32 حقائق خاصة نسبيا عن الفيزياء

2023 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-11-26 16:16

"الخيال أكثر أهمية من المعرفة. لأن المعرفة محدودة ، بينما يحتضن الخيال العالم بأسره ، يحفز التقدم ، وينشأ التطور. "- ألبرت آينشتاين.

الكون هو مكان مجنون. لقد تعلمنا شيئًا أو اثنين عن الطبيعة الغامضة ، لكن ما زال أمامنا طريق طويل لنقطعه! هنا 32 من الحقائق الفيزيائية المفضلة لدينا.

32. سرعة الوقت.

إذا سافرت بسرعة الضوء ، سيتوقف الوقت.

وفقًا لنظرية آينشتاين الخاصة بالنسبية الخاصة ، فكلما زادت السرعة ، يمر الوقت البطيء بالنسبة لك بالنسبة إلى محيطك. على محمل الجد - إذا قمت بالتجول في سيارة فيراري لمدة ساعة ، فسوف يكون عمرك أقل من أي وقت مضى إذا كنت قد تم تبريده في المنزل على الكمبيوتر. قد لا تستحق قيمة النانوثانية الإضافية التي تخرج منها سعر الغاز ، ولكن هذا خيار.

الآن ، قبل أن تخططي مخططًا سريعًا خالداً ، لاحظ أن التحرك بسرعة الضوء غير ممكن فعلاً ، ما لم تصنع من الضوء. من الناحية الفنية ، فإن تحريك هذه السرعة يتطلب كمية لا حصر لها من الطاقة (وبصراحة ، ولا حتى شيواوا لديها الكثير من الطاقة).

31. بقعة هذا النجم.

شمسنا تنحني. متأثرًا بالجاذبية ، فإن مسار شعاع الضوء ليس مستقيمًا تمامًا. لذا إذا مرت شعاع ضوئي من نجم بعيد بالقرب من شمسنا ، فسوف ينحني قليلاً حوله. التأثير على مراقب - مثلنا - هو أننا نرى نجومًا في أماكن مختلفة عما هو موجود بالفعل.

30. أين الاختباء الجماعي؟

إن مقدار الكتلة الكلية في الكون أكبر بكثير من الكتلة التي يمكننا حسابها فعليًا. طور علماء الفيزياء تفسيراً لهذا ، والنظرية الرائدة الآن هي أن المادة المظلمة ـ وهي مادة غامضة لا تبث الضوء ـ مسؤولة عن الكتلة المفقودة. تمثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة حوالي 95٪ من الكتلة في الكون.

29. فهم التوسع الكوني.

هنا حيث تحصل على الأشياء trippy قليلا. قبل ظهورها في برنامج تلفزيوني ، كانت نظرية الانفجار الكبير تفسيرًا مهمًا لأصل كوننا. في الأساس ، بدأ الكون بانفجار. الحطام (الكواكب ، النجوم ، الخ) كانت تدور في جميع الاتجاهات ، مدفوعا بالطاقة الهائلة للانفجار. ولأن كل هذا الحطام ثقيل جدا ، فإننا نتوقع أن يتباطأ هذا الانفجار بعد فترة.

هنا هو الصيد: لم يبطئ على الإطلاق. في الواقع ، يتوسع الكون بشكل أسرع بمرور الوقت. هذا جنون كما لو كنت رميت لعبة البيسبول التي استمرت في الحصول على أسرع وأسرع ، لا تتراجع إلى الأرض. التفسير السائد لهذا هو أن القوة التي تمارسها المادة المظلمة والطاقة تدفع التوسع الكوني.

28. الكثير من ذرات الهيدروجين.

أكثر ذرات وفرة في الكون هي ذرة الهيدروجين. ما يقرب من 74 ٪ من الذرات في مجرة درب التبانة هي ذرات الهيدروجين.

