En kort historie med tid af Stephen Hawking

Fra big bang til sorte huller

Køb bog - en kort historie med tid af Stephen Hawking

Hvad er emnet for bogen en kort tids historie?

Når man kigger på både videnskabelig teori og de koncepter, der former vores nuværende viden om verden, er en kort tidshistorie (1988) et must-see for enhver, der er interesseret i videnskabens historie. I denne bog giver Hawking en kortfattet resume af både universets historie og den komplicerede fysik, der understøtter den, alt sammen præsenteret på en måde, som endda læsere, der udsættes for disse begreber for første gang, kan forstå.

Hvem er det, der læser bogen en kort tidshistorie?

• Enhver, der er nysgerrig efter oprindelsen af ​​kosmos, enhver, der er nysgerrig efter, hvad kvantefysik er, og enhver, der er interesseret i, hvordan sorte huller fungerer

Hvad er Stephen Hawkings baggrund?

Ph.d. i teoretisk fysik og kosmologi, Stephen Hawking (1942-2018) var en teoretisk fysiker, kosmolog og forfatter, der er bedst kendt for sit arbejde med Hawking-stråling og Penrose-Hawking-sætningen. Mellem 1979 og 2009 afholdt Hawking Lucasian Professorship of Mathematics ved University of Cambridge, hvor han også blev tildelt præsidentmedaljen for frihed. Han var også en æresstipendiat til Royal Society of Arts og et livslang medlem af Pontifical Academy of Sciences.

Hvad er der nøjagtigt for mig? Oplev universets mysterier.

At se himlen fyldt med stjerner om natten er en af ​​de mest visuelt fantastiske og tankevækkende seværdigheder på planeten. Der er noget ved det blinkende af universet, der beder os om at tage et øjeblik og overveje nogle af de mest dybe mysterier i universet. En kort tids historie vil bidrage til belysningen af ​​disse mysterier ved at afsløre de principper, der styrer kosmos. Fordi det er skrevet på forståelige vilkår, vil det hjælpe selv dem, der ikke er videnskabeligt tilbøjelige til at forstå, hvorfor kosmos findes, hvordan det kom til at være, og hvordan fremtiden vil se ud. Du lærer også om ulige fænomener som sorte huller, som er en slags vakuum, der trækker alt (eller næsten alt) mod dem. Endnu vigtigere er det, at du lærer selve mysterierne, da disse noter tilbyder svarene på forespørgsler som "Hvor hurtigt går tid til?" Ud over "hvordan ved vi, at det går videre?"

Med sikkerhed vil du aldrig se på nattehimlen på samme måde igen efter at have hørt disse litteraturstykker.

Udvikling af teorier, der er baseret på, hvad du har set i fortiden, kan hjælpe dig med at forudsige fremtiden.

Sandsynlighed er, at du har hørt om teorien om tyngdekraft eller relativitetsteorien. Men har du nogensinde taget et øjeblik til at overveje, hvad vi faktisk mener, når vi taler om ideer og koncepter? For at sige det enkelt er en teori en model, der korrekt forklarer enorme grupperinger af data i den mest grundlæggende forstand. Videnskabelige observationer, såsom dem, der er foretaget i eksperimenter, indsamles og analyseres af forskere, der derefter bruger informationen til at skabe hypoteser til, hvordan og hvorfor begivenheder opstår. Eksempler inkluderer ideen om tyngdekraft, som blev etableret af Isaac Newton efter at have studeret en række begivenheder, der spænder fra æbler, der falder fra træer til bevægelsen af ​​planeter. Der blev udviklet en tyngdekraftsteori ved hjælp af de beviser, der blev samlet af forskeren. Teorier tilbyder to betydelige fordele: først og fremmest lader de forskere for at komme med præcise forudsigelser om begivenhedsforløbet i fremtiden.

