy ez a régóta fennálló elképzelés helytelen. Helyette egy új hipotézist mutattak be, amely szerint a kozmoszban minden ahelyett, hogy statikus lett volna, valójában mindig mozgásban volt. Newton arra a következtetésre jutott, hogy felfedezte, hogy a kozmosz bolygói és csillagai folyamatosan mozognak egymáshoz való viszonyukban. Ilyen például az a tény, hogy a Föld folyamatosan kering a Nap körül, és az egész Naprendszer a galaxis körül forog. Ennek eredményeként soha semmi sem mozdul igazán. Newton három mozgástörvényt dolgozott ki, hogy megmagyarázza minden dolog mozgását a világegyetemben:

Minden tárgy egyenes úton halad tovább, ha nem hat rájuk más erő, az első Newton-féle mozgástörvény szerint. Ezt Galilei egy kísérletben mutatta meg, amelyben golyókat görgetett le egy dombról, hogy szemléltesse álláspontját. Egyenes úton gurultak, mivel a gravitáción kívül más erő nem hatott rájuk. Pontosabban, Newton második törvénye azt mondja, hogy egy tárgy olyan sebességgel fog gyorsulni, amely arányos a rá kifejtett erővel. Tekintsük a következő példát: egy erősebb motorral rendelkező jármű gyorsabban gyorsul, mint egy kevésbé erős motorral rendelkező jármű. Ez a szabály azt is mondja, hogy minél nagyobb egy test tömege, annál kisebb az erő hatása a mozgására, és fordítva. Egy nagyobb járműnek tovább tart a gyorsulása, mint egy könnyebb járműnek, ha két járműnek ugyanaz a motorja.

A gravitációt Newton harmadik törvénye írja le. Azt állítja, hogy az univerzumban az összes testet olyan erő vonzza egymáshoz, amely arányos a vonzó tárgyak tömegével. Ez azt jelenti, hogy ha megkétszerezi egy tárgy tömegét, a rá ható erő kétszer akkora lesz. Ha megduplázza az egyik tárgy tömegét, a másiké pedig háromszorosát, az erő hatszor akkora lesz.

Az a tény, hogy a fény sebessége állandó, azt bizonyítja, hogy nem mindig lehet megmérni valaminek a sebességét a másik sebességéhez viszonyítva.

 Miután láttuk, hogy Newton elmélete hogyan szüntette meg az abszolút nyugalmat, és váltotta fel azt az elképzelést, miszerint egy tárgy mozgása valami más mozgásához viszonyítva van, láthatjuk, hogyan használják még ma is. Az elmélet azonban azt is jelezte, hogy egy tétel relatív sebessége fontos. Fontolja meg a következő forgatókönyvet: ül egy vonaton, amely 100 mérföld per órás sebességgel halad, és egy könyvet olvas. Kíváncsi vagyok milyen gyorsan utazol. Egy szemtanú szerint, aki a vonat mellett halad, Ön 100 mérföld/órás sebességgel halad. Az éppen olvasott könyvhöz képest azonban a sebessége 0 mérföld/óra. Ennek eredményeként a sebességet egy másik elemhez viszonyítva mérik.Felfedezték azonban Newton elméletének egy jelentős hibáját: a fénysebességet

A fénysebesség állandó, nem relatív, és nem mérhető. Állandó, 186 000 mérföld/másodperc sebességgel halad. Bármi más is mozog a fénynél gyorsabban, a fénysebesség ettől függetlenül állandó marad. Például, ha egy 100 mérföld/órás sebességgel közlekedő vonat megközelít egy fénysugarat, a fénysebesség 186 000 mérföld/s lenne a képlet szerint. Azonban még ha a vonat teljesen megállna is egy piros jelzésre, a fénysugár továbbra is 186 000 mérföld/s sebességgel haladna. Nem mindegy, hogy ki nézi a fényt, vagy milyen gyorsan mozog; a fénysebesség mindig állandó marad. Newton hipotézise ez a megállapítás veszélybe kerül. Amikor valami mozog, hogyan maradhat állandó a tárgy sebessége, függetlenül a megfigyelő állapotától? Szerencsére a megoldást a huszadik század elején találták meg, amikor Albert Einstein javasolta általános relativitáselméletét.

