32 Относително специални факти за физиката

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 09:37

"Въображението е по-важно от знанието. Защото знанието е ограничено, докато въображението обхваща целия свят, стимулиращо прогреса, раждайки еволюцията. "- Алберт Айнщайн.

Вселената е лудо място. Научихме нещо или две за тайнствената си природа, но все още имаме много работа! Тук са 32 от нашите любими физика факти.

32. Скоростта на времето.

Ако пътувахте със скоростта на светлината, времето би спряло.

Според Айнщайновата теория на специалната относителност, колкото по-бързо вървиш, толкова по-бавно минава времето за теб в сравнение с обкръжението ти. Сериозно - ако се зареждате в един Ferrari за един час, вие ще сте навършили все по-малко, отколкото ако току-що сте охладени у дома на компютъра. Допълнителните наносекунди, които излизате от нея, може да не струват цената на газа, но ето, това е опция.

Сега, преди да се захванете с бърза схема, забележете, че движението със скоростта на светлината всъщност не е възможно, освен ако не се случи да бъде направено от светлина. Технически казано, придвижването по този начин ще изисква безкрайно количество енергия (и честно казано, дори и Чихуахуа няма толкова много енергия).

31. Направете тази звезда.

Нашето слънце огрява светлината. Засегнати от гравитацията, пътят на лъча светлина не е напълно прав. Така че ако лъч светлина от далечна звезда минава близо до нашето слънце, то всъщност ще се огъне леко около него. Ефектът върху наблюдател, подобен на нас, е, че виждаме звезди в различни места, отколкото всъщност се намират.

30. Къде се крие масата?

Количеството на общата маса във вселената е значително по-голямо от масата, която всъщност можем да обясним. Физиците разработиха обяснение за това, а водещата теория в момента е, че тъмната материя - мистериозно вещество, което не излъчва светлина - отразява липсващата маса. Тъмната материя и тъмната енергия представляват приблизително 95% от масата във Вселената.

29. Разбиране на космическата експанзия.

Ето къде нещата стават малко ужасни. Преди телевизионното шоу теорията за Големия взрив беше важно обяснение за произхода на нашата вселена. По същество вселената започна като експлозия. Отломки (планети, звезди и т.н.) бяха изхвърлени във всички посоки, задвижвани от огромната енергия на взрива. Тъй като всички тези отломки са толкова тежки, очакваме тази експлозия да се забави след известно време.

Ето го уловът: изобщо не се е забавил. Всъщност вселената се разраства по-бързо във времето. Това е лудост, сякаш сте хвърлили бейзбол, който продължаваше да се движи по-бързо и по-бързо, без да се връща на земята. Преобладаващото обяснение за това е, че силата, упражнявана от тъмната материя и енергия, задвижва космическото разширяване.

28. Толкова много водородни атоми.

Най-богатият атом във Вселената е водородният атом. Почти 74% от атомите в галактиката Млечен път са водородни атоми.

27. Кажи какво става сега?

Електроните се държат по различен начин, когато се наблюдават. Точно така, простото действие на наблюдението може напълно да промени резултата от дадено събитие! В прочутия експеримент с двойно раздробяване, изследванията показват, че когато една камера наблюдава електрони, те действат като частици. Въпреки това, когато не се използва оборудване за наблюдаване на електроните, те действат като вълни и частици едновременно. Има огромно несъгласие и липса на сигурност по отношение на причините за това.

26. Перо срещу топка за боулинг.

Всички обекти падат със същата скорост. Ще бъдете опростени, ако приемете, че по-тежките обекти падат по-бързо от по-леките - звучи като здрав разум и освен това топката за боулинг пада по-бързо от перо. Но наистина силата на гравитацията привлича обектите към центъра на земята точно със същата скорост. Това е съпротивление на въздуха, което обяснява по-бавния полет на перото. Това означава, че ако повторите експеримента с перото срещу боулинг на Луната (която няма атмосфера), те щяха да се ударят в земята точно в същото време.

25. Празно пространство.

Целият въпрос, който съставлява човешката раса, може да се побере в захарен куб. Атомите са 99, 9999999999999 процента празно пространство.

24. Многоцветни дупки?

Черните дупки не са черни

Те са много тъмни, сигурни, но те не са черни. Те леко блясък, излъчвайки светлина по целия спектър, включително и видима светлина.

Това излъчване се нарича "Хокинг радиация" след бившия Лукасиен професор по математика в университета в Кеймбридж Стивън Хокинг, който първо предложи съществуването си. Тъй като черни дупки непрекъснато отделят тази радиация и следователно губят маса, те в крайна сметка ще се изпарят, ако нямат друг източник на маса, за да ги поддържат.

