Una breve storia di tempo di Stephen Hawking

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Dal big bang ai buchi neri

Una breve storia di tempo di Stephen Hawking

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Qual è l'argomento del libro una breve storia del tempo?

Dare un'occhiata sia alla storia della teoria scientifica sia ai concetti che modellano la nostra attuale conoscenza del mondo, A Brief History of Time (1988) è un must per chiunque sia interessato alla storia della scienza. In questo libro, Hawking fornisce un riassunto conciso sia della storia dell'universo che della complicata fisica che lo sta sostenendo, tutti presentati in un modo che persino i lettori che vengono esposti a questi concetti per la prima volta possono comprendere.

Chi è che legge il libro una breve storia di tempo?

  • Chiunque sia curioso delle origini del cosmo, chiunque sia curioso di sapere cosa sia la fisica quantistica e chiunque sia interessato a come funzionano i buchi neri

Qual è il background di Stephen Hawking?

Il dottorato in fisica e cosmologia teorici, Stephen Hawking (1942-2018) era un fisico teorico, cosmologo e autrice che è meglio conosciuto per il suo lavoro sulle radiazioni di Hawking e sui teoremi di Penrose-Hawking. Tra il 1979 e il 2009, Hawking ha tenuto la cattedra di matematica lucasiana all'Università di Cambridge, dove gli è stata anche assegnata la medaglia presidenziale della libertà. Era anche un membro onorario della Royal Society of Arts e membro permanente della Pontificia Academy of Sciences.

Cosa c'è esattamente dentro per me? Scopri i misteri dell'universo.

Vedere il cielo pieno di stelle di notte è uno dei luoghi più visivamente sbalorditivi e stimolanti sul pianeta. C'è qualcosa nel scintillio dell'universo che ci chiede di prendere un momento e considerare alcuni dei misteri più profondi dell'universo. Una breve storia di tempo contribuirà all'illuminazione di questi misteri rivelando i principi che governano il cosmo. Poiché è scritto in termini comprensibili, aiuterà anche coloro che non sono scientificamente inclini a capire perché esiste il cosmo, come è diventato e come sarà il futuro. Imparerai anche a fenomeni strani come come buchi neri, che sono una specie di vuoto che attira tutto (o quasi tutto) verso di loro. Ancora più importante, imparerai i misteri del tempo stesso, poiché queste note offrono le risposte a domande come "quanto velocemente è il tempo di passare?" Oltre a "Come facciamo a sapere che sta andando avanti?"

Con certezza, non guarderai mai più il cielo notturno allo stesso modo dopo aver ascoltato questi pezzi di letteratura.

Sviluppare teorie basate su ciò che hai visto in passato può aiutarti a prevedere il futuro.

La probabilità è che hai sentito parlare della teoria della gravità o della teoria della relatività. Ma hai mai preso un momento per considerare cosa intendiamo effettivamente quando parliamo di idee e concetti? Per dirla semplicemente, una teoria è un modello che spiega correttamente enormi raggruppamenti di dati nel senso più fondamentale. Le osservazioni scientifiche, come quelle fatte negli esperimenti, vengono raccolte e analizzate dagli scienziati, che quindi utilizzano le informazioni per creare ipotesi su come e perché si verificano gli eventi. Esempi includono l'idea di gravità, che è stata istituita da Isaac Newton dopo aver studiato una varietà di eventi che vanno dalle mele che cadono dagli alberi al movimento dei pianeti. È stata sviluppata una teoria della gravità usando le prove raccolte dal ricercatore. Le teorie offrono due vantaggi significativi: prima di tutto, hanno permesso agli scienziati di fare previsioni precise sul corso degli eventi in futuro.