A relativitáselmélet szerint maga az idő nem fix mennyiség.

 Az a tény, hogy a fény sebessége állandó marad, Newton elméletének kérdése volt, mivel bebizonyította, hogy a sebesség nem feltétlenül relatív. Ennek eredményeként a tudósoknak frissített modellre van szükségük, amely figyelembe vette a fénysebességet. Az Albert Einstein által megalkotott relativitáselmélet egy példa erre az elméletre. A relativitáselmélet szerint a tudomány szabályai egyformán vonatkoznak minden megfigyelőre, aki szabadon mozoghat. Ez azt jelenti, hogy nem számít, milyen ütemben halad valaki, mindig ugyanazt a fénysebességet fogja tapasztalni. Bár ez első látásra meglehetősen egyszerűnek tűnik, az egyik alapvető tételét valóban rendkívül nehéz sok ember számára megragadni: az egyik legnehezebben megragadható gondolat, hogy az idő relatív.

Tekintettel arra, hogy a fény sebessége nem változik, amikor a különböző sebességgel haladó megfigyelők látják, az egymáshoz képest eltérő sebességgel haladó szemtanúk valójában különböző időpontokat becsülnének ugyanarra az eseményre. Tekintsük a következő forgatókönyvet: egy fényvillanást küldenek ki két tanúnak, akik közül az egyik a fény felé halad, a másik pedig nagyobb sebességgel a fénnyel ellentétes irányban. Mindkét néző ugyanazt a fénysebességet tapasztalná, annak ellenére, hogy nagyon eltérő sebességgel és ellentétes irányban mozognak. Ez azt jelentené, hogy mindketten úgy látják a felvillanó eseményt, mintha az egy másik pillanatban történt volna, mint a másik, ami hihetetlen. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az időt a valami által megtett távolság és a mozgás sebessége határozza meg. Bár a fénysebesség mindkét nézőnél azonos, a távolságkülönbség miatt az idő ebben az esetben minden megfigyelőhöz viszonyítva.

Ha mindkét tanút órával látták el, hogy rögzítsék a fényimpulzus keletkezésének pillanatát, akkor két különböző időpontot tudnának igazolni ugyanarra az eseményre. Szóval kinek van igaza? Egyik megfigyelő szerint sem; az idő relatív és egyedi minden nézőpontjuk számára!

Mivel a részecskék pontos mérése lehetetlen, a tudósok a kvantumállapot néven ismert koncepcióra hagyatkoznak az előrejelzések elkészítéséhez.

 Az univerzumban minden részecskékből áll, például elektronokból és fotonokból. A tudósok meg akarják mérni és elemezni a sebességüket, hogy jobban megértsék a kozmoszról és lakóiról. Ha azonban megpróbálja megvizsgálni a részecskéket, látni fogja, hogy szokatlan módon viselkednek. Furcsa módon minél pontosabban próbálja megmérni egy részecske helyét, annál bizonytalanabb a sebessége; fordítva, minél pontosabban próbálja megmérni a sebességét, annál kevésbé lesz határozott a helyzete.A bizonytalansági elv ennek a jelenségnek a neve, amelyet eredetileg az 1920-as években azonosítottak. A bizonytalansági elv következménye az volt, hogy a tudósok kénytelenek voltak más módszereket találni a részecskék megtekintésére, ami arra késztette őket, hogy ehelyett a részecske kvantumállapotát kezdjék vizsgálni. A részecske kvantumállapota a részecske több lehetséges potenciális helyének és sebességének kombinációja.

Mivel a tudósok nem tudják meghatározni a részecskék pontos helyét vagy sebességét, figyelembe kell venniük a részecskék által elfoglalható számos lehetséges helyet és sebességet. A kutatók minden lehetséges helyet megfigyelnek, ahol egy részecske lehet, majd kiválasztják közülük a legvalószínűbbet, miközben a részecske körbejár. A tudósok úgy kezelik a részecskéket, mintha hullámok lennének, hogy segítsék őket ennek meghatározásában. Mivel egy részecske sokféle helyen lehet egyszerre, megjelenésükben folytonos, oszcilláló hullámok sorozatának tűnnek. Tekintsük egy darab vibráló cérna képét. Amikor a húr rezeg, ívbe fog lépni, és egy sor csúcson és mélyedésen keresztül süllyed. Egy részecske hasonló módon működik, de potenciális útvonala átfedő hullámok sorozatából áll, amelyek mindegyike egyszerre fordul elő.