For eksempel gjorde Newtons teori om tyngdekraften forskere mulighed for at forudse de fremtidige bevægelser af genstande som planeter. Hvis du for eksempel vil vide, hvor Mars vil være om seks måneder, kan du bruge teorien om tyngdekraften til at forudsige placeringen med præcisitetsnøjagtighed. For det andet er teorier altid modbeviselige, hvilket betyder, at de kan blive revideret, hvis der opdages nye beviser, der modsiger den pågældende teori. F.eks. Tænkte folk, at jorden var centrum af universet, og at alt andet kredsede rundt om det. Som et resultat af hans opdagelse af, at Jupiters måner kredsede om planeten, var Galileo i stand til at demonstrere, at ikke alt virkelig drejede sig om jorden. Som et resultat, uanset hvor solid en teori ser ud til at være på tidspunktet for dens formulering, kan en enkelt fremtidig observation altid gøre den forkert. Som et resultat kan ideer aldrig bevises at være sande, og videnskab er en proces, der kontinuerligt ændrer sig.

En ændring i den måde, vi tænker på, hvordan tingene bevæger sig i 1600'erne, takket være Isaac Newton.

Før Isaac Newton blev det antaget, at et objekts naturlige tilstand var en fuldstændig stillhed. Dette indebærer, at hvis der ikke var nogen ekstern kraft, der virker på varen, ville det forblive helt stille. Newton demonstrerede i 1600'erne endeligt, at denne langvarige opfattelse var forkert. En ny hypotese blev præsenteret på sin plads, hvorefter alt i kosmos snarere end at være statisk var virkelig altid i bevægelse. Newton kom til denne konklusion som et resultat af hans konstatering af, at planeterne og stjernerne i kosmos løbende bevægede sig i deres forhold til hinanden. Eksempler inkluderer det faktum, at jorden kontinuerligt drejer sig om solen, og at hele solsystemet roterer rundt om galaksen. Som et resultat er intet nogensinde virkelig bevægelsesløst. Newton udtænkte tre bevægelseslove for at forklare bevægelsen af ​​alle ting i universet:

Alle genstande vil fortsætte med at rejse på en lige sti, hvis de ikke handles af en anden styrke, ifølge den første af Newtons bevægelseslove. Dette blev vist af Galileo i et eksperiment, hvor han rullede kugler ned ad en bakke for at illustrere sit punkt. De rullede på en lige sti, da der ikke var nogen anden kraft, der virker på dem andre end tyngdekraften. Specifikt siger Newtons anden lov, at et objekt vil fremskynde med en hastighed, der er i forhold til den styrke, der udøves på den. Overvej følgende eksempel: Et køretøj med en mere kraftfuld motor accelererer hurtigere end et køretøj med en mindre kraftfuld motor. Denne regel siger også, at jo større massen af ​​en krop er, desto mindre effekt har en styrke på sin bevægelse, og vice versa. Et større køretøj tager længere tid at accelerere end et lettere køretøj, hvis to køretøjer har den samme motor.

Tyngdekraften er beskrevet af Newtons tredje lov. Den hævder, at alle kroppe i universet tiltrækkes af hinanden af ​​en styrke, der er proportional med massen af ​​de genstande, der tiltrækkes. Dette indebærer, at hvis du fordobler massen af ​​et emne, vil den kraft, der virker på den, være dobbelt så kraftig. Hvis du fordobler massen af ​​en vare og diskanter en anden masse, vil kraften være seks gange så stærk.

Det faktum, at lysets hastighed er konstant, viser, at det ikke altid er muligt at måle noget er hastighed i forhold til en andens hastighed.

Efter at have set, hvordan Newtons teori fjernede sig med absolut hvile og erstattede den med forestillingen om, at et objekts bevægelse er i forhold til bevægelsen af ​​noget andet, kan vi se, hvordan det stadig er i brug i dag. Teorien indikerede imidlertid også, at den relative hastighed af en vare er vigtig. Overvej følgende scenarie: Du sidder på et tog, der rejser 100 miles i timen og læser en bog. Jeg er nysgerrig efter, hvor hurtigt du rejser. Ifølge et vidne, der ser toget gå forbi, rejser du med 100 miles i timen. I relation til den bog, du nu læser, er din hastighed imidlertid 0 miles i timen. Som et resultat måles din hastighed i forhold til et andet emne. En betydelig fejl i Newtons teori blev imidlertid opdaget: lysets hastighed.

