32 Relativno posebna dejstva o fiziki

2024 Avtor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 09:38

"Domišljija je pomembnejša od znanja. Znanje je omejeno, medtem ko domišljija zajema celoten svet, spodbuja napredek in daje rojstvu evoluciji. «- Albert Einstein.

Vesolje je noro mesto. Naučili smo se nekaj o tem, da je skrivnostna narava, vendar imamo še veliko pot! Tukaj je 32 naših najljubših dejstev fizike.

32. Hitrost časa.

Če ste potovali s hitrostjo svetlobe, bi se čas ustavil.

Po Einsteinovi teoriji posebne relativnosti, hitreje gredo, počasnejši čas teče za vas glede na vašo okolico. Resno, če že eno uro zažgeš v Ferrariju, boš stara toliko manj kot če bi se rahlo ohladil doma na računalniku. Dodatne nanosekunde, ki jih dobite od tega, morda ne bodo vredne cene plina, ampak hej, to je možnost.

Zdaj pa, preden zbrisate hitri sistem, upoštevajte, da gibanje s hitrostjo svetlobe dejansko ni mogoče, razen če se zgodi, da je narejen iz svetlobe. Tehnično gledano, premikanje te hitro bi zahtevalo neskončno količino energije (in odkrito, niti toliko Chihuahua ni toliko energije).

31. Pojdi na to zvezdo.

Naš sonček se boji svetlobe. Pot, ki jo je prizadela gravitacija, pot svetlobnega snopa ni povsem naravnost. Torej, če se svetlobni žarek oddaljene zvezde približuje našemu soncu, se bo nekoliko okleval. Učinek na opazovalno podobo nas je, da vidimo zvezde na različnih mestih, kot se dejansko nahajajo.

30. Kje se masa skriva?

Količina celotne mase v vesolju je precej večja od mase, za katero dejansko lahko računamo. Fiziki so razvili razlago za to, vodilna teorija pa je, da je temna snov - skrivnostna snov, ki ne oddaja svetlobnih računov za manjkajočo maso. Temna snov in temna energija predstavljata približno 95% mase v vesolju.

29. Razumevanje kozmične ekspanzije.

Tukaj je nekaj, kar je malo potegnilo. Pred televizijsko oddajo je bila teorija Big Bang pomembna razlaga za izvor našega vesolja. V bistvu se je vesolje začelo kot eksplozija. Razbitine (planete, zvezde, itd.) So bile razporejene v vseh smereh, ki jih je vodila ogromna energija eksplozije. Ker so vsi ti ostanki tako težki, pričakujemo, da se bo ta eksplozija po nekaj časa upočasnila.

Tukaj je ulov: sploh ni upočasnil. Dejansko se vesolje skozi čas sčasoma širi. To je kot noro, kot da si vrgel baseball, ki je vedno hitreje in hitreje, nikoli pa ni padel nazaj na tla. Prevladujoča razlaga za to je, da sila, ki jo povzroča temna snov in energija, poganja kozmično ekspanzijo.

28. Toliko vodikovih atomov.

Največji atom v vesolju je atom vodika. Skoraj 74% atomov v galaksiji Mlečne ceste je atomov vodika.

27. Povej, kaj zdaj?

Elektroni se obnašajo drugače ob opazovanju. Tako je, samo opazovanje lahko popolnoma spremeni izid dogodka! V znamenitem poskusu Double Slit so raziskave pokazale, da kokoši kamera opazuje elektrone, delujejo kot delci. Ko pa se nobena oprema ne uporablja za opazovanje elektronov, delujejo kot valovi in delci hkrati. Veliko nesoglasja in pomanjkanja gotovosti je, zakaj se to zgodi.

26. Kroglica za perje in kegljanje.

Vsi predmeti padajo z enako hitrostjo. Če bi domnevali, da se težji predmeti padejo hitreje kot lažji, se vam oprosti, saj zveni kot zdravo, poleg tega pa kegljična kugla pade hitreje kot pero. Toda resnično sila teže potegne predmete proti središču zemlje s popolnoma enako hitrostjo. To je zračna upornost, ki je posledica počasnejšega poleta perja. To pomeni, da če boste na luni (brez atmosfere) ponovili eksperiment na peru in balinalni krogli, bi tekli točno ob istem času.

25. Prazen prostor.

Vse zadeve, ki sestavljajo človeško raso, bi lahko bile v kocki sladkorja. Atomi so 99, 9999999999999 odstotkov praznega prostora.

24. Večbarvne luknje?

Črne luknje niso črne

So zelo temne, seveda, vendar niso črne. Svetijo nekoliko, dajejo svetlobo čez celoten spekter, vključno z vidno svetlobo.

To sevanje se imenuje "Hawking sevanje" po bivšem Lucasovem profesorju matematike na univerzi Cambridge Stephen Hawking, ki je najprej predlagal njen obstoj. Ker črne luknje neprestano oddajajo to sevanje in tako izgubljajo maso, bodo sčasoma izhlapele, če nimajo drugega vira mase, da bi jih vzdrževale.