Ad esempio, la teoria della gravità di Newton ha permesso agli scienziati di anticipare i movimenti futuri di oggetti come i pianeti. Se vuoi sapere, ad esempio, dove Marte sarà tra sei mesi, è possibile utilizzare la teoria della gravità per prevedere la posizione con precisione individuale. In secondo luogo, le teorie sono sempre spogliabili, il che significa che possono essere riviste se vengono scoperte nuove prove che contraddicono la teoria in questione. Ad esempio, le persone pensavano che la Terra fosse il centro dell'universo e che tutto il resto circondava. Come risultato della sua scoperta che le lune di Giove orbitavano in orbita in orbita al pianeta, Galileo fu in grado di dimostrare che non tutto ciò che ruotava davvero intorno alla Terra. Di conseguenza, non importa quanto sia solida una teoria al momento della sua formulazione, una singola osservazione futura può sempre renderla errata. Di conseguenza, le idee non possono mai essere vere e la scienza è un processo che cambia continuamente.

Un cambiamento nel modo in cui pensiamo a come si muovevano le cose nel 1600, grazie a Isaac Newton.

Prima di Isaac Newton, si credeva che la condizione naturale di un oggetto fosse di piena calma. Ciò implica che se non ci fosse una forza esterna che agisce sull'oggetto, rimarrebbe completamente immobile. Newton, nel 1600, dimostrava in modo conclusivo che questa nozione di lunga data non era corretta. Una nuova ipotesi è stata presentata al suo posto, secondo il quale tutto nel cosmo, piuttosto che essere statico, era sempre in movimento. Newton giunse a questa conclusione a causa della sua scoperta che i pianeti e le stelle nel cosmo si muovevano continuamente nella loro relazione reciproca. Esempi includono il fatto che la Terra ruota continuamente attorno al sole e che l'intero sistema solare sta ruotando attorno alla galassia. Di conseguenza, nulla è mai davvero immobile. Newton ha ideato tre leggi del moto per spiegare il movimento di tutte le cose nell'universo:

Tutti gli oggetti continueranno a percorrere in un percorso diretto se non sono agiti da un'altra forza, secondo la prima delle leggi del movimento di Newton. Ciò è stato dimostrato da Galileo in un esperimento in cui ha rotolato le palle giù da una collina per illustrare il suo punto. Rotolarono su un sentiero dritto poiché non c'era altra forza che agì oltre a gravità. In particolare, la seconda legge di Newton afferma che un oggetto accelererà a un ritmo proporzionato alla forza esercitata su di esso. Considera il seguente esempio: un veicolo con un motore più potente accelererà più rapidamente di un veicolo con un motore meno potente. Questa regola afferma anche che maggiore è la massa di un corpo, meno effetto una forza ha sul suo movimento e viceversa. Un veicolo più grande richiederà più tempo per accelerare rispetto a un veicolo più leggero se due veicoli hanno lo stesso motore.

La gravità è descritta dalla terza legge di Newton. Afferma che tutti i corpi nell'universo sono attratti l'uno dall'altro da una forza proporzionale alla massa degli oggetti attratti. Ciò implica che se raddoppi la massa di un oggetto, la forza che agisce su di esso sarà due volte più potente. Se raddoppi la massa di un oggetto e acugo la massa di un altro, la forza sarà sei volte più forte.

Il fatto che la velocità della luce sia costante dimostra che non è sempre possibile misurare la velocità di qualcosa in relazione alla velocità di un altro.

Dopo aver visto come la teoria di Newton ha allontanato il riposo assoluto e lo ha sostituito con l'idea che il movimento di un oggetto sia relativo al movimento di qualcos'altro, possiamo vedere come è ancora in uso oggi. Tuttavia, la teoria ha anche indicato che la velocità relativa di un oggetto è importante. Considera il seguente scenario: sei seduto su un treno che viaggia a 100 miglia all'ora e leggendo un libro. Sono curioso di sapere quanto velocemente stai viaggiando. Secondo un testimone che sta guardando il treno, stai viaggiando a 100 miglia all'ora. Tuttavia, in relazione al libro che stai leggendo, la tua velocità è di 0 miglia all'ora. Di conseguenza, la velocità viene misurata in relazione a un altro elemento. Tuttavia, è stato scoperto un difetto significativo nella teoria di Newton: la velocità della luce.