Lysets hastighed er konstant, ikke relativ og kan ikke måles. Det bevæger sig med en konstant hastighed på 186.000 miles i sekundet. Uanset hvad der ellers bevæger sig hurtigere end lys, vil lysets hastighed forblive konstant uanset. For eksempel, hvis et tog, der kørte 100 miles i timen, nærmet sig en lysstråle, ville lysets hastighed være 186.000 miles i sekundet, ifølge formlen. Selv hvis dette tog kom til et fuldstændigt stop ved et rødt signal, ville lysstrålen stadig køre med 186.000 miles i sekundet. Det gør ingen forskel, hvem der ser på lyset, eller hvor hurtigt de bevæger sig; Lysets hastighed forbliver altid konstant. Newtons hypotese bringes som et resultat af denne konstatering. Når noget bevæger sig, hvordan kan objektets hastighed forblive konstant uafhængig af observatørens tilstand? Heldigvis blev løsningen fundet i det tidlige tyvende århundrede, da Albert Einstein foreslog sin generelle relativitetsteori.

I henhold til relativitetsteorien er tiden i sig selv ikke en fast mængde.

Det faktum, at lysets hastighed forbliver konstant, var et problem for Newtons teori, da det demonstrerede, at hastighed ikke nødvendigvis er relativ. Som et resultat har forskere brug for en opdateret model, der tog højde for lysets hastighed. Relativitetsteorien, skabt af Albert Einstein, er et eksempel på en sådan teori. I henhold til relativitetsteorien gælder videnskabsreglerne lige for alle observatører, der er fri til at bevæge sig rundt. Dette indebærer, at uanset hvilket tempo nogen rejser på, vil de altid opleve den samme lyshastighed. Selvom dette ser ud til at være temmelig enkelt ved første øjekast, er en af ​​dens grundlæggende forslag virkelig ekstremt vanskeligt for mange mennesker at forstå: ideen om, at tiden er relativ, er en af ​​de mest sværeste at forstå.

På grund af det faktum, at lys ikke varierer i hastighed, når de ses af observatører, der rejser med forskellige hastigheder, ville vidner, der rejser i forskellige hastigheder i forhold til hinanden, faktisk estimere forskellige tidspunkter for den samme forekomst. Overvej følgende scenarie: En lysflink sendes ud til to vidner, hvoraf den ene bevæger sig mod lyset og den anden, der rejser med en hurtigere hastighed i den modsatte retning af lyset. Begge seere ville opleve den samme lyshastighed på trods af at de bevæger sig i meget forskellige hastigheder og i modsatte retninger. Dette indebærer, at de begge ser flashbegivenheden, som om det skete på et andet tidspunkt end det andet, hvilket er utroligt. Dette skyldes det faktum, at tiden defineres af afstanden, som noget er gået divideret med den hastighed, hvormed den er flyttet. Selvom lysets hastighed er den samme for begge seere på grund af forskellen i afstand, er tiden i forhold til hver observatør i dette tilfælde.

Hvis begge vidner var udstyret med ure til at registrere det øjeblik, lyspulsen blev produceret, ville de være i stand til at certificere to forskellige timinger for den samme forekomst. Så hvem har ret? I ingen af ​​observatørernes synspunkter; Tiden er relativ og unik for hvert af deres perspektiver!

Fordi det er umuligt at opnå præcise målinger af partikler, er forskere afhængige af et koncept, der er kendt som kvantetilstand for at fremsætte forudsigelser.