27. قل ماذا الآن؟

تتصرف الإلكترونات بشكل مختلف عندما تتم ملاحظتها. هذا صحيح ، إن مجرد عمل الملاحظة يمكن أن يغير تماما نتيجة حدث ما! في تجربة الشق المزدوج الشهيرة ، أثبتت الأبحاث أن الدجاجة تراقب الكهربية ، وتعمل كجزيئات. ومع ذلك ، عندما يتم استخدام أي معدات لمراقبة الإلكترونات ، فإنها تعمل كموجات وجسيمات في وقت واحد. هناك خلاف كبير وعدم التأكد من سبب حدوث ذلك.

26. الريشة مقابل البولينج الكرة.

جميع الكائنات تسقط بنفس السرعة. سوف يغفر لك افتراض أن الأجسام الثقيلة تسقط أسرع من الأجسام الأخف - إنها تبدو كالفطرة السليمة ، وإلى جانب ذلك ، تسقط كرة البولينج بسرعة أكبر من الريشة. لكن في الحقيقة قوة الجاذبية تسحب الأجسام نحو مركز الأرض بنفس السرعة بالضبط. انها مقاومة الهواء التي تمثل طيران الريشة أبطأ. هذا يعني أنك إذا كررت تجربة الريش مقابل البولينج على القمر (التي لا يوجد بها غلاف جوي) ، فإنها ستضرب الأرض في نفس الوقت بالضبط.

25. الفضاء الخالي.

كل المادة التي تشكل الجنس البشري يمكن وضعها في مكعبات السكر. الذرات هي مساحة فارغة 99.9999999999999.

24. الثقوب متعددة الألوان؟

الثقوب السوداء ليست سوداء

انهم مظلمة جدا ، بالتأكيد ، لكنها ليست سوداء. وهي تتوهج قليلاً وتصدر الضوء عبر الطيف الكامل ، بما في ذلك الضوء المرئي.

يسمى هذا الإشعاع "إشعاع هوكينج" بعد أستاذ الرياضيات السابق لوكيسيان في جامعة كامبريدج ستيفن هوكينج ، الذي اقترح لأول مرة وجوده. لأن الثقوب السوداء تعطي باستمرار هذا الإشعاع ، وبالتالي تفقد الكتلة ، فإنها سوف تتبخر في النهاية إذا لم يكن لديها مصدر آخر للكتلة للحفاظ عليها.

23. يوسين بولت ، أثقل رجل في العالم؟

كلما تحركت بشكل أسرع ، كلما ازدادت أثقل. ومع ذلك ، فإن هذا لا يكاد يذكر عند السرعات البشرية - يوسين بولت ليس أثقل بشكل ملحوظ عند تشغيله من عندما لا يزال - ولكن بمجرد الوصول إلى كسر ملموس من سرعة الضوء ، يزيد كتلتك بسرعة.

22. أنا بالفعل في وزني المثالي … على القمر.

يقلل الوزن (قوة الجاذبية) وأنت تبتعد عن الأرض.

21. خذ هذا ، رواد الفضاء!

ومن المعروف أن بعض الوقايات الدوارة تشمل G- القوات من حوالي 4 إلى 6 غرام. يواجه رواد الفضاء عادة قوة زائدة تصل إلى حوالي 3 جيجا خلال إطلاق الصاروخ.

20. القداس هو الملك.

تحافظ الجاذبية على الأرض والكواكب الأخرى في مجموعتنا الشمسية في مدار حول الشمس. كما يحافظ على القمر في مدار حول الأرض.

19. تدور في خطوط مستقيمة.

لا تتحرك الكواكب فعليًا في حركة دائرية. إنها شمس تدور لأن الفضاء في ذات الوقت ينحني. هذا لأنه ، بمعنى من المعاني ، تقوم الجاذبية في الواقع بإحباط نسيج الكون.

18. التوازن الحلو.

