32 relatívne zvláštne fakty o fyzike

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

"Predstavivosť je dôležitejšia ako vedomosť. Pre znalosti je obmedzená, zatiaľ čo predstavivosť zahŕňa celý svet, stimuluje pokrok a rodí vývoj. "- Albert Einstein.

Vesmír je bláznivé miesto. Naučili sme sa niečo o tom, že je to tajomná povaha, ale máme ešte dlhú cestu! Tu je 32 našich obľúbených faktov o fyzike.

32. Rýchlosť času.

Ak ste cestovali rýchlosťou svetla, čas by sa zastavil.

Podľa Einsteinovej teórie špeciálnej relatívnosti, čím rýchlejšie idete, pomalší čas prechádza pre vás v porovnaní s vašim okolím. Vážne - ak sa zotrváte vo Ferrari na hodinu, budete mať stále veku - tak trochu menej, ako keby ste práve chladiť doma na počítači. Extra nanosekundy, ktoré sa vám dostanú, nemusia stáť za cenu plynu, ale hej, je to voľba.

Teraz, predtým, než začnete obkľúčiť rýchlo-nesmrteľný režim, všimnite si, že pohybovanie sa rýchlosťou svetla nie je v skutočnosti možné, pokiaľ nebudete stvorení zo svetla. Technicky povedané, pohybovanie sa tak rýchlo by si vyžiadalo nekonečné množstvo energie (a úprimne povedané ani to, že Chihuahua má toľko energie).

31. Spot, že hviezda.

Naše slnko ohýba svetlo. Ovplyvnená gravitáciou nie je dráha svetla úplne rovná. Takže ak lúč svetla zo vzdialenej hviezdy prechádza blízko nášho slnka, skutočne sa o to trochu ohne. Účinok na pozorovateľa, ako je nás - je, že vidíme hviezdy na rôznych miestach, než sú skutočne umiestnené.

30. Kde sa ukrýva maso?

Množstvo celkovej hmotnosti vo vesmíre je oveľa väčšie ako hmotnosť, ktorú môžeme skutočne zodpovedať. Fyzici vyvinuli vysvetlenie a vedúcou teóriou práve teraz je to, že temná hmota - tajomná látka, ktorá nevydáva žiadne svetlo - zodpovedá za chýbajúcu hmotu. Temná hmota a tmavá energia predstavujú približne 95% hmotnosti vo vesmíre.

29. Pochopenie kozmickej expanzie.

Tu je to, kde sa veci trochu trippy. Predtým ako bola televízna show, teória Veľkého tresku bola dôležitým vysvetlením pôvodu nášho vesmíru. V podstate sa vesmír začal ako výbuch. Trosky (planéty, hviezdy, atď.) Sa vrhol vo všetkých smeroch, poháňaný obrovskou energiou výbuchu. Pretože všetky tieto trosky sú také ťažké, očakávame, že sa táto explózia po chvíli spomalí.

Tu je úlovok: vôbec sa neznížil. V skutočnosti sa vesmír časom rozširuje. To je blázon, akoby ste hodili baseball, ktorý sa stále rýchlejší a rýchlejší, nikdy nepadol späť na zem. Prevažujúcim vysvetlením je to, že sila vyvinutá temnou hmotou a energiou poháňa kozmickú expanziu.

28. Toľko atómov vodíka.

Najbohatším atómom vo vesmíre je atóm vodíka. Takmer 74% atómov v galaxii Mliečnej dráhy sú atómy vodíka.

27. Povedz, čo teraz?

Elektróny sa správajú inak, keď sú pozorované. To je pravda, samotný akt pozorovania môže úplne zmeniť výsledok udalosti! V známej skúške Double Slit, výskumy dokázali, že kamera pozoruje elektróny, ktoré pôsobia ako častice. Keď sa však na sledovanie elektrónov nepoužíva žiadne zariadenie, pôsobia súčasne ako vlny a častice. Existuje obrovský nesúhlas a nedostatok istoty, prečo k tomu dôjde.