Alt i universet består af partikler såsom elektroner og fotoner. Forskere forsøger at måle dem og analysere deres hastighed for at forstå mere om kosmos og dens indbyggere. Når du forsøger at undersøge partikler, vil du dog se, at de opfører sig på en usædvanlig måde. Mærkeligt nok, jo mere præcist du forsøger at måle placeringen af ​​en partikel, desto mere usikker bliver dens hastighed; Omvendt, jo mere præcist du forsøger at måle dens hastighed, desto mindre er det, desto mindre er dens position. Usikkerhedsprincippet er det navn, der blev givet til dette fænomen, som oprindeligt blev identificeret i 1920'erne. En konsekvens af usikkerhedsprincippet var, at forskere blev tvunget til at finde andre metoder til at se på partikler, hvilket førte dem til at begynde at se på en partikels kvantetilstand i stedet. Kvantetilstanden for en partikel er en kombination af adskillige sandsynlige potentielle placeringer og hastigheder i partiklen.

Fordi forskere ikke er i stand til at bestemme en partikels nøjagtige placering eller hastighed, skal de overveje de mange mulige steder og hastigheder, som partikler kan besætte. Forskere overvåger enhver mulig placering, hvor en partikel kan være, og derefter vælge den mest sandsynlige blandt dem, når partiklen bevæger sig rundt. Forskere behandler partikler som om de var bølger for at hjælpe dem med at bestemme dette. Da en partikel kan være i en overflod af forskellige steder på samme tid, virker de som en række af kontinuerlige, svingende bølger i deres udseende. Overvej billedet af et stykke vibrerende tråd. Når strengen vibrerer, vil den bue og dyppe gennem en række toppe og trug. En partikel virker på en lignende måde, men dens potentielle rute består af en sekvens af overlappende bølger, som alle forekommer på samme tid.

Iagttagelse af partikler på denne måde hjælper forskere med at bestemme, hvor en partikel mest sandsynligt findes. De mest sandsynlige partikelplaceringer er dem, hvor buer og toppe på de mange bølger falder sammen med hinanden, mens de mindst sandsynlige partikelplaceringer er dem, hvor de ikke gør det. Dette kaldes interferens, og det afslører, hvilke placeringer og hastigheder der sandsynligvis er for partikelbølgen at gå langs dens rute.

Tyngdekraften er konsekvensen af ​​store ting, der bøjer stoffet i rumtid til deres vilje.

Når du ser dig omkring, ser du verden i tre dimensioner, hvilket betyder, at du kan karakterisere hvert element efter dens højde-, bredde- og dybdemålinger. Faktum er, at der er en fjerde dimension, selvom vi ikke kan se: tid, som når det kombineres med de andre tre dimensioner danner et fænomen kendt som rumtid. Forskere bruger denne fire-dimensionelle model af rumtid til at forklare de begivenheder, der finder sted på tværs af kosmos. I forbindelse med tid og rum er en begivenhed alt, hvad der finder sted på et bestemt tidspunkt. Som et resultat, når man bestemmer placeringen af ​​en begivenhed i forbindelse med de tredimensionelle koordinater, inkluderer forskere en fjerde koordinat til at repræsentere tidspunktet for forekomsten. For at bestemme placeringen af ​​en begivenhed, skal forskere tage tid til at tage højde for, da relativitetsteorien siger, at tiden er relativ. Derfor er det et væsentligt element i at definere arten af ​​en bestemt hændelse.

Kombinationen af ​​rum og tid har haft en bemærkelsesværdig effekt på vores forståelse af tyngdekraften, som har udviklet sig dramatisk som et resultat. Tyngdekraften er konsekvensen af ​​store genstande, der bøjer rumtidskontinuummet, som beskrevet ovenfor. Når en stor masse, såsom vores sol, kurver, har den effekten af ​​at ændre rumtid. Overvej følgende scenarie: Overvej begrebet rumtid som et tæppe, der er spredt og holdt i luften. Hvis du lægger en vare i midten af ​​tæppet, vil tæppet kurve, og objektet synker lidt midt i tæppet. Dette er den virkning, som enorme ting har på stoffet i rumtid.

