宇宙概述

对于那些没有太多时间的人来说,这是物理学和我们宇宙奥秘的简短指南。

出于多种原因,对物理有所了解是件好事。 它不仅使我们了解了太阳系和更广阔的宇宙中的房屋,而且是我们所有人使用的东西的基础:技术。 它激发了工业革命和电力革命,使我们所知道的现代社会栩栩如生。 它使您可以在医院访问互联网,观看喜爱的节目并进行重要的成像。 未来,技术将使我们能够做很多事情,以至于如今大多数的科幻小说都将成为现实-认为移动物体而不会碰它们,具有隐形性并能治愈衰老将成为现实。 与我们今天所能实现的相比,我们未来的同行将显得更加神圣。 而且,由于技术的指数级增长,所有这些都可能在100年内发生。

在这里,我试图为物理学及其可以告诉我们有关宇宙的知识奠定快速基础。

物理学简史

宇宙中有四个主要力量。 按照从最强到最弱的顺序,它们是:强核,弱核,电磁和重力。

重力

艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在23岁时就以人们在课堂上学习微积分的速度创造了微积分。 他还发明了当时用来跟踪彗星的反射望远镜。 当然,他也给了我们引力的概念。 这是我们释放我们庞大而神秘的宇宙秘密的第一步。

快速提醒一下,牛顿定律如下:

  1. 除非有外力作用,否则运动中的物体将保持运动或静止的物体将保持静止。

2.力=质量(加速度)

3.对于每一个动作,都有一个平等而相反的反应。

这些最初的科学定律引发了工业革命,因此迎来了现代时代。然而,还有其他几个重要角色。

www.headsmartmedia.com“在运动中错落的瀑布流过荷兰公园的长满苔藓的岩石山”。 正是重力使水继续在美丽的窗帘中流动。

电磁

发生电气革命的主要原因是,一个从未接受过正规教育的人。 迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在公开演讲中展示了电力的特性。 他会走进钢制的笼子并给它们通电,这表明钢制创造了一个屏障,而且只要您自己不碰触该屏障,您就会免受电流的伤害。 他的定律是关于如何从磁性环境中产生电压。 磁场中移动的电线将通过推动电子来产生电流。

如果运动的磁体产生电场,则反之亦然。 移动的电场将产生磁场。 他们是一样的。 一个统一的强迫。

内战期间,詹姆斯·麦克斯韦(James Maxwell)计算了在磁场和电场之间振荡的波的速度。 磁场产生电场的波,磁场产生电场的磁场。 波的速度竟然是精确的光速。 实际上,这本身就是光!

麦克斯韦方程

强大和弱小的核力量

如果出于完全相反的原因,这两种力都在原子级起作用。 强大的力量是整个宇宙中最强大的力量之一,它们是束缚原子核的组成粒子(即质子和中子)的力量。 弱力处理亚原子粒子的放射性衰变。 这也是使核聚变开始保持太阳燃烧的动力。 当一个元素通过弱力衰减时,它变成一个完全不同的元素。 具有6个质子和8个中子的碳会分解为具有7个质子和7个中子的氮。 在这种情况下,弱力作用于中子并将其转变为质子。

爱因斯坦最著名的公式

您的体重不固定。 移动得越快,您就变得越重。 质量就是能量。 这是爱因斯坦最著名的公式背后的思想:e =mc²,或者说,运动的能量=质量(光速)²。

这个公式,加上我们对弱核力的了解,帮助我们了解了太阳内部发生的事情。

我们很幸运,我们的太阳目前处于生命的关键时刻,它非常稳定,能够将氢不断转化为氦气。 但是,在十亿年后,情况将不再如此。 到那时太阳将变得非常炎热,足以使我们的海洋沸腾,在此之后的数十亿年中,太阳将变成一个巨大的红色巨人,以至于将完全消耗我们的生命。 地球有多大的机会会逃脱太阳的热量,并能生存到太阳的红矮星阶段之外。 但是,如果它确实存在,它最终将在小行星带附近绕轨道飞行,现在绕着新的白矮星绕行。

毋庸置疑,我们的物种存活足够长的时间才能看到我们的恒星美丽的死亡的机会非常少。

弦理论

这是试图将爱因斯坦的相对论与量子力学相结合的理论。 就是说,它试图成为对我们宇宙中最小的粒子一直到更大的物体(行星和恒星的物体)的移植。 它通过假设粒子是弦,并以不同的方式振动这些弦将其转换为不同的粒子来工作。 因此,它将把我们刚才谈到的所有四种力量聚集在一起。

虽然爱因斯坦的方程式在黑洞的中心和大爆炸之前就破裂了,但弦论却暗示我们不仅是一个宇宙,而且是一个属于多重宇宙的宇宙。 如果这是真的,那么我们将来可能会为其他宇宙创建虫洞。 即使创建时间机器也是可行的,尽管它们将需要大量的能量。

暗能量与暗物质之谜

虽然今天流通的物理学书籍将告诉您,宇宙的大部分是由原子组成的,但这不是事实。 宇宙的大部分是黑暗的。 暗能量占宇宙的68%,暗物质占27%,所谓的“正常物质”(您和我以及我们在周围看到的一切)不到5%。

我们知道暗能量和暗物质的存在是因为我们观察到它们如何影响我们的宇宙。 例如,暗物质除了重力以外,不与宇宙中的任何其他基本力相互作用。 它的引力是常规物质的六倍,没有引力,星系就不会存在,因为物质的引力不足以将恒星聚集在银河系星团中。 我们知道暗物质也存在,因为光会绕着它弯曲。

亚历山大·安德鲁斯(Alexander Andrews)摄

暗能量使宇宙膨胀的速度比我们预期的快得多。 实际上,人们认为重力最终将减慢并阻止宇宙的膨胀。 我们对暗能量的了解仅在于它存在于空的空间中,并且随着时间的流逝它会继续变得更强大。

诺贝尔奖正在等待任何能够告诉我们什么是暗物质和暗能量,甚至我们为什么存在的人。 不完全是。 这些都不应该存在。 我们之所以在这里只是因为物质与反物质的不平衡比例分别为十亿和十亿至十亿。 是什么造成了这种不平衡? 没人知道。

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