La velocità della luce è costante, non relativa e non può essere misurata. Si muove a una velocità costante di 186.000 miglia al secondo. Qualunque altra cosa si muova a una velocità più veloce della luce, la velocità della luce rimarrà costante a prescindere. Ad esempio, se un treno che viaggiava a 100 miglia all'ora si avvicinasse a un raggio di luce, la velocità della luce sarebbe di 186.000 miglia al secondo, secondo la formula. Tuttavia, anche se quel treno si fermava a un segnale rosso, il raggio di luce sarebbe comunque viaggiato a 186.000 miglia al secondo. Non fa differenza chi sta guardando la luce o quanto velocemente si muovono; La velocità della luce rimarrà sempre costante. L'ipotesi di Newton è messa a repentaglio a causa di questa scoperta. Quando qualcosa si muove, come può la velocità dell'oggetto rimanere costante indipendente dallo stato dell'osservatore? Fortunatamente, la soluzione fu trovata all'inizio del ventesimo secolo, quando Albert Einstein propose la sua teoria generale della relatività.

Secondo la teoria della relatività, il tempo stesso non è una quantità fissa.

Il fatto che la velocità della luce rimanga costante era un problema per la teoria di Newton poiché ha dimostrato che la velocità non è necessariamente relativa. Di conseguenza, gli scienziati hanno bisogno di un modello aggiornato che tenga conto della velocità della luce. La teoria della relatività, creata da Albert Einstein, è un esempio di tale teoria. Secondo la teoria della relatività, le regole della scienza si applicano ugualmente a tutti gli osservatori che sono liberi di muoversi. Ciò implica che, indipendentemente dal ritmo a cui qualcuno sta viaggiando, sperimenteranno sempre la stessa velocità di luce. Sebbene questo sembri abbastanza semplice a prima vista, una delle sue proposizioni fondamentali è davvero estremamente difficile da capire per molte persone: l'idea che il tempo sia relativo è una delle più difficili da capire.

A causa del fatto che la luce non varia di velocità se vista dagli osservatori che viaggiano a varie velocità, i testimoni che viaggiano a velocità diverse rispetto all'altra stimerebbero effettivamente tempi diversi per lo stesso evento. Considera il seguente scenario: un lampo di luce viene inviato a due testimoni, uno dei quali si sta muovendo verso la luce e l'altro che viaggia a una velocità più rapida nella direzione opposta della luce. Entrambi gli spettatori sperimenterebbero la stessa velocità di luce, nonostante si stiano muovendo a velocità molto diverse e in direzioni opposte. Ciò implicherebbe che entrambi vedono l'evento Flash come se si verificasse in un momento diverso dall'altro, il che è incredibile. Ciò è dovuto al fatto che il tempo è definito dalla distanza che qualcosa è andato diviso per la velocità con cui si è mosso. Sebbene la velocità della luce sia la stessa per entrambi gli spettatori, a causa della differenza di distanza, il tempo è relativo a ciascun osservatore in questo caso.

Se entrambi i testimoni fossero dotati di orologi per registrare il momento in cui è stato prodotto l'impulso di luce, sarebbero stati in grado di certificare due tempi distinti per lo stesso evento. Allora, chi è corretto? In nessuna delle opinioni degli osservatori; Il tempo è relativo e unico per ciascuna delle loro prospettive!

Poiché è impossibile ottenere misurazioni precise delle particelle, gli scienziati si basano su un concetto noto come stato quantico per fare previsioni.

Tutto nell'universo è costituito da particelle come elettroni e fotoni. Gli scienziati cercano di misurarli e analizzare la loro velocità per capire di più sul cosmo e sui suoi abitanti. Quando cerchi di esaminare le particelle, tuttavia, vedrai che si comportano in modo insolito. Stranamente, più precisamente si tenta di misurare la posizione di una particella, più è incerta la sua velocità; Al contrario, più precisamente si tenta di misurare la sua velocità, meno è definita la sua posizione. Il principio di incertezza è il nome dato a questi fenomeni, originariamente identificati negli anni '20. Una conseguenza del principio di incertezza fu che gli scienziati furono costretti a trovare altri metodi per guardare le particelle, portandoli invece a iniziare a guardare lo stato quantico di una particella. Lo stato quantico di una particella è una combinazione di diverse probabili posizioni potenziali e velocità della particella.