Andre ting vil derefter følge disse kurver i rummet, når de bevæger sig over rummet. Dette skyldes det faktum, at et emne altid vælger den korteste sti mellem to steder, hvilket er en cirkulær bane omkring et større objekt i universet. Hvis du ser et andet kig på tæppet, ser du noget. At sætte en stor vare som en appelsin på tæppet og derefter forsøge at rulle et mindre objekt forbi det vil resultere i marmoren efter den depression, der blev efterladt af Orange. Tyngdekraften fungerer på samme måde!

I tilfælde af død af en stjerne med en stor masse kollapser stjernen i en singularitet kendt som et sort hul.

For at generere varme og lys har stjerner brug for enorme mængder energi i hele deres liv. Denne energi holder dog ikke på ubestemt tid; I sidste ende udtømmer det sig selv, hvilket får stjernen til at dø. Hvad der sker med en stjerne, efter at den dør bestemmes af størrelsen på stjernen. Når en massiv stjerne udtømmer sine energireserver, forekommer der noget ekstraordinært: dannelsen af ​​et sort hul. Fordi gravitationsfeltet for de fleste store stjerner er så kraftigt, kan der dannes et sort hul. Det er muligt for stjernen at bruge sin energi til at forhindre sig i at kollapse, så længe den stadig lever. Efter at have løbet tør for energi er stjernen ikke længere i stand til at trosse tyngdekraften, og dens opløsende krop kollapser til sidst på sig selv. Alt trækkes indad i en singularitet, som er et uendeligt tæt, sfærisk punkt, der ikke findes andet sted i universet. Denne singularitet omtales som et sort hul.

Rumtid bliver snoet så skarpt som et resultat af alvoret af et sort hul, at selv lys er bøjet langs dens sti. Ikke kun trækker et sort hul i alt i dens nærhed, men det forhindrer også noget, der krydser en bestemt grænse omkring det i at flygte igen: Dette punkt uden tilbagevenden er kendt som begivenhedshorisonten, og intet, ikke engang lys, der rejser Hurtigere end noget andet i universet kan flygte tilbage over det. Et sort huls begivenhedshorisont defineres som det punkt, som intet kan undslippe igen. Dette stiller et interessant spørgsmål: Da et sort hul absorberer lys og alt andet, der krydser sin begivenhedshorisont, hvordan kan vi se, om de virkelig er der i universet? Astronomer jager efter sorte huller ved at observere den tyngdekraft, de har på kosmos, såvel som de røntgenstråler, der udsendes af deres interaktion med kredsløbstjerner.

For eksempel søger astronomer efter stjerner, der cirkler mørke og enorme genstande, der måske eller måske ikke er sorte huller for at lære mere om dem. De er også på udkig efter røntgenstråler og andre bølger, der ofte genereres af stof, når det trækkes ind og rev fra hinanden af ​​et sort hul. En endnu mere mystisk kilde til radio og infrarød stråling er blevet opdaget i vores Galaxys kerne; Denne kilde menes at være et supermassivt sort hul.

Sorte huller producerer stråling, hvilket kan få dem til at fordampe, hvilket i sidste ende resulterer i deres død.

Gravitationsattraktionen af ​​et sort hul er så kraftig, at ikke engang lys kan undslippe det. Det er grunden til, at intet andet også ville være i stand til at flygte. Du vil dog tage fejl. Faktisk skal sorte huller udsende noget for at undgå at krænke den anden regel om termodynamik. Det anføres i den universelle anden regel om termodynamik, at entropi eller tendensen mod større lidelse stiger på alle tidspunkter. Og når entropi stiger, skal temperaturen også stige. En god illustration af dette er den måde, en ildpoker brænder rødglødende efter at have været anbragt i en brand og udsender stråling i form af varme. I henhold til den anden regel om termodynamik, da sorte huller absorberer forstyrret energi fra kosmos, bør det sorte huls entropi stige som et resultat af dette. Og som et resultat af stigningen i entropi, skal sorte huller tvinges til at lade varme flygte.

