Eine kurze Geschichte der Zeit von Stephen Hawking

Vom Urknall bis zu schwarzen Löchern

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Was ist das Thema des Buches eine kurze Geschichte der Zeit?

Wenn Sie sich sowohl die Geschichte der wissenschaftlichen Theorie als auch die Konzepte ansehen, die unser aktuelles Wissen über die Welt prägen, ist eine kurze Geschichte der Zeit (1988) ein Muss für jeden, der sich für die Geschichte der Wissenschaft interessiert. In diesem Buch bietet Hawking eine kurze Zusammenfassung sowohl der Geschichte des Universums als auch der komplizierten Physik, die sie untermauert, die alle auf eine Weise präsentiert werden, die selbst Leser, die diese Konzepte zum ersten Mal ausgesetzt sind, verstehen können.

Wer liest das Buch eine kurze Geschichte der Zeit?

• Jeder, der in den Ursprüngen des Kosmos neugierig ist, jeder, der neugierig ist, was die Quantenphysik ist, und jeder, der daran interessiert ist, wie schwarze Löcher funktionieren

Was ist der Hintergrund von Stephen Hawking?

Stephen Hawking (1942-2018) PhD in theoretischer Physik und Kosmologie war ein theoretischer Physiker, Kosmologe und Autor, der am besten für seine Arbeit an Hawking-Strahlung und die Penrose-Hawking-Theoreme bekannt ist. Zwischen 1979 und 2009 hielt Hawking die lucasianische Professur für Mathematik an der Universität von Cambridge ab, wo er auch die Präsidentschaftsmedaille der Freiheit erhielt. Er war auch Ehrenmitglied der Royal Society of Arts und ein lebenslanges Mitglied der Pontifical Academy of Sciences.

Was genau ist für mich drin? Entdecken Sie die Geheimnisse des Universums.

Der Himmel nachts mit Sternen gefüllt zu sehen, ist eines der visuell atemberaubendsten und zum Nachdenken anregenden Sehenswürdigkeiten auf dem Planeten. Das Funkeln des Universums bittet uns, einen Moment Zeit zu nehmen und einige der tiefsten Geheimnisse des Universums zu betrachten. Eine kurze Geschichte der Zeit wird zur Erleuchtung dieser Geheimnisse beitragen, indem die Prinzipien, die den Kosmos regeln, offenbart. Da es verständlich geschrieben ist, wird es selbst diejenigen helfen, die nicht wissenschaftlich geneigt sind, zu verstehen, warum der Kosmos existiert, wie es zu sein wird und wie die Zukunft aussehen wird. Sie werden auch etwas über seltsame Phänomene wie schwarze Löcher lernen, die eine Art Vakuum sind, das alles (oder fast alles) auf sie zieht. Noch wichtiger ist, dass Sie die Geheimnisse der Zeit selbst lernen, da diese Notizen die Antworten auf Fragen wie "Wie schnell ist die Zeit vergeht?" Neben "Woher wissen wir, dass es sich vorwärts bewegt?"

Mit Sicherheit werden Sie den Nachthimmel nie wieder auf die gleiche Weise betrachten, nachdem Sie sich diese Literaturstücke angehört haben.

Die Entwicklung von Theorien auf der Grundlage dessen, was Sie in der Vergangenheit gesehen haben, kann Ihnen bei der Vorhersage der Zukunft helfen.

Die Wahrscheinlichkeit ist, dass Sie von der Gravitätstheorie oder der Theorie der Relativität gehört haben. Aber haben Sie sich jemals einen Moment Zeit genommen, um zu überlegen, was wir tatsächlich meinen, wenn wir über Ideen und Konzepte sprechen? Einfach ausgedrückt ist eine Theorie ein Modell, das große Datengruppen im grundlegendsten Sinne korrekt erklärt. Wissenschaftliche Beobachtungen, wie sie in Experimenten gemacht wurden, werden von Wissenschaftlern gesammelt und analysiert, die dann die Informationen verwenden, um Hypothesen für die Erstellung von Ereignissen zu erstellen. Beispiele sind die Idee der Schwerkraft, die von Isaac Newton nach einer Vielzahl von Ereignissen untersucht wurde, die von Äpfeln reichen, die von Bäumen fallen, bis zur Bewegung von Planeten. Eine Theorie der Schwerkraft wurde unter Verwendung der vom Forscher gesammelten Beweise entwickelt. Theorien bieten zwei bedeutende Vorteile: In erster Linie lassen sie Wissenschaftlern in Zukunft genaue Vorhersagen über den Verlauf der Ereignisse machen.