23. Usain Bolt, най-тежкият човек в света?

Колкото по-бързо се движите, толкова по-тежка става. Това обаче е незначително при човешките скорости - Уизейн Болт не е забележимо по-тежък, когато се движи, отколкото когато още - но след като достигнете значителна част от скоростта на светлината, масата ви бързо се увеличава.

22. Вече съм на идеалното си тегло … на Луната.

Теглото (силата на тежестта) намалява, когато се отдалечавате от земята.

21. Вземете това, астронавтите!

Известно е, че някои ролкови подложки включват g-сили от около 4 до 6 g. Астронавтите обикновено изпитват максимална сила от около 3gs по време на ракетно изстрелване.

20. Масата е крал.

Тежестта държи Земята и другите планети в нашата Слънчева система в орбита около Слънцето. Също така държи Луната в орбита около Земята.

19. Орбити по права линия.

Планетите всъщност не пътуват кръгообразно. Те обикалят слънцето, защото самото пространство е огъната. Това е така, защото в известен смисъл гравитацията всъщност извива тъканта на Вселената.

18. Сладко равновесие.

Слънцето и планетите са разположени на приблизително еднакво разстояние помежду си и са били на приблизително едни и същи места в продължение на няколко милиарда години. Планетите в момента се намират в перфектен баланс, което води до всяка планета да се движи достатъчно бързо, за да не бъде изтеглена по-близо до Слънцето, но не толкова бързо, че се отдалечава от Слънцето и изстрелва слънчевата система.

17. Ако Сатурн отиде да плува …

Сатурн ще плава, ако го сложите във водата. Технически това е вярно, тъй като Сатурн, който се състои предимно от газ, е много по-малко гъст от водата. Въпреки това, намирането на достатъчно голям резервоар за вода може да бъде предизвикателство … И, разбира се, самата планета може да не е най-добрият плувец. Повечето физици са единодушни, че Сатурн ще се разпадне доста бързо, ако някога го потопят в този все още открит колосален басейн.

16. Сладко малко кварки.

Въпреки че атомите са най-малката единица на елемент, те се състоят от дори по-малки частици, наречени кварки и лептони. Електронът е лептон. Протоните и неутроните се състоят от по три кварки.

15. В Бога имаме доверие …

Физиката често се е сблъсквала с религиозни възгледи, а много известни физици са взели силни позиции.

"Ролята, която играе времето в началото на Вселената, вярвам, че е крайният ключ за премахване на нуждата от Велики Дизайнери и разкриване на това как Вселената се е създала. … Самото време трябва да спре. Не можеш да стигнеш до време преди големия взрив, защото нямаше време преди големия взрив. Най-накрая намерихме нещо, което няма причина, защото нямаше време да има причина да съществува. За мен това означава, че няма възможност за творец, защото няма време да има създател. Тъй като самото време започва в момента на Големия взрив, това е събитие, което не би могло да бъде причинено или създадено от никого или нещо такова. … Така че, когато хората ме питат дали бог е създал вселената, им казвам, че самият въпрос няма смисъл. Времето не съществува преди Големия взрив, така че няма време Бог да направи Вселената вътре. Това е като да поискате посоки до ръба на Земята. Земята е сфера. Тя няма край, така че търсенето е безполезно упражнение. "- Стивън Хокинг

14. Ракетна сила!

В ракета горивото се изгаря в горивната камера, за да се получи маса от горещи газове. Газът се разширява и изтича назад от ракетата. Силата, която тече по посока назад, създава реактивна сила в обратната посока, наречена тяга, която задвижва ракетата напред.

13. Големите духове винаги са срещали насилствена опозиция …

Робърт Годард изстреля първата ракета с течно гориво през 1926 г. Той беше осмиван, когато каза, че технологията на ракетите може да се използва за полет до Луната. Това му спечели прякора "Moony Goddard" и той избягва публичност до края на живота си.

12. Мисля, че го разбирам, но не съм сигурен.

Принципът на несигурност или Принципът на неопределеност на Хайзенберг е една от най-известните и неразбрани идеи във физиката. Той заявява, че положението и инерцията на частицата не могат да бъдат измервани едновременно с висока точност. От гледна точка на миряните това означава, че в природата има размита физика, фундаментална граница за това, което можем да знаем за поведението на частиците и следователно за природата. Този радикален принцип накара много физици да променят целта си. Много физици признават, че целта на съвременната физика вече не е да разбира изцяло естеството на вселената, а по-скоро да я разбере в рамките на принципа на неопределеността.

11. Става въпрос за ускоряване.

