Кароткі вынік Сусвету

Кароткі даведнік па фізіцы і таямніцах нашага Сусвету для тых, хто не мае шмат часу.

Разуменне фізікі добра па многіх прычынах. Гэта не толькі паведамляе нам пра наш дом у Сонечнай сістэме і ў Сусветнай прасторы, але і з'яўляецца асновай для ўсяго, што мы выкарыстоўваем: тэхналогіі. Гэта тое, што падштурхнула як прамысловыя, так і электрычныя рэвалюцыі, ажывіўшы сучаснае грамадства, як мы яго ведаем. Гэта дазваляе вам атрымліваць доступ у Інтэрнэт, глядзець любімыя шоу і рабіць важныя здымкі, калі вы знаходзіцеся ў бальніцы. У далейшым тэхналогіі дазволяць нам зрабіць так шмат, што большасць таго, што сёння адносяцца да навуковай фантастыкі - думаць, што рухаюцца аб'екты, не чапаючы іх, не бачачы і вылечваючы старэнне - стане рэальнасцю. Нашы аналагі будучыні будуць здавацца боскімі ў параўнанні з тым, што мы можам дасягнуць сёння. І з-за экспанентнага росту тэхналогій усё гэта можа адбыцца на працягу 100 гадоў.

Тут я паспрабаваў закласці хуткую аснову для фізікі і пра тое, што яна можа сказаць нам пра наш Сусвет.

Кароткая гісторыя фізікі

У Сусвеце ёсць чатыры асноўныя сілы. Для таго, каб ад мацнейшых да самых слабых, яны: моцная ядзерная, слабаядзерная, электрамагнітная і гравітацыйная.

Гравітацыя

У 23-гадовым узросце Ісаак Ньютан стварыў падлік з хуткасцю, з якой чалавек вывучае вылічэнне ў класе. Ён таксама вынайшаў адлюстроўвае тэлескоп, які ён у той час выкарыстоўваў для адсочвання каметы. Ён таксама, зразумела, даў нам канцэпцыю гравітацыі. Гэта быў наш першы крок да раскрыцця таямніц нашай бязмернай і загадкавай сусвету.

Як хутка нагадваем, Законы Ньютана выглядаюць наступным чынам:

  1. Аб'ект у руху застанецца ў руху, альбо аб'ект у стане спакою будзе знаходзіцца ў стане спакою, калі на яго не дзейнічае знешняя сіла.

2. Сіла = маса (паскарэнне)

3. На кожнае дзеянне існуе роўная і супрацьлеглая рэакцыя.

Гэтыя першыя законы навукі далі пачатак індустрыяльнай рэвалюцыі, і, такім чынам, пачалася сучасная эпоха. Аднак было яшчэ некалькі важных гульцоў.

Электрамагнітнае

Электрычная рэвалюцыя адбылася ў значнай ступені з-за чалавека, які ніколі нават не меў афіцыйнай адукацыі. Майкл Фарадэй прадэманстраваў уласцівасці электрычнасці падчас сваіх публічных лекцый. Ён увайшоў бы ў сталёвыя клеткі і электрыфікаваў іх, паказваючы, што сталь стварае бар'ер і што, пакуль вы самі не дакранаецеся да бар'ера, вы будзеце ў бяспецы ад электрычных токаў. Яго закон аб тым, як напружанне электрычнасці можа быць створана з магнітнага асяроддзя. Рухомы провад у магнітным полі стварае электрычны ток, націскаючы яго электронамі.

Калі які рухаецца магніт стварае электрычнае поле, то таксама адваротнае. Рухомае электрычнае поле прывядзе да магнітнага поля. Яны адно і тое ж. Адзінага ўніфікаванага прымусова.

Джэймс Максвел у час Грамадзянскай вайны вылічыў хуткасць хвалі, якая вагалася паміж магнітным і электрычным полямі. Хвалі, у якіх магнітныя палі стваралі электрычныя палі, стваралі магнітныя палі, якія стваралі электрычныя палі. Хуткасць гэтай хвалі аказалася дакладнай хуткасцю святла. На самай справе, гэта было святло само па сабе!

Ураўненні Максвела

Моцныя і слабыя ядзерныя сілы

Абедзве гэтыя сілы працуюць на атамным узроўні, калі па зусім супрацьлеглых прычынах. Моцныя сілы адны з самых моцных ва ўсім Сусвеце, і менавіта яны звязваюць кампаненты часціц ядраў - гэта пратоны і нейтроны. Слабая сіла звязана з радыеактыўным распадам субатамных часціц. Акрамя таго, што ўдар пачынае ядзерны сінтэз, які сонейка не гарыць. Калі элемент распадаецца праз слабую сілу, ён ператвараецца ў зусім іншы элемент. Вуглярод з 6 пратонамі і 8 нейтронамі распадаецца на азот, з 7 пратонаў і 7 нейтронаў. У гэтым выпадку слабая сіла дзейнічала на нейтрон і змяніла яго на пратон.