Poiché gli scienziati non sono in grado di determinare la posizione o la velocità precisa di una particella, devono considerare i numerosi luoghi e le velocità possibili che le particelle possono occupare. I ricercatori monitorano ogni possibile posizione in cui una particella potrebbe essere e quindi scelgono la più probabile tra loro mentre la particella viaggia in giro. Gli scienziati trattano le particelle come se fossero onde per aiutarle a determinare questo. Poiché una particella può trovarsi in una pletora di varie posizioni contemporaneamente, sembrano una sequenza di onde continue e oscillanti nel loro aspetto. Considera l'immagine di un pezzo di filo vibrante. Quando la stringa vibra, verrà e si immergerà attraverso una gamma di picchi e trogoli. Una particella agisce in modo simile, ma il suo potenziale percorso è composto da una sequenza di onde sovrapposte che si verificano contemporaneamente.

Osservare le particelle in questo modo aiuta gli scienziati a determinare dove è più probabile che una particella si trovi. Le posizioni delle particelle più probabili sono quelle in cui gli archi e i picchi sui numerosi onde coincidono tra loro, mentre le posizioni delle particelle meno probabili sono quelle in cui non lo fanno. Questo è indicato come interferenza e rivela quali posizioni e velocità sono molto probabilmente affinché l'onda di particelle segua il suo percorso.

La gravità è la conseguenza di grandi cose che piegano il tessuto dello spazio-tempo alla loro volontà.

Quando ti guardi intorno, stai visualizzando il mondo in tre dimensioni, il che significa che puoi caratterizzare ogni elemento per la sua altezza, larghezza e misurazioni di profondità. Resta il fatto che esiste una quarta dimensione, sebbene una che non possiamo vedere: tempo, che se combinato con le altre tre dimensioni forma un fenomeno noto come spazio-tempo. Gli scienziati utilizzano questo modello a quattro dimensioni dello spazio-tempo per spiegare gli eventi che si svolgono attraverso il cosmo. Nel contesto del tempo e dello spazio, un evento è tutto ciò che avviene in un certo momento. Di conseguenza, quando si determinano la posizione di un evento insieme alle coordinate tridimensionali, gli scienziati includono una quarta coordinata per rappresentare il tempo del verificarsi. Al fine di determinare la posizione di un evento, gli scienziati devono prendere in considerazione il tempo poiché la teoria della relatività afferma che il tempo è relativo. Pertanto, è un elemento essenziale per definire la natura di un particolare incidente.

La combinazione di spazio e tempo ha avuto un notevole effetto sulla nostra comprensione della gravità, che si è evoluta drasticamente di conseguenza. La gravità è la conseguenza di grandi oggetti che piegano il continuum spaziale, come descritto sopra. Quando una grande massa, come il nostro sole, le curve, ha l'effetto di alterare lo spazio-tempo. Considera il seguente scenario: considera il concetto di spazio-tempo come una coperta che viene distribuita e tenuta in aria. Se si inserisce un elemento al centro della coperta, la coperta si curverà e l'oggetto affonderà un po 'al centro della coperta. Questo è l'effetto che le cose enormi hanno sul tessuto dello spazio-tempo.

Altre cose seguiranno quindi queste curve nello spazio-tempo mentre si muovono attraverso lo spazio. Ciò è dovuto al fatto che un oggetto sceglie sempre il percorso più breve tra due posizioni, che è un'orbita circolare attorno a un oggetto più grande nell'universo. Se dai un'altra occhiata alla coperta, vedrai qualcosa. Mettere un grande oggetto come un'arancia sulla coperta e quindi tentare di far rotolare un oggetto più piccolo oltre lo porterà al marmo in seguito alla depressione lasciata dall'arancia. La gravità opera allo stesso modo!