Zum Beispiel ermöglichte Newtons Gravity -Theorie Wissenschaftler, die zukünftigen Anträge von Objekten wie Planeten zu antizipieren. Wenn Sie beispielsweise wissen möchten, wo der Mars in sechs Monaten stattfindet, können Sie die Schwerkrafttheorie verwenden, um den Ort mit genauer Genauigkeit zu prognostizieren. Zweitens sind Theorien immer widerlegt, was bedeutet, dass sie überarbeitet werden können, wenn neue Beweise entdeckt werden, die der betreffenden Theorie widersprechen. Zum Beispiel glaubten die Menschen, dass die Erde das Zentrum des Universums war und dass alles andere um sie herum kreiste. Infolge seiner Entdeckung, dass Jupiters Monde den Planeten umkreisten, konnte Galileo zeigen, dass sich nicht alles wirklich um die Erde drehte. Unabhängig davon, wie solide eine Theorie zum Zeitpunkt ihrer Formulierung zu sein scheint, kann eine einzige zukünftige Beobachtung sie immer falsch machen. Infolgedessen können Ideen niemals als wahr erwiesen werden, und die Wissenschaft ist ein Prozess, der sich ständig verändert.

Eine Veränderung in der Art und Weise, wie wir darüber nachdenken, wie sich die Dinge in den 1600er Jahren bewegen, dank Isaac Newton.

Vor Isaac Newton wurde angenommen, dass der natürliche Zustand eines Objekts eine vollständige Stille war. Dies impliziert, dass wenn es keine externe Kraft auf den Gegenstand gäbe, sie völlig still bleiben würde. Newton zeigte in den 1600er Jahren schlüssig, dass dieser langjährige Begriff falsch war. Eine neue Hypothese wurde an ihrer Stelle vorgestellt, nach der alles im Kosmos, anstatt statisch zu sein, wirklich immer in Bewegung war. Newton kam zu diesem Schluss, als er feststellte, dass sich die Planeten und Sterne im Kosmos in ihrer Beziehung zueinander kontinuierlich bewegten. Beispiele sind die Tatsache, dass sich die Erde kontinuierlich um die Sonne dreht und dass sich das gesamte Sonnensystem um die Galaxie dreht. Infolgedessen ist nichts wirklich bewegungslos. Newton entwickelte drei Bewegungsgesetze, um die Bewegung aller Dinge im Universum zu erklären:

Alle Objekte reisen weiterhin auf einem geraden Weg, wenn sie nach Angaben des ersten Antragsgesetzes von Newton nicht von einer anderen Kraft bewirkt werden. Dies wurde von Galileo in einem Experiment gezeigt, in dem er Bälle einen Hügel hinunterrollte, um seinen Standpunkt zu veranschaulichen. Sie rollten auf einem geraden Weg, da es keine andere Kraft gab, die auf sie als Schwerkraft wirkte. Insbesondere sagt Newtons zweites Gesetz, dass ein Objekt mit einer Geschwindigkeit beschleunigt wird, die proportional zu der darauf ausübenen Kraft ist. Betrachten Sie das folgende Beispiel: Ein Fahrzeug mit einem stärkeren Motor beschleunigt schneller als ein Fahrzeug mit einem weniger leistungsstarken Motor. Diese Regel besagt auch, dass je größer die Masse eines Körpers ist, desto weniger Wirkung einer Kraft auf ihre Bewegung hat und umgekehrt. Ein größeres Fahrzeug dauert länger, um zu beschleunigen als ein leichteres Fahrzeug, wenn zwei Fahrzeuge den gleichen Motor haben.

Die Schwerkraft wird durch Newtons drittes Gesetz beschrieben. Es behauptet, dass alle Körper im Universum durch eine Kraft, die proportional zur Masse der Objekte angezogen ist, voneinander angezogen werden. Dies impliziert, dass, wenn Sie die Masse eines Elements verdoppeln, die darauf einwirkte Kraft doppelt so stark. Wenn Sie die Masse eines Gegenstands verdoppeln und die Masse eines anderen dreimal sind, ist die Kraft sechsmal so stark.

Die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, zeigt, dass es nicht immer möglich ist, etwas in Bezug auf die Geschwindigkeit eines anderen zu messen.

Nachdem wir gesehen haben, wie Newtons Theorie absolute Ruhe beseitigt und durch die Vorstellung ersetzt wurde, dass die Bewegung eines Objekts relativ zur Bewegung von etwas anderem ist, können wir sehen, wie es heute noch verwendet wird. Die Theorie zeigte jedoch auch, dass die relative Geschwindigkeit eines Elements wichtig ist. Betrachten Sie das folgende Szenario: Sie sitzen in einem Zug, der mit 100 Meilen pro Stunde fährt und ein Buch lesen. Ich bin gespannt, wie schnell Sie reisen. Laut einem Zeugen, der den Zug vorbeikommt, reisen Sie mit 100 Meilen pro Stunde. In Bezug auf das Buch, das Sie jetzt lesen, beträgt Ihre Geschwindigkeit jedoch 0 Meilen pro Stunde. Infolgedessen wird Ihre Geschwindigkeit in Bezug auf einen anderen Artikel gemessen. Ein bedeutender Fehler in Newtons Theorie wurde jedoch entdeckt: die Lichtgeschwindigkeit.

Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, nicht relativ und kann nicht gemessen werden. Es bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 186.000 Meilen pro Sekunde. Was auch immer sich sonst schneller bewegt als Licht, die Lichtgeschwindigkeit bleibt trotzdem konstant. Wenn sich beispielsweise ein Zug mit 100 Meilen pro Stunde einem Lichtstrahl näherte, würde die Lichtgeschwindigkeit laut der Formel 186.000 Meilen pro Sekunde betragen. Selbst wenn dieser Zug bei einem roten Signal vollständig gestoppt werden würde, würde der Lichtstrahl immer noch mit 186.000 Meilen pro Sekunde fahren. Es macht keinen Unterschied, wer das Licht betrachtet oder wie schnell sie sich bewegen. Die Geschwindigkeit des Lichts bleibt immer konstant. Die Hypothese von Newton ist aufgrund dieses Befundes gefährdet. Wie kann die Geschwindigkeit des Objekts dann unabhängig vom Zustand des Beobachters konstant bleiben? Glücklicherweise wurde die Lösung im frühen 20. Jahrhundert gefunden, als Albert Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie vorschlug.

Nach der Relativitätstheorie ist die Zeit selbst keine feste Menge.

Die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant bleibt, war ein Problem für Newtons Theorie, da sie gezeigt hat, dass Geschwindigkeit nicht unbedingt relativ ist. Infolgedessen benötigen Wissenschaftler ein aktualisiertes Modell, das die Lichtgeschwindigkeit berücksichtigt. Die von Albert Einstein erzeugte Relativitätstheorie ist ein Beispiel für eine solche Theorie. Nach der Relativitätstheorie gelten die Naturwissenschaften gleichermaßen für alle Beobachter, die sich frei bewegen können. Dies impliziert, dass jemand, in dem jemand reist, immer die gleiche Lichtgeschwindigkeit erlebt. Obwohl dies auf den ersten Blick ziemlich einfach zu sein scheint, ist einer seiner grundlegenden Aussagen für viele Menschen sehr schwierig zu verstehen: Die Idee, dass die Zeit relativ ist, ist einer der schwierigsten zu verstehen.

Aufgrund der Tatsache, dass das Licht nicht in der Geschwindigkeit variiert, wenn Beobachter mit verschiedenen Geschwindigkeiten unterwegs sind, würden Zeugen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander reisen, tatsächlich unterschiedliche Zeiten für das gleiche Ereignis schätzen. Betrachten Sie das folgende Szenario: Ein Lichtblitz wird an zwei Zeugen verschickt, von denen sich einer in Richtung Licht bewegt und der andere, der mit einer schnelleren Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung des Lichts reist. Beide Zuschauer würden die gleiche Lichtgeschwindigkeit erleben, obwohl sie sich mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Dies würde bedeuten, dass beide das Flash -Ereignis sehen, als ob es in einem anderen Moment als das andere aufgetreten wäre, was unglaublich ist. Dies liegt an der Tatsache, dass die Zeit durch die Entfernung definiert wird, die etwas durch die Geschwindigkeit geteilt wurde, mit der es sich bewegt hat. Obwohl die Lichtgeschwindigkeit für beide Zuschauer gleich ist, ist die Zeit in diesem Fall aufgrund der Entfernung der Entfernung relativ zu jedem Beobachter.

Wenn beide Zeugen mit Uhren ausgestattet wären, um den Moment des Lichtpulses aufzuzeichnen, könnten sie zwei unterschiedliche Zeitpunkte für das gleiche Ereignis zertifizieren. Also, wer ist richtig? In keiner der Ansichten der Beobachter; Zeit ist relativ und einzigartig für jede ihrer Perspektiven!

Da es unmöglich ist, präzise Messungen von Partikeln zu erhalten, verlassen sich Wissenschaftler auf ein Konzept, das als Quantenzustand bekannt ist, um Vorhersagen zu treffen.

Alles im Universum besteht aus Partikeln wie Elektronen und Photonen. Wissenschaftler versuchen, sie zu messen und ihre Geschwindigkeit zu analysieren, um mehr über den Kosmos und seine Bewohner zu verstehen. Wenn Sie jedoch versuchen, Partikel zu untersuchen, werden Sie sehen, dass sie sich ungewöhnlich verhalten. Seltsamerweise versuchen Sie, je genauer Sie versuchen, die Position eines Teilchens zu messen, desto unsicherer wird die Geschwindigkeit. Umgekehrt wird umso weniger eindeutig die Position, je genauer Sie versuchen, seine Geschwindigkeit zu messen. Das Unsicherheitsprinzip ist der Name, der diesem Phänomen angegeben wurde, das ursprünglich in den 1920er Jahren identifiziert wurde. Eine Folge des Unsicherheitsprinzips war, dass Wissenschaftler gezwungen waren, andere Methoden zu finden, um Partikel zu betrachten, und sie dazu veranlassten, stattdessen den Quantenzustand eines Partikels zu betrachten. Der Quantenzustand eines Teilchens ist eine Kombination aus mehreren wahrscheinlichen potenziellen Stellen und Geschwindigkeiten des Partikels.