26. Perie vs bowlingová lopta.

Všetky objekty spadajú na rovnakú rýchlosť. Bolo by vám odpustené za predpokladu, že ťažšie predmety padajú rýchlejšie ako ľahšie - to znie ako zdravý rozum a navyše, bowlingová loptička klesá rýchlejšie ako perie. Ale naozaj gravitačná sila ťahá predmety smerom k stredu zeme presne rovnakou rýchlosťou. Je to odpor vzduchu, ktorý spôsobuje pomalší let peria. To znamená, že ak ste zopakovali pokus o perie vs. bowlingový loptičku na Mesiaci (ktorý nemá žiadnu atmosféru), narazili by na zem v rovnakom čase.

25. Prázdny priestor.

Všetka záležitosť, ktorá tvorí ľudskú rasu, sa môže hodiť do kocky cukru. Atómy sú 99, 9999999999999 percent prázdneho priestoru.

24. Viacfarebné diery?

Čierne diery nie sú čierne

Sú veľmi tmavé, určite, ale nie sú čierne. Mierne svietia a rozptýlia svetlo v celom spektre vrátane viditeľného svetla.

Toto žiarenie sa nazýva "Hawkingové žiarenie" po tom, ako bývalý Lucasian profesor matematiky na univerzite v Cambridge Stephen Hawking, ktorý prvýkrát navrhol svoju existenciu. Pretože čierne diery neustále vylučujú toto žiarenie, a preto strácajú hmotnosť, nakoniec sa vyparia, ak nemajú iný zdroj energie na ich udržanie.

23. Usain Bolt, najťažší muž na svete?

Čím rýchlejšie sa pohybujete, tým ťažšie sa dostanete. Je to však zanedbateľné pri ľudských rýchlostiach - Usain Bolt nie je pri jazde ťažšie, než keď je ešte stále - ale akonáhle dosiahnete značnú časť rýchlosti svetla, vaša hmotnosť rýchlo rastie.

22. Som už na mojej ideálnej váhe … na Mesiaci.

Hmotnosť (gravitačná sila) klesá pri pohybe od zeme.

21. Vezmite si to, astronauti!

Niektoré horské dráhy sú známe tým, že zahŕňajú g-sily v rozmedzí od 4 do 6 g. Astronauti zvyčajne zažívajú maximálnu g-silu okolo 3gs počas raketového štartu.

20. Hmotnosť je kráľom.

Závažnosť udržuje Zem a ostatné planéty v našej slnečnej sústave na obežnej dráhe okolo Slnka. Takisto udržuje Mesiac na obežnej dráhe okolo Zeme.

19. Obojženie v priamke.

Planéty v skutočnosti nechodia v kruhovom pohybe. Orbita slnka, pretože priestor-čas sám je ohnutý. Je to preto, že v určitom zmysle gravitácia skutočne ohýba štruktúru vesmíru.

18. Sladká rovnováha.

Slnko a planéty zostávajú približne rovnako vzdialené a sú na zhruba rovnakých miestach niekoľko miliárd rokov. Planéty v súčasnosti ležia v perfektnej rovnováhe, ktorá vedie k tomu, že každá planéta sa pohybuje dostatočne rýchlo, aby sa nedala priblížiť k Slnku, ale nie príliš rýchlo, že sa odkloní od Slnka a spúšťa slnečnú sústavu.

17. Ak sa Saturn vydal na plávanie …

Saturn by sa vznášal, ak by si ho vložil do vody. Technicky je to pravda, pretože Saturn, ktorý sa skladá väčšinou z plynu, je oveľa menej hustý ako voda. Avšak nájdenie dostatočne veľkého množstva vody môže byť výzvou … A samozrejme, samotná planéta nemusí byť najlepším plaveľom. Väčšina fyzikov súhlasí s tým, že Saturn sa rozpadne veľmi rýchlo, ak ho niekedy zaplní do tohto ešte predtým objaveného kolosálneho bazénu.

16. Roztomilé kvarky.

Hoci atómy sú najmenšou jednotkou prvku, pozostávajú z ešte troch častíc nazývaných kvarky a leptóny. Elektrón je leptón. Protóny a neutróny pozostávajú z troch kvarkov.

15. V Bohu dôverujeme …

Fyzika sa často stretávala s náboženskými názormi a mnohí renomovaní fyzici zaujali silné postoje.