تبقي الشمس والكواكب على مسافة متقاربة من نفس المسافة تقريبًا ، وكانت في نفس الأماكن تقريبًا لعدة مليارات من السنين. تكمن الكواكب حاليًا في توازن مثالي ينتج عنه تحرك كل كوكب بالسرعة الكافية بحيث لا يتم اقترابه من الشمس ، ولكن ليس سريعًا جدًا بحيث يتحرك بعيدًا عن الشمس ويطلق النظام الشمسي.

17. إذا ذهب زحل لسباحة …

كان زحل يطفو إذا وضعته في الماء. من الناحية الفنية ، هذا صحيح لأن زحل ، الذي يتكون معظمه من الغاز ، أقل كثافة بكثير من الماء. ومع ذلك ، قد يشكل العثور على مجموعة كبيرة من المياه تحديًا… وبالطبع ، قد لا يكون الكوكب نفسه أفضل سباح. يتفق معظم علماء الفيزياء على أن زحل سوف ينهار بسرعة كبيرة إذا ما تم تعصيره في هذا البركة الضخمة التي لم يتم اكتشافها بعد.

16. الكواركات قليلا لطيف.

على الرغم من أن الذرات هي أصغر وحدة لعنصر ما ، إلا أنها تتكون من جزيئات أدق حتى تسمى الكواركات واللبتونات. الإلكترون هو لبتون. تتكون البروتونات والنيوترونات من ثلاثة كواركات لكل منها.

15. بالله نثق …

غالبًا ما تصادمت الفيزياء مع الآراء الدينية ، واتخذ العديد من علماء الفيزياء المشهورين مواقف قوية.

"إن الدور الذي لعبه الزمن في بداية الكون هو ، في اعتقادي ، المفتاح النهائي لإزالة الحاجة إلى مصمم كبير ، وكشف كيف خلق الكون نفسه. … يجب أن يتوقف الوقت نفسه. لا يمكنك الوصول إلى وقت قبل الانفجار الأعظم ، لأنه لم يكن هناك وقت قبل الانفجار الأعظم. لقد وجدنا أخيراً شيئاً ليس له سبب لأنه لم يكن هناك وقت لوجود سبب فيه. بالنسبة لي هذا يعني أنه لا توجد إمكانية لوجود خالق لأنه لا يوجد وقت لوجود مبتكر. منذ أن بدأ الوقت نفسه في لحظة الانفجار الكبير ، كان حدثًا لم يكن من الممكن أن يكون سببه أو أنشأه أي شخص أو أي شيء آخر. … عندما يسألني الناس إن كان الله قد خلق الكون ، أقول لهم إن السؤال نفسه لا معنى له. لم يكن الوقت موجودًا قبل الانفجار العظيم ، لذا ليس هناك وقت لأن يصنع الله الكون. إنها تشبه طلب الاتجاهات إلى حافة الأرض. الأرض هي كرة. ليس لديها حافة ، لذلك تبحث عنه هو ممارسة غير مجدية. "- ستيفن هوكينج

14. قوة الصواريخ!

في الصاروخ ، يتم حرق الوقود في غرفة الاحتراق لإنتاج كتلة من الغازات الساخنة. يتوسع الغاز ويتدفق إلى الخلف من الصاروخ. القوة التي تتدفق للخلف تقوم بإعداد قوة رد فعل في الاتجاه المعاكس ، تدعى قوة الدفع ، والتي تدفع الصاروخ للأمام.

13. لقد واجهت معنويات كبيرة دائمًا معارضة عنيفة …

أطلق روبرت جودارد أول صاروخ يعمل بالوقود السائل في عام 1926. وقد سخر منه عندما قال إن تكنولوجيا الصواريخ يمكن أن تستخدم في الطيران إلى القمر. هذا أكسبه لقب "Moony Goddard" ، وتجنب الدعاية لبقية حياته.

12. أعتقد أنني حصلت عليه ، لكنني لست متأكدة.