In caso di morte di una stella con una grande massa, la stella crolla in una singolarità conosciuta come un buco nero.

Per generare calore e luce, le stelle hanno bisogno di enormi quantità di energia durante tutta la loro vita. Tuttavia, questa energia non dura indefinitamente; Alla fine, si esaurisce, causando morire la stella. Ciò che succede a una stella dopo che muore è determinato dalle dimensioni della stella. Quando un'enorme stella esaurisce le sue riserve di energia, si verifica qualcosa di straordinario: la formazione di un buco nero. Poiché il campo gravitazionale della maggior parte delle grandi stelle è così potente, può formarsi un buco nero. È possibile per la stella di utilizzare la sua energia per impedire a se stesso di collassare fintanto che è ancora vivo. Dopo aver esaurito l'energia, la stella non è più in grado di sfidare la gravità e il suo corpo disintegrante alla fine collassa su se stesso. Tutto viene attratto verso l'interno in una singolarità, che è un punto sferico infinitamente denso che non esiste in nessun altro posto nell'universo. Questa singolarità è definita un buco nero.

Lo spazio-tempo diventa così bruscamente a causa della gravità di un buco nero che persino la luce è piegata lungo il suo percorso. Non solo un buco nero attira tutto nelle sue vicinanze, ma impedisce anche a tutto ciò che attraversa un certo limite attorno a esso di fuga di nuovo: questo punto di non ritorno è noto come orizzonte eventi e nulla, nemmeno la luce, che viaggia Più veloce di ogni altra cosa nell'universo, può fuggire. L'orizzonte dell'evento di un buco nero è definito come il punto oltre il quale nulla può fuggire di nuovo. Questo pone una domanda interessante: poiché un buco nero assorbe la luce e tutto il resto che attraversa il suo orizzonte di eventi, come possiamo dire se sono davvero lì nell'universo? Gli astronomi cacciano i buchi neri osservando l'impatto gravitazionale che hanno sul cosmo e le radiografie emesse dalla loro interazione con le stelle in orbita.

Ad esempio, gli astronomi cercano stelle che circondano oggetti oscuri ed enormi che possono o meno essere buchi neri per saperne di più su di loro. Sono anche alla ricerca di raggi X e altre onde che vengono spesso generate dalla materia mentre viene trascinato e strappato da un buco nero. Una fonte ancora più misteriosa di radiazioni radio e infrarossi è stata scoperta nel nucleo della nostra galassia; Si pensa che questa fonte sia un buco nero supermassiccio.

I buchi neri producono radiazioni, che possono farli evaporare, causando in definitiva la loro morte.

L'attrazione gravitazionale di un buco nero è così potente che nemmeno la luce può sfuggirlo. È ovvio che nient'altro sarebbe in grado di sfuggire. Ti sbaglieresti, tuttavia. È un dato di fatto, i buchi neri devono emettere qualcosa per evitare di violare la seconda regola della termodinamica. Si afferma nella seconda regola universale della termodinamica che l'entropia, o la tendenza verso un maggiore disturbo, aumenta sempre. E quando l'entropia aumenta, anche la temperatura deve aumentare. Una buona illustrazione di questo è il modo in cui un pompiere brucia il rosso dopo essere stato messo in un incendio ed emette radiazioni sotto forma di calore. Secondo la seconda regola della termodinamica, poiché i buchi neri assorbono l'energia disordinata dal cosmo, l'entropia del buco nero dovrebbe aumentare a causa di ciò. E, a seguito dell'aumento dell'entropia, i buchi neri dovrebbero essere costretti a permettere al calore di fuggire.