Практическите космически ракети или ракети носители се състоят от няколко ракетни единици, свързани помежду си. Това споразумение се нарича стъпална ракета. Принципът зад стъпалната ракета е, че всяко ракетно устройство или сцена пожар за известно време и след това пада, когато горивото е било използвано. Това прави ракетата по-лека и позволява да се ускорява по-бързо.

10. Бъдете!

Ако сте поставили на Земята част от сърцевината на Слънцето, ще умрете от стоящи на разстояние 145 километра от него. Защо? По принцип тя съдържа един тромав тон на енергия и ще се взриви като яростна ядрена бомба.

9. Може ли науката да обясни любовта?

Докато Айнщайн останал категоричен, че вселената може да бъде обяснена в своята цялост, той също беше човек на настроението, който понякога предпочиташе хуманистичните обяснения над науката. Веднъж казал: "Не, този трик няма да работи … Как по света ще обяснявате по важност за химията и физиката такъв биологичен феномен като първата любов?"

8. Толкова много място за дейности!

Пространството не е пълен вакуум. Има около 3 атома на кубичен метър пространство. Огромно занижаване на века: това не е много.

За да я изведем на перспектива, на морското равнище, има приблизително 2, 5 х 10 ^ 25 въздушни молекули в кубичен метър въздух. Това са 250 000 000 000 000 000 000 000 000 атома.

7. Съжалявам, Чък.

Неутронните звезди са толкова гъсти, че една чаена лъжичка от тях ще бъде равна на теглото на цялото население на Земята. Всъщност, учените са съгласни, че дори Чък Норис не можа да сложи натиска върху неутронна звезда.

6. Зловещи звезди.

Неутронните звезди са най-бързо въртящите се предмети, познати във Вселената. Пулсарите са специален тип неутронна звезда, която излъчва лъчи от радиация, които могат да се наблюдават като пулс на светлината. Скоростта на този импулс позволява на астрономите да измерват въртенето. Най-бързият въртящ се познат пулсар е запечатаният PSR J1748-2446ad, който се върти на над 70 000 километра в секунда.

5. Създаване на особености.

Умиращите звезди създават черни дупки.

Като добро стар човек, нашето Слънце ще прекрати живота си тихо. Когато ядреното гориво изгасне, бавно ще избледнее в бяло джудже. Това не е случаят с далеч по-масивните звезди. Да приемем, че имате звезда, която е около 20 пъти по-масивна от Слънцето. Когато това чудовище изчезне от горивото, гравитацията насилствено претоварва и срива сърцевината и другите слоеве се вкарват в пространството. Това се нарича супернова. Останалата част от ядрото се срива в особеност - място с безкрайно плътна маса и почти никакъв обем. Това е друго име за черна дупка.

4. Висока похвала.

Използвайки принципа на еквивалентност, Айнщайн е човекът, който е открил относителността. Ето какво каза Стивън Хокинг за работата си:

"Използването от Айнщайн на еквивалентността на инерциалната и гравитационната маса за извличане на принципа на еквивалентността и в крайна сметка на цялата относителна тежест означава безмилостна походка на логически разсъждения, несравнима с историята на човешкото мислене".

Това е висока оценка от един умен пич в друг!

3. Непрекъснатото пътуване.

Нашето търсене на знания няма да свърши скоро. Обяснението на природата на Вселената не е лесна задача. Бил Брайън, автор на "Кратка история на почти всичко", каза това по темата: "Физиката не е нищо повече от търсене на крайна простота, но досега всичко, което имаме, е нещо като елегантна бъркотия".

2. Вечно движение.

Първият закон за движение на Нютон обяснява как инертността засяга движещите се и недвижещи се обекти трябва да остане в покой или да се движи с постоянна скорост в права линия, освен ако не е действала от небалансирана сила.

1. Вземете това, Хайзенберг!

Един от най-известните цитати на Алберт Айнщайн е: "Бог не играе зарове". Малко цитати са толкова неразбрани. Много хора са възприели Айнщайн, че се позовава на личен или религиозен бог. Той не беше.

Целият цитат е всъщност "Бог не играе зарове с вселената". Това беше опровержение на Айнщайн към принципа на Неопределеността на Хайзенберг, който Айнщайн категорично отхвърли. Той вярваше, че трябва да има някои основни закони на природата, които да определят частиците и да направят възможно изчисляването на тяхната скорост и позиция.

Няма доказателства за закона, за който се надява Айнщайн, и всички експериментални доказателства показват, че квантовата механика е реална. Квантовата механика обаче (полето, където принципът на несигурността е цар) не се вписва в други широко изключени теории, като специалната и общата теория на относителността на Айнщайн. Квантовата механика може да бъде подкрепена от доказателства, но остава пълна мистерия за това как тя се вписва в останалата част от физиката.