"Úloha, ktorú zohráva čas na začiatku vesmíru, je podľa môjho názoru konečným kľúčom k odstráneniu potreby veľkého dizajnéra a odhaľovania toho, ako sa vesmír sám vytvoril. … Samotný čas sa musí zastaviť. Nemôžete sa dostať do doby pred veľkým treskom, pretože pred veľkým treskom nebol čas. Nakoniec sme našli niečo, čo nemá príčinu, pretože nebol čas na príčinu, aby existoval. Pre mňa to znamená, že neexistuje možnosť tvorcu, pretože neexistuje čas na to, aby tvorca existoval. Od samotného času sa začal v čase Veľkého tresku, bola to udalosť, ktorú nemohli spôsobiť ani vytvoriť nikto alebo niečo. … Keď sa ma ľudia pýtajú, či Boh vytvoril vesmír, povedal im, že samotná otázka nemá zmysel. Čas pred Veľkým treskom neexistoval, takže Boh nemá čas na vytvorenie vesmíru. Je to ako žiadať o smerovanie na okraj Zeme. Zem je sféra. Nemá hranicu, takže hľadanie je to zbytočné cvičenie. "- Stephen Hawking

14. Rocket power!

V rakete sa spaľuje palivo v spaľovacej komore na výrobu horkých plynov. Plyn expanduje a prúdi dozadu z rakety. Sila, ktorá vystupuje dozadu, vytvára v opačnom smere reakčnú silu nazývanú ťah, ktorá poháňa rakety dopredu.

13. Veľkí duchovia sa vždy stretli s násilnou opozíciou …

Robert Goddard vypálil prvú raketu kvapalných palív v roku 1926. Bol zosmiešnený, keď povedal, že raketová technológia môže byť použitá na lietanie na Mesiac. To mu prinieslo prezývku "Moony Goddard" a vyhýbal sa publicite po zvyšok svojho života.

12. Myslím, že to mám, ale nie som si istý.

Princíp neistoty alebo princíp neistoty Heisenberga je jedným z najznámejších a nepochopených myšlienok vo fyzike. Uvádza sa, že poloha a hybnosť častice nemožno súčasne merať s vysokou presnosťou. Z laikovho hľadiska to znamená, že v prírode existuje rozmazanosť, základná hranica toho, čo vieme o správaní častíc a teda o prírode. Tento radikálny princíp spôsobil, že mnoho fyzikov zmenilo svoj cieľ. Mnoho fyzikov uznáva, že cieľom modernej fyziky už nie je úplne pochopiť podstatu vesmíru, ale skôr chápať ju v medziach princípu neistoty.

11. Je to všetko o zrýchlení.

Praktické vesmírne rakety alebo raketové vozidlá pozostávajú z niekoľkých raketových jednotiek spojených dohromady. Toto usporiadanie sa nazýva kroková raketa. Princíp za krokovými raketami spočíva v tom, že každá raketová jednotka alebo javisko sa na chvíľu ohrieva a potom odpadne, keď sa palivo používa. To robí raketu ľahší a umožňuje rýchlejšie zrýchlenie.

10. Bang!

Ak ste na Zemi umiestnili jadrovú časť jadra Slnka, zomriete z neho vo vzdialenosti 145 km. Prečo? V podstate obsahuje zbytočnú tonu energie a vybuchne ako vyčerpávajúca jadrová bomba.

9. Môže veda vysvetliť lásku?

Zatiaľ čo Einstein zostal neochvejný, že vesmír by mohol byť vysvetlený v plnom rozsahu, bol tiež mužom sentimentu, ktorý niekedy uprednostňoval humanistické vysvetlenia nad vedeckými. Kedysi povedal: "Nie, tento trik nebude fungovať … Ako si na zemi niekedy vysvetlíte z hľadiska chémie a fyziky taký dôležitý biologický fenomén ako prvá láska?"

8. Tak veľa priestoru na aktivity!

Priestor nie je úplné vákuum. Na jeden kubický meter priestoru je asi 3 atómy. Obrovské podhodnotenie storočia: to nie je veľa.

Aby sme to uviedli do pohľadu, na hladine mora je približne 2, 5 x 10 ^ 25 molekúl vzduchu v kubickom metre vzduchu. To je 250 000 000 000 000 000 000 000 000 000 atómov.