Da Wissenschaftler nicht in der Lage sind, die genaue Position oder Geschwindigkeit eines Teilchens zu bestimmen, müssen sie die zahlreichen möglichen Orte und Geschwindigkeiten berücksichtigen, die Partikel einnehmen können. Forscher überwachen jeden möglichen Ort, an dem sich ein Teilchen befinden kann, und wählen dann die wahrscheinlichste von ihnen, wenn das Teilchen herumläuft. Wissenschaftler behandeln Partikel, als wären sie Wellen, um ihnen bei der Bestimmung zu helfen. Da sich ein Teilchen gleichzeitig in einer Fülle verschiedener Orte befinden kann, wirken sie als Folge kontinuierlicher, oszillierender Wellen in ihrem Aussehen. Betrachten Sie das Bild eines Stücks vibrierenden Faden. Wenn die Schnur vibriert, wird sie eine Reihe von Peaks und Tiefern durchliegen. Ein Teilchen wirkt in ähnlicher Weise, aber sein potenzieller Weg besteht aus einer Abfolge überlappender Wellen, die alle gleichzeitig auftreten.

Die Beobachtung von Partikeln auf diese Weise hilft Wissenschaftlern bei der Bestimmung, wo ein Teilchen am wahrscheinlichsten gefunden wird. Die meisten wahrscheinlichen Partikelstellen sind solche, in denen die Bögen und Peaks der zahlreichen Wellen miteinander übereinstimmen, während die am wenigsten wahrscheinlichen Partikelorte diejenigen sind, in denen sie dies nicht tun. Dies wird als Interferenz bezeichnet und zeigt, welche Standorte und Geschwindigkeiten höchstwahrscheinlich für die Partikelwelle ihren Weg gehen.

Die Schwerkraft ist die Folge großer Dinge, die den Raum der Raumzeit nach ihrem Willen biegen.

Wenn Sie sich umsehen, betrachten Sie die Welt in drei Dimensionen, was bedeutet, dass Sie jedes Element nach Größe, Breite und Tiefenmessungen charakterisieren können. Es bleibt die Tatsache, dass es eine vierte Dimension gibt, obwohl wir nicht sehen können: Zeit, die in Kombination mit den anderen drei Dimensionen ein Phänomen bildet, das als Raumzeit bezeichnet wird. Wissenschaftler nutzen dieses vierdimensionale Modell der Raumzeit, um die Ereignisse zu erklären, die im gesamten Kosmos stattfinden. Im Kontext von Zeit und Raum ist ein Ereignis alles, was zu einem bestimmten Zeitpunkt stattfindet. Bei der Bestimmung des Ortes eines Ereignisses in Verbindung mit den dreidimensionalen Koordinaten umfassen Wissenschaftler eine vierte Koordinate, um die Zeit des Auftretens darzustellen. Um den Ort eines Ereignisses zu bestimmen, müssen Wissenschaftler Zeit berücksichtigen, da die Relativitätstheorie besagt, dass die Zeit relativ ist. Daher ist es ein wesentliches Element bei der Definition der Natur eines bestimmten Vorfalls.

Die Kombination von Raum und Zeit hat sich bemerkenswert auf unser Verständnis der Schwerkraft ausgewirkt, die sich dadurch dramatisch weiterentwickelt hat. Die Schwerkraft ist die Folge großer Objekte, die das Raum-Zeit-Kontinuum beugen, wie oben beschrieben. Wenn eine große Masse wie unsere Sonne, Kurven, hat sie den Einfluss der Veränderung der Raumzeit. Betrachten Sie das folgende Szenario: Betrachten Sie das Konzept der Raumzeit als eine Decke, die ausgebreitet und in der Luft gehalten wird. Wenn Sie einen Gegenstand in die Mitte der Decke legen, wird sich die Decke zusammenbleiben und das Objekt sinkt ein wenig in der Mitte der Decke. Dies ist der Effekt, den enorme Dinge auf den Raum der Raumzeit haben.

