Universumi lühikokkuvõte

Lühike füüsika ja meie universumi saladuste juhend neile, kellel pole palju aega.

Füüsika tundmine on hea mitmel põhjusel. See mitte ainult ei teavita meid oma kodust Päikesesüsteemis ja suuremas universumis, vaid on ka aluseks millelegi, mida me kõik kasutame: tehnoloogiale. See õhutas nii tööstuslikke kui ka elektrilisi pöördeid, tuues ellu tänapäevase ühiskonna, nagu me seda tunneme. See võimaldab teil juurdepääsu Internetile, vaadata oma lemmiksaateid ja teha haiglas viibimise ajal olulist pildistamist. Tulevikus võimaldab tehnoloogia meil teha nii palju, et enamus sellest, mida tänapäeval kvalifitseeritakse ulmeks - mõelge, et liikuvad objektid neid puudutamata, nähtamatus ja vananemise kõvenemine - muutuvad reaalsuseks. Meie tulevikukaaslased tunduvad jumalikud võrreldes sellega, mida me täna suudame saavutada. Ja tehnoloogia eksponentsiaalse kasvu tõttu võib see kõik juhtuda 100 aasta jooksul.

Siin olen püüdnud panna kiire aluse füüsikale ja sellele, mida see meile meie universumi kohta öelda võib.

Füüsika lühiajalugu

Universumis on neli peamist jõudu. Tugevaimast nõrgimani on need: tugev tuum, nõrk tuum, elektromagnetiline ja raskusjõud.

Gravitatsioon

Isaac Newton lõi 23-aastaselt arvutuskiiruse, mille kiirus tundides klassis selgeks õpiti. Samuti leiutas ta peegeldava teleskoobi, mida ta omal ajal komeedi jälgimiseks kasutas. Ta andis meile muidugi ka gravitatsiooni mõiste. See oli meie esimene samm meie tohutu ja salapärase universumi saladuste avamiseks.

Kiire meeldetuletusena on Newtoni seadused järgmised:

  1. Liikuv objekt püsib liikumises või puhkeasendis puhkeasendis, välja arvatud juhul, kui sellele reageerib väline jõud.

2. Jõud = mass (kiirendus)

3. Igal toimingul on võrdne ja vastupidine reaktsioon.

Need esimesed teadusseadused andsid aluse tööstuslikule revolutsioonile ja seega sai sisse uusaeg. Ent oli ka paar muud olulist tegijat.

Www.headsmartmedia.com “Etapiviisiline juga liikumises, mis voolab läbi sammalse mägimäe Hollandi pargis”. Just gravitatsioon võimaldab sellel veel voolata kaunetes kardinates.

Elektromagnetiline

Elektriline revolutsioon leidis aset suuresti inimese tõttu, kellel polnud kunagi isegi ametlikku haridust. Michael Faraday demonstreeris elektrienergia omadusi oma avalike loengute ajal. Ta kõndis teraspuuridesse ja elektrifitseeris need, näidates, et teras lõi tõkke ja kuni seni, kuni te ise seda ei puutunud, oleksite elektrivoolude eest kaitstud. Tema seaduses käsitletakse seda, kuidas elektrienergia pingeid saab luua magnetkeskkonnast. Liikuv juhe magnetväljas loob elektri, kui selle elektronid on lükatud.

Kui liikuv magnet loob elektrivälja, siis on ka vastupidine. Liikuva elektrivälja tagajärjel tekib magnetväli. Nad on üks ja sama. Üksik ühtne sunniviisiline.

James Maxwell arvutas kodusõja ajal magnet- ja elektrivälja vahel võnkuva laine kiiruse. Laine, milles magnetväljad lõid elektrivälju, mis tekitasid magnetvälju, mis tekitasid elektrivälju. Selle laine kiirus osutus täpseks valguse kiiruseks. Tegelikult oli see iseenesest kerge!

Maxwelli võrrandid

Tugevad ja nõrgad tuumajõud

Mõlemad jõud toimivad aatomi tasandil, kui täpselt vastupidistel põhjustel. Tugevad jõud on ühed tugevaimad kogu universumis ja just need seovad tuumade komponentide osakesi - see tähendab prootoneid ja neutroneid. Nõrk jõud tegeleb subatomiliste osakeste radioaktiivse lagunemisega. See on ka see, mis käivitab tuumasünteesi, mis hoiab päikest põlemas. Kui element nõrga jõu kaudu laguneb, muutub see täiesti erinevaks elemendiks. Süsinik, milles on 6 prootonit ja 8 neutronit, laguneb lämmastiks, milles on 7 prootonit ja 7 neutronit. Sel juhul on nõrk jõud mõjunud neutronile ja muutnud selle prootoniks.