Sebbene nulla possa sfuggire all'orizzonte di eventi di un buco nero, coppie virtuali di particelle e antiparticelle vicino all'orizzonte di eventi sono in grado di farlo perché la seconda legge della termodinamica è conservata in prossimità dell'orizzonte degli eventi. Le particelle che non possono essere osservate ma i cui impatti possono essere quantificati sono indicati come particelle virtuali. Uno dei membri della coppia ha energia positiva, mentre l'altro possiede energia caricata negativamente. A causa della forza dell'attrazione gravitazionale in un buco nero, una particella negativa può essere risucchiata nel buco nero e, nel fare ciò, fornire al suo partner di particelle con abbastanza energia per fuggire potenzialmente nel cosmo ed essere rilasciata come calore. È possibile che il buco nero emetta radiazioni in questo modo, permettendogli di obbedire alla seconda legge della termodinamica.

La quantità di radiazioni positive rilasciate è controbilanciata dalla quantità di radiazioni negative tirate nel buco nero dal buco nero. Questo afflusso interiore di particelle negative ha il potenziale per ridurre la massa del buco nero fino a quando alla fine evapora e muore. E, se la massa del buco nero è ridotta a un valore sufficientemente minimo, molto probabilmente terminerà in un'enorme esplosione finale equivalente a milioni di bombe H.

Nonostante il fatto che non possiamo esserne certi, ci sono indicazioni significative che il tempo continuerà a marciare.

Considera la possibilità che l'universo iniziò a ridursi e il tempo iniziò a fluire all'indietro. Come sarebbe essere lì? La possibilità esiste che gli orologi andranno indietro e il percorso della storia sarà invertito. Tuttavia, mentre gli scienziati non hanno completamente respinto la possibilità, tre indicazioni significative indicano che il tempo sta andando avanti esclusivamente. La freccia termodinamica del tempo è l'indicazione iniziale che il tempo passa da un punto in passato a un altro punto in futuro. Secondo la seconda legge della termodinamica, l'entropia - il disturbo di un sistema chiuso - tende a crescere con il passare del tempo in ogni sistema chiuso. Ciò implica che la propensione al disturbo alla crescita può essere usata per valutare il passare del tempo.

Nel caso di una tazza che cade accidentalmente da un tavolo e si rompe, l'ordine è stato interrotto e l'entropia è aumentata. Poiché una tazza in frantumi non si riunisce mai spontaneamente e ne migliorerà il suo ordine, possiamo concludere che il tempo sta solo andando avanti. La coppa in frantumi e la freccia termodinamica del tempo sono entrambi elementi del secondo indicatore del tempo in avanti, che è controllato dalla memoria ed è rappresentata anche dalla freccia psicologica del tempo. Quando potresti ricordare che la coppa è sul tavolo dopo che è stata rotta, non sarai in grado di "ricordare" la sua posizione futura sul pavimento mentre era ancora sul tavolo prima che fosse infranto. La terza indicazione, la freccia cosmologica del tempo, si riferisce all'espansione del cosmo e corrisponde alla nostra esperienza della freccia termodinamica del tempo e alla crescita della nostra conoscenza di esso. Ciò è dovuto al fatto che l'entropia aumenta man mano che il cosmo si espande.

Dopo aver raggiunto un certo punto nel tempo, il caos nel cosmo può far ridere l'universo, invertendo così la direzione del tempo nella freccia cosmica del tempo. Tuttavia, non ne saremmo consapevoli poiché le creature intelligenti possono vivere solo in un ambiente in cui il caos sta aumentando. La ragione di ciò è perché gli umani dipendono dal processo di entropia per convertire il nostro cibo in forma di energia utilizzabile. Per questo motivo, continueremo a percepire la freccia cosmica del tempo mentre andiamo avanti fintanto che siamo vivi.

Ci sono tre forze di base nel cosmo, oltre alla gravità. Questi sono: attrazione, attrazione e attrazione.