A részecskék ilyen módon történő megfigyelése segít a tudósoknak annak meghatározásában, hogy a részecskék hol találhatók a legnagyobb valószínűséggel. A legvalószínűbb részecskehelyek azok, amelyekben a számos hullám ívei és csúcsai egybeesnek egymással, míg a legkevésbé valószínű azok a részecskék, amelyekben nem. Ezt interferenciának nevezik, és felfedi, hogy a részecskehullám mely helyeken és sebességgel halad a legnagyobb valószínűséggel az útvonalon.

A gravitáció annak a következménye, hogy a nagy dolgok akaratuk szerint hajlítják meg a téridő szövetét.

 Ha körülnéz, három dimenzióban nézi a világot, ami azt jelenti, hogy minden elemet jellemezhet annak magasságával, szélességével és mélységével. Az tény, hogy létezik egy negyedik dimenzió, bár egy, amit nem láthatunk: az idő, amely a másik három dimenzióval kombinálva egy téridőként ismert jelenséget alkot. A tudósok a téridő e négydimenziós modelljét használják a kozmoszban zajló események magyarázatára. Az idő és a tér összefüggésében esemény minden olyan dolog, ami egy adott időpontban történik. Ennek eredményeként, amikor egy esemény helyét a háromdimenziós koordinátákkal együtt határozzák meg, a tudósok egy negyedik koordinátát vesznek fel az esemény időpontjának reprezentálására. Egy esemény helyének meghatározásához a tudósoknak figyelembe kell venniük az időt, mivel a relativitáselmélet szerint az idő relatív. Ezért elengedhetetlen eleme egy adott esemény természetének meghatározásakor.

A tér és az idő kombinációja figyelemre méltó hatással volt a gravitáció megértésére, amely ennek következtében drámai fejlődésen ment keresztül. A gravitáció annak a következménye, hogy a nagy objektumok meghajlítják a tér-idő kontinuumot, amint azt fentebb leírtuk. Ha egy nagy tömeg, például a mi Napunk, meggörbül, az megváltoztatja a téridőt. Tekintsük a következő forgatókönyvet: Tekintsük a téridő fogalmát egy takarónak, amelyet kiterítünk és a levegőben tartunk. Ha a takaró közepére teszel egy tárgyat, a takaró meggörbül, és a tárgy egy kicsit elsüllyed a takaró közepén. Ez az a hatás, amelyet óriási dolgok gyakorolnak a téridő szövetére.

Más dolgok ezután követik ezeket a görbéket a téridőben, amint áthaladnak a téren. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy elem mindig a legrövidebb utat választja két hely között, ami egy körkörös pálya az univerzum egy nagyobb objektuma körül. Ha még egyszer ránézel a takaróra, látni fogsz valamit.Ha egy nagy tárgyat, például narancsot teszünk a takaróra, majd megpróbálunk egy kisebb tárgyat elgurítani mellette, azt eredményezi, hogy a márvány a narancs által hátrahagyott mélyedést követi. A gravitáció ugyanúgy működik!

Egy nagy tömegű csillag halála esetén a csillag szingularitássá omlik össze, amelyet fekete lyuknak neveznek.