Самая вядомая формула Эйнштэйна

Ваш вага не зафіксаваны. Чым хутчэй ты рухаешся, тым цяжэй становіццаш. Маса - гэта энергія. Гэта ідэя самай вядомай формулы Эйнштэйна: e = mc², альбо, энергія руху = маса (хуткасць святла) ².

Гэтая формула, разам з нашымі ведамі аб слабой ядзернай сіле, дапамагла нам зразумець, што адбываецца на сонца.

Нам пашанцавала, што наша сонца зараз знаходзіцца ў кропцы свайго жыцця, калі яно неверагодна стабільнае, паслядоўна пераўтвараючы вадарод у гелій. Аднак праз мільярд гадоў гэта ўжо не будзе. У гэты момант сонца стане дастаткова гарачым, каб закіпіць наш акіян, і праз некалькі мільярдаў гадоў пасля гэтага яно ператворыцца ў такі велізарны чырвоны гігант, што ён будзе спажываць нас зусім. Існуе шанец, хоць і невялікі, што Зямля пазбегне сонечнага цяпла і выжыве за стадыяй чырвонага карліка Сонца. Але калі ён усё ж выжыве, ён у канчатковым выніку выйдзе з арбіты каля пояса астэроіда, які цяпер кружыць новым белым карлікавым сонцам.

Што і казаць, верагоднасць таго, што наш выгляд выжыве дастаткова доўга, каб убачыць прыгожую смерць нашай зоркі, неверагодна мала.

Тэорыя струн

Гэта тэорыя, якая спрабуе ажаніцца на тэорыі адноснасці Эйнштэйна да квантавай механіцы. Гэта значыць, яна спрабуе стаць тлумачэннем найменшых часціц нашага Сусвету аж да вялікіх целаў - планет і зорак. Ён працуе, мяркуючы, што часціцы - гэта струны і што вібрацыя гэтых струн па-іншаму пераўтворыць іх у іншую часціцу. Такім чынам, яна аб'яднала б усе чатыры сілы, пра якія мы толькі што казалі.

У той час як ураўненні Эйнштэйна разбураюцца ў цэнтры чорнай дзіркі і ў час да Вялікага выбуху, тэорыя струн мяркуе, што мы не толькі адна Сусвет, але і адна сусвет, якая з'яўляецца часткай мультысвету. І калі гэта праўда, у будучыні мы можам стварыць чарвяточныя прабоіны для гэтых іншых сусветаў. Нават стварэнне машын часу здзяйсняльна, хоць для гэтага спатрэбіцца велізарная колькасць энергіі.

Таямніца цёмнай энергіі і цёмнай матэрыі

У той час як кнігі па фізіцы, якія знаходзяцца ў звароце сёння, скажуць вам, што большасць Сусвету складаецца з атамаў, гэта няпраўда. Большая частка Сусвету цямнее. Цёмная энергія складае 68% Сусвету, цёмная матэрыя - 27%, а так званая "звычайная матэрыя" - мы з вамі і ўсё, што мы бачым вакол нас - менш за 5%.

Мы ведаем, што цёмная энергія і цёмная матэрыя існуюць, таму што мы назіраем, як яны ўплываюць на наш Сусвет. Напрыклад, цёмная матэрыя не ўзаемадзейнічае з якой-небудзь іншай асноўнай сілай у сусвеце, акрамя сілы цяжару. Ён мае ў шэсць разоў большую гравітацыю, чым звычайная матэрыя, і без гэтага галактык не было б, бо гравітацыі матэрыі недастаткова, каб трымаць зоркі ў галактычных кластарах. Мы ведаем, што цёмная матэрыя таксама існуе, таму што вакол яе будзе схіляцца святло.

Фота Аляксандра Эндруса

Цёмная энергія прымушае Сусвет пашырацца са хуткасцю значна хутчэй, чым мы чакалі. На самай справе лічылася, што гравітацыя ў рэшце рэшт запаволіць і спыніць пашырэнне Сусвету. Тое, што мы ведаем пра цёмную энергію, заключаецца толькі ў тым, што яна існуе там, дзе ёсць пустая прастора, і яна працягвае мацнець з цягам часу.

Існуе Нобелеўская прэмія, якая чакае тых, хто можа распавесці, што такое цёмная матэрыя і цёмная энергія, ці нават чаму мы наогул існуем. Не ўжо. Нічога з гэтага не павінна існаваць. Мы тут толькі таму, што ўзнікла дысбаланс рэчывы да антыматэрыі ў адпаведным суадносінах адзін мільярд і адзін да аднаго мільярда. Што выклікала гэты дысбаланс? Ніхто не ведае.

Калі вам спадабаўся гэты артыкул, дайце мне ведаць, даючы мне некалькі хлопчыкаў. Дзякуй за чытанне!