Selvom intet kan flygte fra et sort huls begivenhedshorisont, er virtuelle par partikler og antipartikler nær begivenhedshorisonten i stand til det, fordi den anden lov om termodynamik bevares i nærheden af ​​begivenhedshorisonten. Partikler, der ikke kan observeres, men hvis påvirkninger kan kvantificeres, kaldes virtuelle partikler. Et af medlemmerne i parret har positiv energi, mens den anden besidder negativt ladet energi. På grund af styrken af ​​gravitationsattraktion i et sort hul kan en negativ partikel suges ind i det sorte hul og på den måde give sin partikelpartner nok energi til potentielt at flygte ind i kosmos og blive frigivet som varme. Det er muligt for det sorte hul at udsende stråling på denne måde, så det kan overholde den anden lov om termodynamik.

Mængden af ​​positiv stråling, der frigives, modbalanceres af mængden af ​​negativ stråling trukket ind i det sorte hul af det sorte hul. Denne indre tilstrømning af negative partikler har potentialet til at reducere massen af ​​det sorte hul, indtil den i sidste ende fordamper og dør. Og hvis det sorte huls masse reduceres til en tilstrækkelig minimal værdi, vil det sandsynligvis afslutte i en enorm endelig eksplosion svarende til millioner af H-bomber.

På trods af det faktum, at vi ikke kan være sikre, er der betydelige indikationer på, at tiden kun fortsætter med at marchere frem.

Overvej muligheden for, at universet begyndte at krympe og tiden begyndte at flyde bagud. Hvordan ville det være at være der? Muligheden eksisterer for, at urene vil gå baglæns, og historiens vej vil blive vendt. Selvom forskere ikke helt har afvist muligheden, indikerer tre betydelige indikationer, at tiden udelukkende går videre. Tidens termodynamiske pil er den oprindelige indikation af, at tiden går fra et punkt i fortiden til et andet punkt i fremtiden. I henhold til den anden lov om termodynamik har entropi - en lukket systems lidelse - en tendens til at vokse, efterhånden som tiden skrider frem i hvert lukket system. Dette indebærer, at tilbøjeligheden af ​​uorden til at vokse kan bruges til at måle tidens gang.

I tilfælde af en kop, der ved et uheld falder af et bord og går i stykker, er ordren blevet forstyrret, og entropien er steget. Da en knust kop aldrig spontant genforenes og forbedrer dens rækkefølge, kan vi muligvis konkludere, at tiden kun går videre. Den knuste kop og den termodynamiske pil af tid er begge elementer i den anden indikator for fremadtid, som styres af hukommelsen og er også repræsenteret af den psykologiske pil af tid. Når du måske husker, at koppen var på bordet, efter at den er blevet brudt, vil du ikke være i stand til at "huske" dens fremtidige placering på gulvet, mens den stadig var på bordet, før det er blevet knust. Den tredje indikation, den kosmologiske pil af tid, henviser til udvidelsen af ​​kosmos, og det svarer til vores oplevelse af den termodynamiske tidspil samt væksten i vores viden om det. Dette skyldes det faktum, at entropi stiger, når kosmos udvides.

Efter at have nået et bestemt tidspunkt, kan kaos i kosmos få universet til at skrumpe ned, hvilket vender tilbage til tidsretningen i den kosmiske tidspil. Vi ville dog ikke være opmærksomme på det, da intelligente væsener kun kan leve i et miljø, hvor kaos øges. Årsagen til dette er fordi mennesker er afhængige af entropi -processen til at omdanne vores mad til brugbar form for energi. På grund af dette vil vi fortsætte med at opfatte den kosmiske tidspil som at komme videre, så længe vi er i live.

Der er tre grundlæggende kræfter i kosmos ud over tyngdekraften. Disse er: tiltrækning, tiltrækning og tiltrækning.

Er der nogen særlige kræfter, der opererer i universet? Størstedelen af ​​mennesker vil kun være bekendt med en af ​​disse kræfter: tyngdekraften, som er den kraft, der tiltrækker ting til hinanden, og som mærkes på den måde, at jordens tyngdekraft trækker os til dens overflade. Størstedelen af ​​mennesker er på den anden side ikke klar over, at der virkelig er tre flere kræfter, der opererer på de mindste partikler. Når en magnet klæber til et køleskab, eller når du oplader din mobiltelefon, oplever du elektromagnetisk kraft, som er den første af disse kræfter. Det har en effekt på alle ladede partikler, herunder som elektroner og kvarker, såvel som på deres elektriske ladninger.