 Hő és fény előállításához a csillagoknak hatalmas mennyiségű energiára van szükségük egész életük során. Ez az energia azonban nem tart a végtelenségig; végül kimeríti magát, aminek következtében a csillag meghal. Hogy mi történik egy csillaggal a halála után, azt a csillag mérete határozza meg. Amikor egy hatalmas csillag kimeríti energiatartalékait, valami rendkívüli történik: egy fekete lyuk keletkezik. Mivel a nagy csillagok többségének gravitációs tere olyan erős, fekete lyuk képződhet. Amíg életben van, lehetséges, hogy a csillag felhasználja az energiáját, hogy megakadályozza az összeomlást. Miután kifogyott az energiája, a csillag már nem tud dacolni a gravitációval, és széteső teste végül magába omlik. Minden befelé vonódik egy szingularitásba, ami egy végtelenül sűrű, gömb alakú pont, amely sehol máshol az univerzumban nem létezik. Ezt a szingularitást fekete lyuknak nevezik.

Egy fekete lyuk gravitációja következtében a téridő olyan élesen megcsavarodik, hogy még a fény is elgörbül az útján. A fekete lyuk nemcsak mindent behúz a közelében, hanem megakadályozza, hogy bármi, ami egy bizonyos határt átlép körülötte, újra kiszabaduljon: ezt a pontot, ahol nincs visszatérés, eseményhorizontnak nevezik, és semmi, még a fény sem, ami továbbhalad. gyorsabban, mint bármi más az univerzumban, visszamenekülhet felette. A fekete lyuk eseményhorizontját úgy definiálják, mint azt a pontot, amelyen túl semmi sem menekülhet újra. Ez egy érdekes kérdést vet fel: mivel egy fekete lyuk elnyeli a fényt és minden mást, ami átlépi az eseményhorizontját, hogyan tudhatjuk meg, hogy valóban ott vannak-e az univerzumban? A csillagászok fekete lyukak után vadásznak a kozmoszra gyakorolt ​​gravitációs hatások, valamint a keringő csillagokkal való kölcsönhatásuk által kibocsátott röntgensugárzás megfigyelésével.

Például a csillagászok sötét és hatalmas objektumok körül keringő csillagokat keresnek, amelyek lehetnek fekete lyukak vagy nem, hogy többet megtudjanak róluk. Emellett röntgensugarakat és egyéb hullámokat is keresnek, amelyeket gyakran az anyag generál, amikor berántja és széttépi egy fekete lyuk. A rádió- és infravörös sugárzás még titokzatosabb forrását fedezték fel galaxisunk magjában; ez a forrás egy szupermasszív fekete lyuk.

A fekete lyukak sugárzást bocsátanak ki, ami elpárologtathatja őket, ami végső soron halálukat okozza.

 A fekete lyuk gravitációs vonzása olyan erős, hogy még a fény sem tud kiszabadulni belőle. Magától értetődik, hogy semmi más sem tudna elmenekülni. Azonban tévedne. Valójában a fekete lyukaknak ki kell bocsátaniuk valamit, hogy elkerüljék a termodinamika második szabályának megsértését. A termodinamika univerzális második szabálya kimondja, hogy az entrópia, vagy a nagyobb rendezetlenség irányába mutató tendencia mindenkor emelkedik. És amikor az entrópia emelkedik, a hőmérsékletnek is növekednie kell. Ezt jól szemlélteti az a mód, ahogyan a tűzpóker tűzbe helyezése után vörösen ég, és hő formájában sugárzást bocsát ki. A termodinamika második szabálya szerint, mivel a fekete lyukak rendezetlen energiát nyelnek el a kozmoszból, ennek hatására a fekete lyuk entrópiájának meg kell emelkednie. És az entrópia növekedése következtében a fekete lyukakat rá kell kényszeríteni, hogy lehetővé tegyék a hő távozását.

Bár semmi sem menekülhet ki a fekete lyuk eseményhorizontjából, az eseményhorizont közelében lévő virtuális részecske- és antirészecskepárok képesek erre, mert a termodinamika második főtétele megmarad az eseményhorizont közelében.Azokat a részecskéket, amelyek nem figyelhetők meg, de hatásuk számszerűsíthető, virtuális részecskéknek nevezzük. A pár egyik tagja pozitív energiájú, míg a másik negatív töltésű energiával rendelkezik. A fekete lyukban a gravitációs vonzás erőssége miatt egy negatív részecske beszívódhat a fekete lyukba, és ezáltal elegendő energiát biztosít részecskepartnerének ahhoz, hogy potenciálisan a kozmoszba kerüljön, és hőként felszabaduljon. Lehetséges, hogy a fekete lyuk ilyen módon sugárzást bocsát ki, lehetővé téve, hogy engedelmeskedjen a termodinamika második főtételének.