Andere Dinge folgen dann diesen Kurven in der Raumzeit, wenn sie sich über den Raum bewegen. Dies liegt an der Tatsache, dass ein Gegenstand immer den kürzesten Weg zwischen zwei Stellen wählt, was eine kreisförmige Umlaufbahn um ein größeres Objekt im Universum darstellt. Wenn Sie sich die Decke noch einmal ansehen, sehen Sie etwas. Wenn Sie einen großen Gegenstand wie eine Orange auf die Decke legen und dann versuchen, ein kleineres Objekt vorbei zu rollen, wird der Marmor nach der von der Orange zurückgelassenen Depression geführt. Die Schwerkraft funktioniert auf die gleiche Weise!

Im Falle des Todes eines Sterns mit einer großen Masse bricht der Stern in eine Singularität zusammen, die als schwarzes Loch bekannt ist.

Um Wärme und Licht zu erzeugen, brauchen Sterne während ihres ganzen Lebens enorme Mengen an Energie. Diese Energie bleibt jedoch nicht unbegrenzt; Letztendlich erschöpft es sich selbst und lässt den Stern sterben. Was mit einem Stern nach dem Tod passiert, wird durch die Größe des Sterns bestimmt. Wenn ein massiver Stern seine Energiereserven erschöpft, tritt etwas Außergewöhnliches auf: die Bildung eines schwarzen Lochs. Weil das Gravitationsfeld der Mehrheit der großen Sterne so kraftvoll ist, kann sich ein schwarzes Loch bilden. Es ist dem Stern möglich, seine Energie zu nutzen, um zu verhindern, dass sich einstürzt, solange er noch lebt. Nach dem Auslaufen der Energie kann der Stern die Schwerkraft nicht mehr trotzen und sein zerfallender Körper kündigt schließlich in sich ein. Alles wird nach innen in eine Singularität gezogen, die ein endlos dichtes, kugelförmiger Punkt ist, der nirgendwo anders im Universum existiert. Diese Singularität wird als Schwarzes Loch bezeichnet.

Die Raumzeit wird infolge der Schwerkraft eines schwarzen Lochs so scharf verdreht, dass selbst Licht entlang seines Weges gebeugt ist. Ein schwarzes Loch zieht nicht nur alles in seiner Nähe an, sondern verhindert auch etwas, das eine bestimmte Grenze um ihn herum überschreitet: Dieser Punkt ohne Rückkehr wird als Ereignishorizont bezeichnet, und nichts, nicht einmal Licht, das reist schneller als alles andere im Universum kann es zurückkommen. Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ist definiert als der Punkt, über den nichts wieder entkommen kann. Dies wirft eine interessante Frage auf: Da ein schwarzes Loch Licht und alles andere absorbiert, was seinen Ereignishorizont überschreitet, wie können wir dann feststellen, ob sie wirklich im Universum da sind? Astronomen jagen nach schwarzen Löchern, indem sie die Gravitationseinflüsse auf den Kosmos sowie die Röntgenstrahlen beobachten, die durch ihre Interaktion mit umlaufenden Sternen emittiert werden.

Zum Beispiel suchen Astronomen nach Sternen, die dunkle und riesige Objekte umkreisen, die möglicherweise schwarze Löcher sind oder nicht, um mehr über sie zu erfahren. Sie sind auch auf der Suche nach Röntgenaufnahmen und anderen Wellen, die häufig durch Materie erzeugt werden, wenn sie durch ein schwarzes Loch hineingezogen und zerrissen werden. Eine noch mysteriösere Quelle für Radio- und Infrarotstrahlung wurde im Kern des Galaxis entdeckt. Diese Quelle wird als supermassives Schwarzes Loch angesehen.

Schwarze Löcher erzeugen Strahlung, die dazu führen können, dass sie letztendlich zum Tod führen.

Die Gravitationsanziehung eines schwarzen Lochs ist so mächtig, dass nicht einmal Licht ihm entkommen kann. Es liegt auf der Hand, dass auch nichts anderes entkommen könnte. Sie würden sich jedoch irren. Tatsächlich müssen schwarze Löcher etwas ausgeben, um zu vermeiden, dass die zweite Regel der Thermodynamik verstößt. Es wird in der universellen zweiten Regel der Thermodynamik angegeben, dass Entropie oder der Trend zu einer größeren Störung zu jeder Zeit steigt. Und wenn die Entropie steigt, muss auch die Temperatur zunehmen. Eine gute Abbildung davon ist die Art und Weise, wie ein Feuerwehrkoch in einem Feuer in ein Brand brennt und Strahlung in Form von Wärme abgibt. Nach der zweiten Regel der Thermodynamik sollte die Entropie des Schwarzen Lochs aufgrund der schwarzen Löcher störte Energie absorbieren. Und infolge des Anstiegs der Entropie sollten schwarze Löcher gezwungen werden, die Wärme zu entweichen zu lassen.