Ci sono forze particolari che operano nell'universo? La maggior parte delle persone avrà familiarità solo con una di queste forze: la gravità, che è la forza che attira le cose l'una contro l'altra e che si avverte nel modo in cui la gravità terrestre ci tira sulla sua superficie. La maggior parte delle persone, d'altra parte, non sono consapevoli del fatto che ci sono davvero altre tre forze che operano sulle particelle più piccole. Quando un magnete si aggrappa a un frigorifero o quando ricarichi il telefono cellulare, stai vivendo una forza elettromagnetica, che è la prima di queste forze. Ha un effetto su tutte le particelle cariche, tra cui elettroni e quark, nonché sulle loro cariche elettriche.

I magneti hanno pali nord e sud che possono attrarre o respingere altri magneti. Le particelle caricate positivamente attirano particelle negative e allontanano altre particelle positive e viceversa. La forza elettromagnetica è rappresentata dai poli nord e sud di un magnete. Questa forza è considerevolmente più forte della gravità e ha un'influenza molto maggiore a livello atomico rispetto alla gravità. Ad esempio, la forza elettromagnetica fa sì che un elettrone cerchi attorno al nucleo di un atomo in un movimento circolare. Il secondo tipo di forza nucleare è la debole forza nucleare, che opera su tutte le particelle che compongono la materia ed è responsabile della produzione di radioattività. Questa forza è definita "debole" perché le particelle che la trasportano possono esercitare solo la forza a breve distanza, guadagnando quindi il nome. A causa della crescente intensità della debole forza nucleare ad un'energia più elevata, alla fine supera quella della forza elettromagnetica.

È il terzo tipo di forza nucleare che contiene protoni e neutroni insieme nel nucleo di un atomo e nei quark più piccoli contenuti all'interno di protoni e neutroni insieme. La forte forza nucleare, in contrasto con la forza elettromagnetica e la forza nucleare debole, diventa più debole all'aumentare dell'energia della particella. Durante un periodo di energia molto elevata, indicata come una grande energia di unificazione, la forza elettromagnetica diventa più forte e la debole forza nucleare diventa più debole, mentre la forte forza nucleare diventa più debole. In quel momento, tutte e tre le forze raggiungono la stessa forza e si fondono per formare varie sfaccettature di una singola forza: una forza che potrebbe aver avuto una parte nella formazione dell'universo, secondo alcune teorie.

Nonostante il fatto che gli scienziati pensino che l'universo abbia iniziato con il Big Bang, non sono chiari delle circostanze precise di come ciò si è verificato.

The vast majority of scientists think that time started with the big bang - the instant when the universe transitioned from an endlessly dense state to a rapidly expanding entity that is still expanding today.... Although a variety of hypotheses have been suggested to explain how Potrebbe essersi verificata una così massiccia espansione dell'universo, gli scienziati sono ancora incerti su come si sia verificato il Big Bang. Il modello big bang caldo dell'origine dell'universo è l'ipotesi più generalmente accettata dell'origine dell'universo. Secondo questa ipotesi, il cosmo è iniziato con una dimensione di zero ed era infinitamente caldo e denso per cominciare. Durante il grande botto, si espanse e man mano che cresceva, la temperatura dell'universo cadde mentre il calore veniva disperso nell'universo. La maggior parte dei componenti che esistono oggi nell'universo si sono formati entro le prime ore di espansione cosmica.

A causa della gravità, mentre l'universo continuava ad espandersi, le aree più dense di materia in espansione iniziarono a ruotare, causando la formazione di galassie. Nuvole di gas idrogeno ed elio compressi all'interno di queste galassie di nuova formazione, causando l'espansione dell'universo. I loro atomi di scontro hanno innescato eventi di fusione nucleare, che hanno portato alla formazione di stelle. Negli anni successivi, mentre queste stelle perceero e implodevano, scatenarono enormi esplosioni stellari che espulsi ancora più elementi nel cosmo. Di conseguenza, sono state formate nuove stelle e pianeti dalle materie prime fornite dal Big Bang. Nonostante il fatto che questo sia il modello ampiamente riconosciuto del Big Bang e dell'inizio dei tempi, non è l'unico.