A kibocsátott pozitív sugárzás mennyiségét ellensúlyozza a fekete lyuk által a fekete lyukba húzott negatív sugárzás mennyisége. A negatív részecskék beáramlása képes csökkenteni a fekete lyuk tömegét, amíg az végül el nem párolog és el nem hal. És ha a fekete lyuk tömegét kellően minimális értékre csökkentjük, akkor nagy valószínűséggel egy hatalmas végső robbanásban fog végződni, amely több millió H-bombának felel meg.

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

 Vegyük fontolóra annak lehetőségét, hogy az univerzum zsugorodni kezdett, és az idő visszafelé kezdett folyni. Milyen lenne ott lenni? Fennáll annak lehetősége, hogy az órák visszafelé mennek, és a történelem útja megfordul. Bár a tudósok nem utasították el teljesen a lehetőséget, három jelentős jel arra utal, hogy az idő kizárólag előre halad. Az idő termodinamikai nyila annak kezdeti jelzése, hogy az idő a múlt egyik pontjából a jövő egy másik pontjába halad. A termodinamika második főtétele szerint az entrópia – a zárt rendszer rendezetlensége – minden zárt rendszerben az idő előrehaladtával nő. Ez azt jelenti, hogy a rendellenesség növekedési hajlama felhasználható az idő múlásának mérésére.

A véletlenül az asztalról leeső és eltörő csésze esetében a sorrend felborult, és az entrópia megnőtt. Mivel egy összetört csésze soha nem fog spontán módon újraegyesülni és fokozni a rendjét, arra a következtetésre juthatunk, hogy az idő csak halad előre. A széttört csésze és az idő termodinamikai nyíla egyaránt elemei az előrehaladó idő második mutatójának, amelyet az emlékezet vezérel, és amelyet az idő pszichológiai nyila is képvisel. Ha eszébe jut, hogy a csésze az asztalon volt, miután eltörték, akkor nem fogja tudni "felidézni" a jövőbeni helyét a padlón, amikor még az asztalon volt, mielőtt összetörték volna. A harmadik jelzés, az idő kozmológiai nyíla a kozmosz tágulására utal, és megfelel az idő termodinamikai nyilairól szerzett tapasztalatainknak, valamint ismereteink gyarapodásának. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az entrópia a kozmosz tágulásával nő.

Egy bizonyos időpont elérése után a kozmoszban uralkodó káosz hatására az univerzum összezsugorodik, megfordítva az idő irányát a kozmikus időnyilában. Azonban nem lennénk tisztában vele, mivel az intelligens lények csak olyan környezetben élhetnek, ahol a káosz egyre nő. Ennek az az oka, hogy az emberek az entrópia folyamatától függenek ahhoz, hogy táplálékunkat felhasználható energiává alakítsák át. Emiatt az idő kozmikus nyilát továbbra is előrehaladónak fogjuk érzékelni, amíg élünk.

A gravitáción kívül három alapvető erő létezik a kozmoszban. Ezek a következők: vonzalom, vonzalom és vonzalom.

 Működnek valamilyen különleges erő az univerzumban? Az emberek többsége csak az egyik erőt ismeri meg: a gravitációt, amely az az erő, amely vonzza a dolgokat egymáshoz, és amelyet úgy éreznek, ahogyan a Föld gravitációja felhúz minket a felszínére.Az emberek többsége viszont nincs tudatában annak, hogy valóban három további erő hat a legapróbb részecskékre Amikor mágnes tapad a hűtőhöz, vagy amikor újratöltjük a mobiltelefonunkat, elektromágneses erőt tapasztalunk, ami a ezek közül az erők közül az első. Hatással van minden töltött részecskére, beleértve az elektronokat és kvarkokat, valamint ezek elektromos töltéseit.