Obwohl nichts aus dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs entkommen kann, können virtuelle Partikel und Antipartikel in der Nähe des Ereignishorizonts dies tun, da das zweite Gesetz der Thermodynamik in der Nähe des Ereignishorizonts erhalten bleibt. Partikel, die nicht beobachtet werden können, deren Auswirkungen jedoch quantifiziert werden können, werden als virtuelle Partikel bezeichnet. Eines der Mitglieder des Paares hat positive Energie, während das andere negativ aufgeladene Energie besitzt. Aufgrund der Stärke der Gravitationsanziehung in einem schwarzen Loch kann ein negatives Teilchen in das schwarze Loch gesaugt werden und damit sein Partikelpartner genügend Energie versorgen, um möglicherweise in den Kosmos zu entkommen und als Wärme freigesetzt zu werden. Es ist möglich, dass das Schwarze Loch Strahlung auf diese Weise emittiert und es ihm ermöglicht, dem zweiten Gesetz der Thermodynamik zu gehorchen.

Die Menge der freigesetzten positiven Strahlung wird durch die Menge der negativen Strahlung ausgeglichen, die durch das schwarze Loch in das schwarze Loch gezogen wird. Dieser innere Zustrom negativer Partikel hat das Potenzial, die Masse des Schwarzen Lochs zu verringern, bis es letztendlich verdampft und stirbt. Und wenn die Masse des Schwarzen Lochs auf einen ausreichend minimalen Wert reduziert wird, endet sie höchstwahrscheinlich in einer riesigen endgültigen Explosion, die Millionen von H-Bomben entspricht.

Trotz der Tatsache, dass wir nicht sicher sein können, gibt es erhebliche Hinweise darauf, dass die Zeit nur weiter voran marschieren wird.

Betrachten Sie die Möglichkeit, dass das Universum zu schrumpfen begann und die Zeit nach hinten fließt. Wie wäre es, dort zu sein? Die Möglichkeit besteht, dass die Uhren rückwärts gehen und der Weg der Geschichte umgekehrt wird. Obwohl Wissenschaftler die Möglichkeit nicht vollständig abgewiesen haben, deuten drei signifikante Indikationen darauf hin, dass sich die Zeit ausschließlich voranschreitet. Der thermodynamische Zeitpfeil der Zeit ist die anfängliche Angabe, dass die Zeit in der Vergangenheit in der Vergangenheit in Zukunft von einem Punkt vergeht. Nach dem zweiten Thermodynamik -Gesetz wächst Entropie - die Störung eines geschlossenen Systems - im Laufe der Zeit in jedem geschlossenen System. Dies impliziert, dass die Neigung der Störung zum Wachstum verwendet werden kann, um den Zeitverlauf zu messen.

Bei einer Tasse, die versehentlich von einem Tisch fällt und bricht, wurde die Bestellung unterbrochen und die Entropie ist gestiegen. Da eine zerbrochene Tasse sich niemals spontan wieder vereinen und ihre Ordnung verbessern wird, können wir zu dem Schluss kommen, dass sich die Zeit nur vorwärts bewegt. Der zerbrochene Tasse und der thermodynamische Zeitpfeil sind beide Elemente des zweiten Indikators der Vorwärtszeit, der durch das Gedächtnis gesteuert wird und auch durch den psychologischen Zeitpfeil dargestellt wird. Wenn Sie sich vielleicht erinnern, dass sich der Becher nach dem Aufbruch auf dem Tisch befand, können Sie sich nicht an seinen zukünftigen Standort auf dem Boden "erinnern", während er noch auf dem Tisch lag, bevor er zerbrochen wurde. Die dritte Anzeige, der kosmologische Pfeil der Zeit, bezieht sich auf die Ausdehnung des Kosmos und entspricht unserer Erfahrung mit dem thermodynamischen Zeitpfeil sowie dem Wachstum unseres Wissens über ihn. Dies liegt an der Tatsache, dass die Entropie mit zunehmendem Kosmos steigt.

Nach einem bestimmten Zeitpunkt kann das Chaos im Kosmos dazu führen, dass das Universum schrumpfen und so die Zeit der Zeit im kosmischen Zeitpfeil umgekehrt. Wir würden uns dessen jedoch nicht bewusst sein, da intelligente Kreaturen nur in einer Umgebung leben können, in der das Chaos zunimmt. Der Grund dafür ist, dass der Mensch vom Entropieprozess abhängt, um unsere Lebensmittel in nutzbare Energieform umzuwandeln. Aus diesem Grund werden wir weiterhin den kosmischen Pfeil der Zeit als vorwärts bewegen, solange wir am Leben sind.

Zusätzlich zur Schwerkraft gibt es drei Grundkräfte im Kosmos. Dies sind: Anziehung, Anziehung und Anziehung.