Einsteini kuulsaim valem

Teie kaal pole fikseeritud. Mida kiiremini liigute, seda raskemaks saate. Mass on energia. See on Einsteini kuulsaima valemi idee: e = mc² ehk liikumisenergia = mass (valguse kiirus) ².

See valem koos meie teadmistega nõrga tuumajõu kohta aitas meil mõista, mis päikese käes toimus.

Meil on piisavalt õnne, et meie päike on praegu oma elu hetkel, mil ta on uskumatult stabiilne ja muudab vesiniku pidevalt heeliumiks. Miljardi aasta pärast see aga enam nii pole. Päike muutub sel hetkel meie ookeanide keetmiseks piisavalt kuumaks ja veel mõne miljardi aasta pärast pärast seda muutub see punaseks hiiglaseks, mis on nii tohutu, et tarbib meid täielikult. On siiski väike võimalus, et Maa pääseb päikesesoojuse eest ja jääb ellu päikese punase kääbusetapist kaugemale. Kuid kui see jääb ellu, siis lõpuks see tiirleb asteroidivöö lähedal, ringledes nüüd uue valge kääbuse päikese käes.

Pole vaja öelda, et võimalused, et meie liigid püsivad piisavalt kaua, et näha meie tähe ilusat surma, on uskumatult väikesed.

Keelteooria

See on teooria, mis üritab abielluda Einsteini relatiivsusteooria kvantmehaanikaga. See tähendab, et see püüab olla selgitus meie universumi väikseimatele osakestele kuni suuremate kehadeni, planeetide ja tähtede kehadeni. See toimib eeldusel, et osakesed on stringid ja neid stringe erineval viisil vibreerides teisendatakse need erinevateks osakesteks. Seega koondaks see kõik neli jõudu, millest me just rääkisime.

Kui Einsteini võrrandid lagunevad musta augu keskpunktis ja ajal enne Suurt Pauku, soovitab Stringi teooria, et me pole mitte ainult üks universum, vaid üks universum, mis on osa mitmeversioonist. Ja kui see on tõsi, võime tulevikus tulevikus luua nendesse teistesse universumitesse ussiauke. Isegi ajamasinate loomine on teostatav, ehkki need nõuaksid tohutult energiat.

Tumeda energia ja tumeda materjali müsteerium

Kuigi täna ringluses olevad füüsikaraamatud ütlevad teile, et suurem osa universumist koosneb aatomitest, ei ole see tõsi. Suurem osa universumist on tume. Tume energia moodustab 68% kogu universumist, tume aine moodustab 27% ja nn normaalne aine - sina ja mina ning kõik, mida me enda ümber näeme - on alla 5%.

Teame, et tume energia ja tume aine on olemas, kuna jälgime, kuidas need mõjutavad meie universumit. Näiteks tume aine ei interakteeru universumi ühegi teise põhijõuga, välja arvatud gravitatsioon. Sellel on kuus korda rohkem gravitatsiooni kui tavalisel mateerial ja ilma selleta poleks galaktikaid olemas, kuna mateeria gravitatsioon ei ole tähekeste galaktilistes klastrites koos hoidmiseks piisav. Me teame, et ka tume aine on olemas, sest valgus paindub selle ümber.

Foto: Alexander Andrews

Tume energia põhjustab universumi laienemist palju kiiremini, kui oleksime osanud oodata. Tegelikult usuti, et gravitatsioon aeglustab lõpuks ja peatab universumi paisumise. Pimedast energiast teame ainult seda, et see eksisteerib tühja koha olemasolul ja aja jooksul seda tugevdades.

Nobeli preemia ootab kõiki, kes saavad meile öelda, mis on tume aine ja tume energia või isegi miks me üldse eksisteerime. Ei päriselt. Ühtegi seda väidetavalt ei eksisteeri. Me oleme siin ainult seetõttu, et mateeria ja antimaterjali vahel oli tasakaalustamatus vastavalt ühe miljardi ja ühe kuni miljardi suhtega. Mis selle tasakaalustamatuse põhjustas? Keegi ei tea.

Kui teile see artikkel meeldis, andke mulle sellest teada, andes mulle paar plaksutust. Täname, et lugesite!