23. Usain Bolt, najtežji človek na svetu?

Hitreje se premikate, težje boste dobili. Vendar to ni zanemarljivo pri človeških hitrostih - Usain Bolt ni opazno težji pri vožnji kot kadar je še vedno - toda, ko dosežete občuten del hitrosti svetlobe, se vaša masa hitro poveča.

22. Jaz že imam idealno težo … na luni.

Teža (sila teže) se zmanjšuje, ko se premikate od zemlje.

21. Vzemi to, astronavti!

Zdi se, da nekateri valjčni obliži vključujejo g-sile okoli 4 do 6 g. Astronavti običajno doživljajo največjo g-silo približno 3g med zagonom rakete.

20. Mass je kralj.

Gravitacija ohranja Zemljo in druge planete v našem sončnem sistemu v orbiti okoli Sonca. Lunino obdrži tudi v orbiti okoli Zemlje.

19. Orbit v ravnih črtah.

Planeti dejansko ne potujejo po krožnem gibanju. Orbijo sonce, ker je prostor-čas sam ukrivljen. To je zato, ker v določenem smislu gravitacija dejansko ovira tkanino vesolja.

18. Slano ravnovesje.

Sonce in planeti ležijo približno na isti razdalji in so na približno istih mestih več milijard let. Planeti trenutno ležijo v popolnem ravnotežju, kar povzroči, da se vsak planet premika dovolj hitro, da ga ne more potegniti bližje Soncu, ne pa prehitro, da se odmakne od Sonca in se začne s sončnim sistemom.

17. Če je Saturn odšel na kopanje …

Saturn bi plaval, če bi ga dal v vodo. Tehnično je to res, saj je Saturn, ki je večinoma sestavljen iz plina, veliko manj gosto od vode. Vendar pa je iskanje vode, ki je dovolj veliko, lahko izziv … In, seveda, planet sam morda ni najboljši plavalec. Večina fizikov se strinja, da bi se Saturn razblinil zelo hitro, če bi ga sploh pritiskal v ta kolonelni bazen, ki še ni bil odkrit.

16. Simpatični mali kvarki.

Čeprav so atomi najmanjša enota elementa, so sestavljeni iz še motečih delcev, ki se imenujejo kvarki in leptoni. Elektron je lepton. Protoni in nevtroni so sestavljeni iz treh kvarkov.

15. V Bogu zaupamo …

Fizika se je pogosto spopadala z verskimi pogledi in mnogi ugledni fiziki so imeli močne stališča.

Vloga, ki jo igra čas na začetku vesolja, verjamem, je zadnji ključ za odpravo potrebe po Grand Designerju in razkrivanju, kako se je vesolje ustvarilo. … čas se mora ustaviti. Ne morete priti do časa pred velikim počitkom, ker pred velikim počitkom ni bilo časa. Končno smo našli nekaj, kar nima vzroka, ker ni bilo časa za vzrok za obstoj. Za mene to pomeni, da ustvarjalca ni mogoče, ker ni časa, da bi ustvarjalec obstajal. Ker se je čas začel v trenutku Velikega eksploziva, je bil dogodek, ki ga nikogar ali ničesar ni mogel povzročiti ali ustvariti. … Torej, ko me ljudje vprašajo, ali je Bog ustvaril vesolje, jim povem, da samega vprašanja ni smiselno. Čas pred Big Bangom ni obstajal, zato Bogu ni časa, da bi vesolje vstopil. To je kot da prosi za smeri na robu Zemlje. Zemlja je krogla. Nima roba, zato iščejo, da je brezplodna vaja. «- Stephen Hawking

14. Raketna moč!

V raketi se v zgorevalni komori gorijo gorivo, ki proizvaja maso vročih plinov. Plin se razširi in pretaka nazaj iz rakete. Sila, ko potujejo nazaj, nastavi reakcijsko silo v nasprotni smeri, imenovano potisk, ki poganja raketo naprej.

13. Veliki duhovi so vedno naleteli na nasilno nasprotovanje …

Robert Goddard je leta 1926 odpustil prvo raketo s tekočimi gorivi. Izginil je, ko je rekel, da bi lahko raketna tehnologija uporabila za letenje na Luno. To mu je prislužilo vzdevek "Moony Goddard", in se je preostanek svojega življenja izogibal javnosti.

12. Mislim, da razumem, vendar nisem prepričan.

Načelo negotovosti ali Heisenbergov princip negotovosti je ena najbolj znanih in napačno razumljenih idej v fiziki. Navaja, da položaja in zagona delca ni mogoče hkrati izmeriti z visoko natančnostjo. To pomeni, da v naravi obstaja nejasnost, temeljna omejitev, kaj lahko vemo o vedenju delcev in torej naravi. To radikalno načelo je mnoge fizike spremenilo svoj cilj. Mnogi fiziki priznavajo, da cilj sodobne fizike ni več razumeti narave vesolja v celoti, temveč ga razumeti v mejah načela negotovosti.

11. Vse o pospeševanju.

Praktične vesoljske rakete ali lansirna vozila so sestavljene iz več raketnih enot, združenih skupaj. Ta dogovor se imenuje stopenjska raketa. Načelo raketne stopnice je, da vsaka raketna enota ali stopnja požari nekaj časa in nato izgine, ko je gorivo uporabljeno. Zaradi tega je raketa lažja in omogoča hitrejše pospeševanje.