Gibt es bestimmte Kräfte im Universum? Die Mehrheit der Menschen wird nur mit einer dieser Kräfte vertraut sein: Schwerkraft, die die Kraft ist, die die Dinge zueinander anzieht und in der Art und Weise spürt, dass die Schwerkraft der Erde uns an ihre Oberfläche zieht. Die Mehrheit der Menschen hingegen ist sich nicht bewusst, dass es wirklich drei weitere Kräfte gibt, die auf den kleinsten Partikeln arbeiten. Wenn ein Magnet an einem Kühlschrank hält oder wenn Sie Ihr Mobiltelefon aufladen, haben Sie eine elektromagnetische Kraft, die die erste dieser Kräfte ist. Es wirkt sich auf alle geladenen Partikel aus, einschließlich Elektronen und Quarks sowie auf ihre elektrischen Ladungen.

Magnete haben Nord- und Südpolen, die andere Magnete anziehen oder abwehren können. Positiv geladene Partikel ziehen negative Partikel an und schieben andere positive Partikel weg und umgekehrt. Die elektromagnetische Kraft wird durch die Nord- und Südpolen eines Magneten dargestellt. Diese Kraft ist erheblich stärker als die Schwerkraft und hat einen weitaus größeren Einfluss auf atomarer Ebene als die Schwerkraft. Beispielsweise bewirkt die elektromagnetische Kraft in einer kreisförmigen Bewegung ein Elektron um den Kern eines Atoms. Die zweite Art von Kernkraft ist die schwache Kernkraft, die auf allen Partikeln arbeitet, aus denen sich die Materie ausmacht und für die Produktion von Radioaktivität verantwortlich ist. Diese Kraft wird als "schwach" bezeichnet, weil die Partikel, die sie transportieren, nur über eine kurze Strecke ausüben können, wodurch der Name verdient wird. Aufgrund der zunehmenden Intensität der schwachen Kernkraft bei höherer Energie übertrifft sie schließlich die der elektromagnetischen Kraft.

Es ist die dritte Art von Kernkraft, die Protonen und Neutronen im Kern eines Atoms zusammenhält, sowie die kleineren Quarks, die in Protonen und Neutronen zusammen enthalten sind. Im Gegensatz zur elektromagnetischen Kraft und der schwachen Kernkraft wird eine starke Kernkraft schwächer, wenn die Energie des Partikels zunimmt. Während einer Zeit mit sehr hoher Energie, die als großartige Vereinigungsenergie bezeichnet wird, wird die elektromagnetische Kraft stärker und die schwache Kernkraft wird schwächer, während die starke Kernkraft schwächer wird. In diesem Moment erreichen alle drei Kräfte gleiche Festigkeit und verschmelzen zusammen, um verschiedene Facetten einer einzigen Kraft zu bilden: eine Kraft, die nach bestimmten Theorien einen Teil der Bildung des Universums hatte.

Trotz der Tatsache, dass Wissenschaftler glauben, dass das Universum mit dem Urknall begonnen hat, sind sie sich über die genauen Umstände dessen, wie dies geschehen ist, unklar sind.

Die überwiegende Mehrheit der Wissenschaftler glaubt, dass die Zeit mit dem Urknall begann - in dem Moment, als das Universum von einem endlos dichten Zustand zu einer schnell wachsenden Einheit überging, die heute noch expandiert hat ... obwohl eine Vielzahl von Hypothesen vorgeschlagen wurde, um zu erklären, wie Eine solche massive Expansion des Universums könnte aufgetreten sein, Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, wie der Urknall aufgetreten ist. Das heiße Urknallmodell des Ursprungs des Universums ist die allgemein anerkannte Hypothese des Ursprungs des Universums. Nach dieser Hypothese begannen der Kosmos mit einer Größe von Null und waren zunächst endlos heiß und dicht. Während des großen Knalls expandierte es, und als es wuchs, sank die Temperatur des Universums, als die Hitze über das Universum verteilt war. Die Mehrheit der Komponenten, die heute im Universum existieren, wurde innerhalb der ersten Stunden der kosmischen Expansion gebildet.

Aufgrund der Schwerkraft, als sich das Universum weiter ausdehnte, begannen dichtere Bereiche der expandierenden Materie zu drehen, was zur Bildung von Galaxien führte. Wolken aus Wasserstoff und Heliumgasen, die in diesen neu gebildeten Galaxien komprimiert wurden, was das Universum erweitert. Ihre kollidierenden Atome lösten nukleare Fusionsereignisse aus, was zur Bildung von Sternen führte. In den folgenden Jahren, als diese Sterne ums Leben kamen und implodierten, lösten sie massive Sternexplosionen aus, die noch mehr Elemente in den Kosmos ausstanden. Infolgedessen wurden neue Sterne und Planeten aus den Rohstoffen gebildet, die vom Urknall geliefert wurden. Trotz der Tatsache, dass dies das weithin anerkannte Modell des Urknalls und der Beginn der Zeit ist, ist es nicht das einzige.