A mágneseknek északi és déli pólusai vannak, amelyek vonzhatnak vagy taszíthatnak más mágneseket. A pozitív töltésű részecskék vonzzák a negatív részecskéket, és eltaszítják a többi pozitív részecskét, és fordítva. Az elektromágneses erőt a mágnes északi és déli pólusa képviseli. Ez az erő lényegesen erősebb, mint a gravitáció, és sokkal nagyobb befolyása van atomi szinten, mint a gravitáció. Például az elektromágneses erő hatására egy elektron körkörös mozdulattal kering az atommag körül. A nukleáris erő második fajtája a gyenge nukleáris erő, amely az anyagot alkotó összes részecskére hat, és felelős a radioaktivitás kialakulásáért. Ezt az erőt "gyengének" nevezik, mert az azt szállító részecskék csak kis távolságon tudnak erőt kifejteni, így kapják a nevet. A gyenge nukleáris erő növekvő intenzitása miatt magasabb energiánál végül meghaladja az elektromágneses erőt.

Ez a nukleáris erő harmadik fajtája, amely az atommagban tartja össze a protonokat és a neutronokat, valamint a protonok és neutronok belsejében található kisebb kvarkokat. Az erős magerő, ellentétben az elektromágneses erővel és a gyenge nukleáris erővel, gyengébb lesz, ahogy a részecske energiája nő. A nagyon nagy energiájú időszakban, amelyet nagy egyesülési energiának neveznek, az elektromágneses erő megerősödik, a gyenge nukleáris erő gyengül, míg az erős nukleáris erő gyengül. Ebben a pillanatban mindhárom erő egyenlő erősséget ér el, és egyesülve egyetlen erő különböző oldalait alkotják: egy olyan erőnek, amely bizonyos elméletek szerint részt vehetett az univerzum kialakulásában.

Annak ellenére, hogy a tudósok úgy gondolják, hogy a világegyetem az ősrobbanással kezdődött, nem tudják pontosan, hogy ez hogyan történt.

 A tudósok túlnyomó többsége úgy gondolja, hogy az idő az ősrobbanással kezdődött – abban a pillanatban, amikor az univerzum egy végtelenül sűrű állapotból egy gyorsan táguló entitásba vált át, amely ma is tágul... Bár számos hipotézis létezik Javasolták, hogy megmagyarázzák, hogyan történhetett meg az univerzum ilyen hatalmas tágulása, a tudósok még mindig bizonytalanok az ősrobbanás mikéntjét illetően. Az univerzum keletkezésének forró ősrobbanás modellje a világegyetem keletkezésének legáltalánosabban elfogadott hipotézise. E hipotézis szerint a kozmosz nulla mérettel kezdődött, és kezdetben végtelenül forró és sűrű volt. Az ősrobbanás során kitágul, és ahogy nőtt, az univerzum hőmérséklete csökkent, ahogy a hő szétoszlott az univerzumban. Az univerzumban ma létező alkotóelemek többsége a kozmikus tágulás első néhány órájában keletkezett.

A gravitáció következtében, ahogy az univerzum tovább tágul, a táguló anyag sűrűbb területei forogni kezdtek, ami galaxisok kialakulását eredményezte. Hidrogén- és héliumgázfelhők préselődnek össze ezekben az újonnan kialakult galaxisokban, ami az univerzum tágulását okozza. Összeütköző atomjaik magfúziós eseményeket váltottak ki, amelyek csillagok kialakulásához vezettek. A következő években, amikor ezek a csillagok elpusztultak és felrobbantak, hatalmas csillagrobbanásokat váltottak ki, amelyek még több elemet űztek ki a kozmoszba. Ennek eredményeként az Ősrobbanás által szállított nyersanyagokból új csillagok és bolygók keletkeztek. Annak ellenére, hogy ez az ősrobbanás és az idők kezdetének széles körben elismert modellje, nem ez az egyetlen.

Az inflációs modell egy másik megfontolandó lehetőség. Ebben a forgatókönyvben azt javasoljuk, hogy a korai kozmosz energiája olyan rendkívül nagy volt, hogy az erős nukleáris erő, a gyenge nukleáris erő és az elektromágneses erő erősségei. mind egyforma intenzitásúak voltak. Ahogy azonban a kozmosz mérete nőtt, a három erő relatív intenzitása jelentősen változni kezdett. Az erők szétválása következtében óriási mennyiségű energia szabadult fel. Antigravitációs hatás lett volna az eredmény, ami a kozmosz gyors és egyre növekvő ütemű tágulására kényszerítette volna.