Magneter har nord- og sydpoler, der kan tiltrække eller afvise andre magneter. Positivt ladede partikler tiltrækker negative partikler og skubber andre positive partikler væk, og vice versa. Elektromagnetisk kraft er repræsenteret af de nordlige og sydlige poler i en magnet. Denne kraft er betydeligt stærkere end tyngdekraften og har en langt større indflydelse på atomniveauet end tyngdekraften gør. For eksempel får den elektromagnetiske kraft en elektron til at cirkle omkring kernen i et atom i en cirkulær bevægelse. Den anden slags atomkraft er den svage atomkraft, der fungerer på alle de partikler, der udgør sagen og er ansvarlig for produktionen af ​​radioaktivitet. Denne styrke kaldes "svag", fordi de partikler, der transporterer den, kun kan udøve kraft over en kort afstand, og dermed tjene navnet. På grund af den stigende intensitet af den svage atomkraft ved højere energi overgår den til sidst den af ​​den elektromagnetiske kraft.

Det er den tredje slags atomkraft, der holder protoner og neutroner sammen i kernen i et atom såvel som de mindre kvarker indeholdt inde i protoner og neutroner sammen. Stærk atomkraft, i modsætning til elektromagnetisk kraft og svag atomkraft, bliver svagere, når partikelens energi øges. I en periode med meget høj energi, kaldet Grand Unification Energy, bliver den elektromagnetiske kraft stærkere, og den svage atomkraft bliver svagere, mens den stærke atomkraft bliver svagere. I det øjeblik opnår alle tre kræfter lige styrke og smelter sammen for at danne forskellige facetter af en enkelt styrke: en styrke, der kan have haft en rolle i dannelsen af ​​universet, ifølge visse teorier.

På trods af det faktum, at forskere mener, at universet begyndte med Big Bang, er de uklare over de nøjagtige omstændigheder for, hvordan dette skete.

Langt de fleste forskere tror, ​​at tiden startede med Big Bang - det øjeblik, da universet overgik fra en uendelig tæt tilstand til en hurtigt ekspanderende enhed, der stadig udvides i dag .... selvom en række forskellige hypoteser er blevet foreslået for at forklare, hvordan En sådan massiv udvidelse af universet kan have fundet sted, forskere er stadig usikre på, hvordan Big Bang fandt sted. Den varme store bang -model af universets oprindelse er den mest generelt accepterede hypotese om universets oprindelse. I henhold til denne hypotese begyndte kosmos med en størrelse på nul og var uendeligt varm og tæt til at begynde med. Under Great Bang udvidede det, og efterhånden som det voksede, faldt universets temperatur, da varmen blev spredt over universet. Størstedelen af ​​de komponenter, der findes i universet i dag, blev dannet inden for de første par timer efter kosmisk ekspansion.

På grund af tyngdekraften, da universet fortsatte med at udvide, begyndte tættere områder med ekspanderende stof at rotere, hvilket resulterede i dannelsen af ​​galakser. Skyer af brint- og heliumgasser komprimeret inde i disse nyoprettede galakser, hvilket får universet til at udvide sig. Deres sammenstødende atomer udløste nukleare fusionsbegivenheder, hvilket resulterede i dannelsen af ​​stjerner. I de efterfølgende år, da disse stjerner omkom og imploderede, udløste de massive stjernernes eksplosioner, der udviste endnu flere elementer i kosmos. Som et resultat blev der dannet nye stjerner og planeter fra råmaterialerne leveret af Big Bang. På trods af det faktum, at dette er den bredt anerkendte model af Big Bang og begyndelsen af ​​tiden, er det ikke den eneste.