Il modello inflazionistico è un'altra opzione da considerare. Si propone in questo scenario che l'energia del primo cosmo era tremendamente grande che i punti di forza della forte forza nucleare, la debole forza nucleare e la forza elettromagnetica erano tutti uguali di intensità. Man mano che il cosmo cresceva di dimensioni, tuttavia, le tre forze iniziarono a variare in modo significativo nelle loro intensità relative. Un'enorme quantità di energia è stata rilasciata a seguito della separazione delle forze. Sarebbe risultato un effetto anti-gravitazionale, costringendo il cosmo ad espandersi rapidamente e ad un ritmo sempre crescente.

La relatività generale e la fisica quantistica non sono state in grado di essere riconciliati dai fisici.

Lo sviluppo di due idee principali è derivato dalla ricerca degli scienziati per comprendere meglio e spiegare il cosmo. Un concetto fondamentale in fisica è la relatività generale, che si occupa di un fenomeno molto grande nell'universo: la gravità. Uno dei rami più affascinanti della scienza è la fisica quantistica, che si occupa di alcune delle cose più piccole nell'universo conosciute dall'uomo: particelle subatomiche più piccole degli atomi. Mentre entrambe le teorie offrono preziose intuizioni, ci sono significative discrepanze tra ciò che è previsto dalle equazioni della fisica quantistica e ciò che è previsto e visto dalla relatività generale, nonostante il fatto che entrambe le teorie siano corrette. Ciò implica che, in questo momento, non c'è modo di combinarli tutti in un'unica teoria unificata completa di tutto.

C'è un problema con la combinazione delle due teorie poiché molte delle equazioni utilizzate nella fisica quantistica provocano valori infiniti apparentemente impossibili, il che rende difficile combinare le due teorie. Considera il fatto che le equazioni dello spazio-tempo prevedono che la curva dello spazio-tempo sia infinita, che è stata dimostrata errata dalle osservazioni. I tentativi vengono fatti dagli scienziati di aggiungere altri infinito all'equazione al fine di annullare questi infiniti. È un peccato che ciò limiti l'accuratezza con cui gli scienziati possono prevedere il futuro. Ne consegue di conseguenza che, piuttosto che utilizzare le equazioni di fisica quantistica per prevedere eventi, è necessario includere gli eventi stessi e modificare le equazioni per adattarli! In un secondo problema correlato, la teoria quantistica propone che tutto lo spazio vuoto nel cosmo sia costituito da coppie virtuali di particelle e antiparticelle, il che è incompatibile con la realtà.

La presenza di questi accoppiamenti virtuali, d'altra parte, crea problemi per la teoria della relatività generale. Ciò è dovuto al fatto che il cosmo ha una quantità illimitata di spazio vuoto e quindi l'energia di questi accoppiamenti dovrebbe avere una quantità infinita di energia. Ciò è problematico poiché la famosa equazione di Einstein E = MC2 implica che la massa di un oggetto è uguale alla sua energia, il che è un falso presupposto. Di conseguenza, l'energia illimitata di queste particelle virtuali implicherebbe che allo stesso modo possano possedere una massa infinita. Se ci fosse una massa illimitata, l'intero universo crollerebbe sotto la forte attrazione gravitazionale del sole, risultando nella formazione di un singolo buco nero.

Riepilogo alla fine

Molte persone sono disattivate dalla fisica perché lo vedono come un regno inaccessibile di lunghe equazioni e idee complicate. Questo è il messaggio principale trasmesso da queste note: questo è vero in una certa misura, ma non del tutto. Tuttavia, la complessità della fisica non dovrebbe dissuadere quelli di noi che non sono specialisti dalla comprensione di come e perché l'universo funzioni. Esistono molte regole e regolamenti per aiutarci nella nostra ricerca per comprendere i misteri del nostro mondo e il nostro posto al suo interno. Regole e regole comprensibili per la maggior parte di noi. E, una volta che abbiamo cogliere il loro significato, potremmo iniziare a vedere il mondo in un modo diverso.

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Scritto da BrookPad Squadra basata su una breve storia di tempo di Stephen Hawking



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