10. Bang!

Če ste na Zemljo postavili kos velikega sončnega žarka na Zemljino površino, boste umrli, če bi od njega stali 145 km (90 milj). Zakaj? V bistvu vsebuje vročo tono energije in se bo razstrelila kot nenadna jedrska bomba.

9. Ali lahko znanost razloži ljubezen?

Medtem ko je Einstein ostal trdno, da je vesolje mogoče razložiti v celoti, je bil tudi človek čustev, ki včasih daje prednost humanističnim razlagam nad znanstveno. Nekoč je rekel: "Ne, ta trik ne bo deloval … Kako na zemlji kdaj razložiti v kemiji in fiziki tako pomemben biološki pojav kot prva ljubezen?"

8. Toliko prostora za aktivnosti!

Vesolje ni popoln vakuum. Na kubični meter prostora je okoli 3 atome. Masivno podcenjevanje stoletja: to ni veliko.

V perspektivi, na ravni morja, znaša približno 2, 5 x 10 ^ 25 molekul zraka v kubičnem metru zraka. To je 250.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 atomov.

7. Oprosti, Chuck.

Nevtronske zvezde so tako gosto, da bi bila njihova čajna žlička enaka teži celotnega prebivalstva Zemlje. Znanstveniki se strinjajo, da tudi Chuck Norris ni mogel pritisniti na nevtronsko zvezdo.

6. Dizzy zvezde.

Nevtronske zvezde so najhitrejši predenje predmeti, znani v vesolju. Pulsari so posebna vrsta nevtronske zvezde, ki oddaja žarke sevanja, ki jo je mogoče opaziti kot pulz svetlobe. Hitrost tega impulza omogoča astronomom merjenje vrtenja. Najhitrejši spinning znani pulsar je unikaten PSR J1748-2446ad, ki se vrti na več kot 70.000 kilometrov na sekundo.

5. Ustvarjanje singularnosti.

Umirajoče zvezde ustvarjajo črne luknje.

Kot dober stari prijatelj, bo naše sonce tiho končalo življenje. Ko jedrsko gorivo izgori, se počasi zbledi v beli pritlikavec. To ne velja za veliko večje zvezde. Recimo, da imate zvezdo, ki je približno 20-krat večja od Sonca. Ko ta pošast zmanjka goriva, gravitacija nasilno preplavi in zruši jedro in druge plasti se spuščajo v vesolje. To se imenuje supernova. Preostalo jedro se strjuje v singularnost - točko neskončno gosto maso in skoraj brez volumna. To je drugo ime za črno luknjo.

4. Velika pohvala.

Uporaba načela ekvivalence je Einstein človek, ki je odkril relativnost. Tukaj je imel Stephen Hawking povedati o svojem delu:

"Einsteinova uporaba enakovrednosti inercije in gravitacijske mase za izpeljavo njegovega principa enakovrednosti in sčasoma vse splošne relativnosti pomeni neusmiljen potek logičnega razmišljanja, ki je v zgodovini človeške misli neizravnan."

To je velika pohvala od enega pametnega človeka na drugega!

3. Neverjetno potovanje.

Naše prizadevanje za znanje se ne bo končalo kmalu. Razlaga narave vesolja ni lahka naloga. Bill Bryon, avtor kratke zgodovine skoraj vsega, je dejal na to temo: "Fizika je resnično nič drugega kot iskanje popolne preprostosti, vendar je do sedaj vse, kar imamo, nekakšna elegantna gniloba".

2. Neprekinjeno gibanje.

Newtonov prvi zakon o gibanju pojasnjuje, kako vztrajnost vpliva na premike, predmeti, ki se ne premikajo, morajo ostati v mirovanju ali se premikati s konstantno hitrostjo v ravni črti, razen če ne deluje na neuravnoteženo silo.

1. Vzemi to, Heisenberg!

Eden od najbolj znanih citatov Alberta Einsteina je: "Bog ne igra kocke." Nekaj citatov je bilo tako radikalno napačno razumljeno. Mnogi ljudje so domnevali, da se Einstein nanaša na osebnega ali verskega boga. Ni bil.

Celotna navedba je dejansko "Bog ne igra kocke z vesoljem." To je bilo Einsteinovo izpodbijanje načela Heizenbergovega negotovosti, ki ga je Einstein zavrnil. Menil je, da mora obstajati nekaj osnovnih zakonov narave, ki bi lahko opredelili delce in omogočili izračun tako hitrosti kot položaja.

Ni dokazov o zakonu, za katerega se je upal Einstein, in vsi eksperimentalni dokazi kažejo, da je kvantna mehanika resnična. Kvantna mehanika (polje, kjer je načelo negotovosti kralj) se ne ujema z drugimi široko ločenimi teorijami, kot je Einsteinova posebna in splošna teorija relativnosti. Kvantna mehanika je lahko podprta z dokazi, vendar ostaja popolna skrivnost o tem, kako se ujema s preostalo fiziko.