Inflationsmodellen er en anden en anden mulighed at overveje. Det foreslås i dette scenarie, at energien fra det tidlige kosmos var så enormt stor, at styrkerne ved den stærke atomkraft, den svage atomkraft og den elektromagnetiske kraft alle var ens i intensiteten. Efterhånden som kosmos voksede i størrelse, begyndte de tre kræfter imidlertid at variere markant i deres relative intensiteter. En enorm mængde energi blev frigivet som et resultat af adskillelsen af ​​kræfterne. En anti-gravitationseffekt ville have resulteret, hvilket tvang kosmos til at udvide hurtigt og i et stadigt stigende tempo.

Generel relativitet og kvantefysik har ikke været i stand til at blive forsonet af fysikere.

Udviklingen af ​​to hovedideer er resultatet af forskernes søgen for bedre at forstå og forklare kosmos. Et grundlæggende koncept inden for fysik er generel relativitet, der beskæftiger sig med et meget store fænomener i universet: tyngdekraft. En af de mest fascinerende grene af videnskab er kvantefysik, der beskæftiger sig med nogle af de mindste ting i universet, der er kendt af mennesket: subatomiske partikler mindre end atomer. Mens begge teorier tilbyder værdifuld indsigt, er der betydelige uoverensstemmelser mellem, hvad der er forudsagt af ligningerne i kvantefysik og hvad der er forudsagt og set af generel relativitet, på trods af, at begge teorier er korrekte. Dette indebærer, at der på dette tidspunkt ikke er nogen måde at kombinere dem alle i en enkelt omfattende samlet teori om alt.

Der er et problem med at kombinere de to teorier, da mange af de ligninger, der bruges i kvantefysik, resulterer i tilsyneladende umulige uendelige værdier, hvilket gør det vanskeligt at kombinere de to teorier. Overvej det faktum, at ligningerne i rumtid forudsiger, at kurven for rumtid er uendelig, hvilket har vist sig at være forkert af observationer. Forskere gøres forsøg på at tilføje andre uendeligheder i ligningen for at annullere disse uendeligheder. Det er uheldigt, at dette begrænser den nøjagtighed, som forskere kan forudsige fremtiden. Det følger som en konsekvens, at det snarere end at bruge kvantefysikligninger til at forudsige forekomster, det er nødvendigt at inkludere begivenhederne selv og ændre ligningerne for at få dem til at passe! I et sekund, relateret problem, foreslår kvanteteori, at alt det tomme rum i kosmos består af virtuelle par partikler og antipartikler, hvilket er uforeneligt med virkeligheden.

Tilstedeværelsen af ​​disse virtuelle parringer skaber på den anden side problemer for generel relativitetsteori. Dette skyldes det faktum, at kosmos har en ubegrænset mængde tomt rum og dermed energien i disse parringer skulle have en uendelig mængde energi. Dette er besværligt, da Einsteins berømte ligning E = MC2 indebærer, at massen af ​​en vare er lig med dens energi, hvilket er en falsk antagelse. Som et resultat ville den ubegrænsede energi fra disse virtuelle partikler indebære, at de ligeledes ville have en uendelig masse. Hvis der var ubegrænset masse, ville hele universet kollapse under den stærke tyngdekraftattraktion af solen, hvilket resulterede i dannelsen af ​​et enkelt sort hul.

Resumé i slutningen

Mange mennesker er slukket af fysik, fordi de ser det som en utilgængelig verden af ​​lange ligninger og komplicerede ideer. Dette er den primære meddelelse, der formidles med disse noter: dette er sandt til en vis grad, men ikke helt. Imidlertid bør fysikens forviklinger ikke afskrække dem af os, der ikke er specialister fra at forstå, hvordan og hvorfor universet fungerer. Der findes mange regler og forskrifter for at hjælpe os i vores søgen efter at forstå mysterierne i vores verden og vores plads inden for den. Regler og regler, der er forståelige for de fleste af os. Og når vi først har forstået deres betydning, kan vi begynde at se verden på en anden måde.

Køb bog - en kort historie med tid af Stephen Hawking

Skrevet af BrookPad Team baseret på en kort historie af tid af Stephen Hawking