7. Prepáčte, Chuck.

Neutrónové hviezdy sú tak husté, že ich čajová lyžička by sa rovnala hmotnosti celkovej populácie Zeme. V skutočnosti vedci súhlasia s tým, že ani Chuck Norris nedokázal stlačiť neutronovú hviezdu.

6. Dizzy hviezdy.

Neutrónové hviezdy sú najrýchlejšími spinningovými objektmi známymi vo vesmíre. Pulzary sú zvláštnym typom neutronovej hviezdy, ktorá vyžaruje lúč žiarenia, ktorý možno pozorovať ako pulz svetla. Rýchlosť tohto impulzu umožňuje astronómom meranie rotácie. Najrýchlejším známym pulzarom je PSR J1748-2446ad, ktorý sa otáča na viac ako 70 000 kilometroch za sekundu.

5. Vytváranie singularít.

Umierajúce hviezdy vytvárajú čierne diery.

Ako dobrý starý chlap, naše slnko tiše ukončí svoj život. Keď sa vyčerpá jadrové palivo, pomaly sa stráca na bielom trpaslíkovi. To nie je prípad väčších hviezd. Povedzme, že máte hviezdu, ktorá je asi 20 krát väčšia ako Slnko. Keď toto monštrum vyčerpá palivo, gravitácia násilne zaplaví a zhroutí jadro a ostatné vrstvy sa dostanú do priestoru. Toto sa nazýva supernova. Zvyšné jadro sa zrúti do singularity - miesta nekonečnej hustoty a takmer žiadneho objemu. To je iný názov pre čiernu dieru.

4. Vysoká chvála.

Pri použití princípu rovnocennosti je Einstein mužom, ktorý objavil relativitu. Tu je to, čo Stephen Hawking musel povedať o svojej práci:

"Einsteinovo používanie rovnocennosti zotrvačnej a gravitačnej sily, aby odvodilo svoj princíp ekvivalencie a nakoniec celú všeobecnú relativitu, predstavuje neúprosný pochod logického uvažovania, ktorý je nepopierateľný v dejinách ľudského myslenia."

To je veľká chvála od jedného inteligentného chlapca k druhému!

3. Nekončiaca cesta.

Naša snaha o poznanie sa čoskoro nekončí. Vysvetľovanie podstaty vesmíru nie je ľahké. Bill Bryon, autor krátkej histórie takmer všetkého povedal toto na tému: "Fyzika je naozaj nič viac než hľadanie konečnej jednoduchosti, ale zatiaľ všetko, čo máme, je nejaký elegantný neporiadok."

2. Trvalý pohyb.

Newtonov prvý zákon o pohybe vysvetľuje, ako zotrvačnosť ovplyvňuje pohybujúce sa a nepohyblivé objekty, musia zostať v kľude alebo sa pohybujú konštantnou rýchlosťou v priamom smere, pokiaľ nezačne pôsobiť nevyváženou silou.

1. Vezmite si to, Heisenberg!

Jeden z najznámejších citátov Alberta Einsteina je: "Boh nehraje kocky." Niekoľko citátov bolo tak radikálne nepochopené. Mnoho ľudí predpokladalo, že Einstein sa odvoláva na osobného alebo náboženského boha. Nebol.

Plná citácia je vlastne "Boh nehraje kocky s vesmírom." Toto bolo Einsteinovo vyvrátenie Princípu neistoty Heisenberg, ktorý Einstein neústupne odmietol. Veril, že tam musia existovať základné zákony prírody, ktoré by mohli definovať častice a umožniť vypočítať ich rýchlosť aj polohu.

Neexistuje žiadny dôkaz o tom, aký zákon Einstein dúfal, a všetky experimentálne dôkazy naznačujú, že kvantová mechanika je skutočná. Avšak kvantová mechanika (oblasť, kde je princíp neurčitosti kráľom), nezodpovedá iným všeobecne výnimočným teóriám, ako je Einsteinova špeciálna a všeobecná teória relativity. Kvantová mechanika môže byť podložená dôkazmi, ale zostáva úplným tajomstvom toho, ako to zapadá do zvyšku fyziky.