Das Inflationsmodell ist eine weitere Option, die berücksichtigt werden muss. In diesem Szenario wird vorgeschlagen, dass die Energie des frühen Kosmos so enorm groß war, dass die Stärken der starken Kernkraft, die schwache Kernkraft und die elektromagnetische Kraft alle gleich intensiv waren. Als der Kosmos an Größe wuchs, variierten die drei Kräfte in ihren relativen Intensitäten erheblich. Eine enorme Energiemenge wurde aufgrund der Trennung der Kräfte freigesetzt. Ein antigravitationaler Effekt hätte sich ergeben, der den Kosmos gezwungen hätte, schnell und in einem immer größeren Tempo zu expandieren.

Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenphysik konnten von Physikern nicht in Einklang gebracht werden.

Die Entwicklung von zwei Hauptideen hat sich aus der Suche der Wissenschaftler dazu ergeben, den Kosmos besser zu verstehen und zu erklären. Ein grundlegendes Konzept in der Physik ist die allgemeine Relativitätstheorie, die sich mit einem sehr großen Phänomen im Universum befasst: Schwerkraft. Einer der faszinierendsten Zweige der Wissenschaft ist die Quantenphysik, die sich mit einigen der kleinsten Dinge im Universum befasst, die dem Menschen bekannt sind: subatomare Teilchen kleiner als Atome. Während beide Theorien wertvolle Erkenntnisse bieten, gibt es erhebliche Unstimmigkeiten zwischen den vorhergesagten Gleichungen der Quantenphysik und dem, was durch die allgemeine Relativität vorhergesagt und gesehen wird, obwohl beide Theorien korrekt sind. Dies impliziert, dass es zu diesem Zeitpunkt keine Möglichkeit gibt, sie alle zu einer einzigen umfassenden einheitlichen Theorie von allem zu kombinieren.

Es gibt ein Problem bei der Kombination der beiden Theorien, da viele der in der Quantenphysik verwendeten Gleichungen zu scheinbar unmöglichen unendlichen Werten führen, was es schwierig macht, die beiden Theorien zu kombinieren. Berücksichtigen Sie die Tatsache, dass die Gleichungen der Raumzeit vorhersagen, dass die Kurve der Raumzeit endlos ist, was durch Beobachtungen als falsch erwiesen wurde. Wissenschaftler werden Versuche unternommen, andere Unendlichkeiten in die Gleichung aufzunehmen, um diese Unendlichkeiten zu stornieren. Es ist bedauerlich, dass dies die Genauigkeit einschränkt, mit der Wissenschaftler die Zukunft prognostizieren können. Es folgt als Folge, dass es notwendig ist, die Ereignisse selbst einzubeziehen und die Gleichungen zu ändern, um sie zu passen! In einem zweiten, verwandten Problem schlägt die Quantentheorie vor, dass der gesamte leere Raum im Kosmos aus virtuellen Partikeln und Antipartikeln besteht, was nicht mit der Realität widerspricht.

Das Vorhandensein dieser virtuellen Paarungen hingegen schafft Probleme für die allgemeine Relativitätstheorie. Dies liegt an der Tatsache, dass der Kosmos eine unbegrenzte Menge an leerem Raum hat und daher die Energie dieser Paarungen unendlich viel Energie haben müsste. Dies ist problematisch, da Einsteins berühmte Gleichung E = MC2 impliziert, dass die Masse eines Gegenstands seiner Energie entspricht, was eine falsche Annahme ist. Infolgedessen würde die unbegrenzte Energie dieser virtuellen Partikel implizieren, dass sie ebenfalls eine endlose Masse besitzen würden. Wenn es unbegrenzte Masse gäbe, würde das gesamte Universum unter der starken Gravitationsanziehung der Sonne zusammenbrechen, was zur Bildung eines einzelnen schwarzen Lochs führt.

Zusammenfassung am Ende

Viele Menschen werden von der Physik ausgeschaltet, weil sie es als ein unzugängliches Reich langer Gleichungen und komplizierter Ideen ansehen. Dies ist die primäre Botschaft, die durch diese Notizen übermittelt wird: Dies ist bis zu einem gewissen Grad, aber nicht vollständig. Die Komplexität der Physik sollte jedoch nicht diejenigen von uns abschrecken, die keine Spezialisten davon sind, zu verstehen, wie und warum das Universum funktioniert. Es gibt viele Regeln und Vorschriften, um uns zu helfen, die Geheimnisse unserer Welt und unseres Platzes darin zu verstehen. Regeln und Regeln, die für die Mehrheit von uns verständlich sind. Und sobald wir ihre Bedeutung erfassen, können wir die Welt auf eine andere Art und Weise betrachten.

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Geschrieben von BrookPad Team basierend auf einer kurzen Zeit der Zeit von Stephen Hawking