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

 Két fő gondolat kidolgozása a tudósok azon törekvésének eredménye, hogy jobban megértsék és megmagyarázzák a kozmoszt. A fizika egyik alapfogalma az általános relativitáselmélet, amely az univerzum egy nagyon nagy jelenségére vonatkozik: a gravitációra. A tudomány egyik leglenyűgözőbb ága a kvantumfizika, amely a világegyetem legapróbb ember által ismert dolgaival foglalkozik: az atomoknál kisebb szubatomi részecskékkel. Bár mindkét elmélet értékes betekintést nyújt, jelentős eltérések vannak a kvantumfizika egyenletei által megjósolt és az általános relativitáselmélet által megjósolt és látott között, annak ellenére, hogy mindkét elmélet helyes. Ez azt jelenti, hogy jelenleg nincs mód arra, hogy mindezt egyetlen átfogó, egységes elméletté egyesítsük.

Probléma van a két elmélet kombinálásával, mivel a kvantumfizikában használt sok egyenlet látszólag lehetetlen végtelen értékeket eredményez, ami megnehezíti a két elmélet kombinálását. Tekintsük azt a tényt, hogy a téridő egyenletek azt jósolják, hogy a téridő görbéje végtelen, amit a megfigyelések tévesnek mutattak. A tudósok kísérleteket tesznek arra, hogy más végteleneket is hozzáadjanak az egyenlethez, hogy töröljék ezeket a végteleneket. Sajnálatos, hogy ez korlátozza azt a pontosságot, amellyel a tudósok előre jelezhetik a jövőt. Ebből következik, hogy ahelyett, hogy kvantumfizikai egyenleteket használnánk az események előrejelzésére, maguknak az eseményeknek a beépítésére és az egyenletek módosítására van szükség, hogy illeszkedjenek! Egy másik, ehhez kapcsolódó kérdésben a kvantumelmélet azt javasolja, hogy a kozmosz teljes üres tere részecske- és antirészecskék virtuális párjaiból álljon, ami nincs összhangban a valósággal.

Ezen virtuális párosítások jelenléte viszont problémákat okoz az általános relativitáselmélet számára. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kozmosznak korlátlan mennyiségű üres tere van, így ezen párosítások energiájának végtelen mennyiségű energiával kell rendelkeznie. Ez azért baj, mert Einstein híres E=mc2 egyenlete azt jelenti, hogy egy tárgy tömege egyenlő az energiájával, ami téves feltevés. Ennek eredményeként e virtuális részecskék korlátlan energiája azt sugallná, hogy végtelen tömeggel rendelkeznének. Ha korlátlan tömeg lenne, az egész univerzum összeomlana a Nap erős gravitációs vonzása alatt, ami egyetlen fekete lyuk kialakulását eredményezné.

Összefoglaló a végén

Sok embert kikapcsol a fizika, mert hosszú egyenletek és bonyolult ötletek megközelíthetetlen birodalmának tekintik. Ez az elsődleges üzenet, amelyet ezek a feljegyzések közvetítenek: Ez bizonyos mértékig igaz, de nem teljesen. A fizika bonyolultsága azonban nem tántoríthat el minket, akik nem vagyunk szakemberek, attól, hogy megértsük, hogyan és miért működik az univerzum. Számos szabály és előírás létezik, amelyek segítenek bennünket abban, hogy megértsük világunk titkait és a benne elfoglalt helyünket. Szabályok és szabályok, amelyek a legtöbbünk számára érthetőek. És ha felfogjuk a jelentőségüket, elkezdhetjük másképp szemlélni a világot.

Könyv vásárlása – Stephen Hawking: Az idő rövid története

Írta a BrookPad Team Stephen Hawking Az idő rövid története alapján



Régebbi bejegyzés Újabb bejegyzés


Szólj hozzá

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

Judge.me Review Medals