مبدأ عدم اليقين ، أو مبدأ عدم اليقين في هايزنبرغ ، هو واحد من أكثر الأفكار الشهيرة وأسيء فهمها في الفيزياء. تنص على أنه لا يمكن قياس موضع وزخم جسيم ما في آنٍ واحد بدقة عالية. في شروط العلمانيين ، هذا يعني أن هناك غموض في الطبيعة ، وهو حد أساسي لما يمكن أن نعرفه عن سلوك الجسيمات ، وبالتالي ، الطبيعة. هذا المبدأ الجذري تسبب في العديد من الفيزيائيين لتغيير هدفهم. يعترف العديد من علماء الفيزياء بأن هدف الفيزياء الحديثة لم يعد يدرك طبيعة الكون بالكامل ، بل لفهمه في حدود مبدأ عدم اليقين.

11. كل شيء عن التسارع.

تتكون الصواريخ الفضائية العملية ، أو مركبات الإطلاق ، من عدة وحدات صواريخ مشتركة مع بعضها. يسمى هذا الترتيب صاروخ الخطوة. المبدأ وراء الصاروخ الخطوة هو أن كل وحدة الصواريخ ، أو مرحلة ، يطلق النار لفترة من الوقت ثم ينخفض عندما تم استخدام الوقود. هذا يجعل الصاروخ أخف وزناً ويمكّنه من التسريع بشكل أسرع.

10. بانج!

إذا وضعت قطعة بحجم رأس الدبوس من الشمس على الأرض ، فسوف تموت من الوقوف على بعد 145 كيلومترا (90 ميل) منها. لماذا ا؟ في الأساس ، يحتوي على طن من الطاقة ، وسوف يفجر مثل قنبلة نووية.

9. هل يستطيع العلم شرح الحب؟

وبينما بقي أينشتاين مصراً على أن الكون يمكن تفسيره بالكامل ، كان أيضاً رجلاً من المشاعر كان يفضل أحياناً التفسيرات الإنسانية على التفسير العلمي. قال ذات مرة: "لا ، هذه الخدعة لن تنجح … فكيف ستشرح على الأرض من حيث الكيمياء والفيزياء ظاهرة حيوية مثل الحب الأول؟"

8. مساحة كبيرة للأنشطة!

الفضاء ليس الفراغ الكامل. هناك حوالي 3 ذرات لكل متر مكعب من الفضاء. البساط الهائل من القرن: هذا ليس كثيرا.

لوضعها في المنظور الصحيح ، عند مستوى سطح البحر ، يوجد ما يقرب من 2.5 x 10 ^ 25 جزيئات هوائية في متر مكعب من الهواء. هذا هو 250،000،000،000،000،000،000،000،000،000 ذرة.

7. عذرا ، تشاك.

النجوم النيوترونية كثيفة لدرجة أن ملعقة صغيرة منها تساوي وزن جميع سكان الأرض. في الواقع ، يتفق العلماء على أنه حتى تشاك نوريس لم يتمكن من الضغط على مقاعد البدلاء بالضغط على نجم نيوتروني.

6. نجوم بالدوار.

النجوم النيوترونية هي أسرع الكائنات الغزل التي تعرف في الكون. النجوم النابضة هي نوع معين من النجم النيوتروني الذي ينبعث منه شعاع من الإشعاع يمكن ملاحظته كنبض للضوء. معدل هذا النبض يسمح للفلكيين بقياس الدوران. أسرع النجم النابض المعروف هو "PSR J1748-2446ad" ، الذي يدور بسرعة تزيد عن 70000 كيلومتر في الثانية.

5. خلق الفردية.

النجوم المحتضرة تخلق ثقوبًا سوداء.

مثل شاب قديم جيد ، شمسنا ستنهي حياتها بهدوء. عندما يحترق وقودها النووي ، سوف يتلاشى ببطء إلى قزم أبيض. هذا ليس هو الحال بالنسبة للنجوم الأكثر ضخامة بكثير. لنفترض أن لديك نجمًا أكبر بنحو 20 مرة من الشمس. عندما ينفد هذا الوحش من الوقود ، فإن الجاذبية تهيمن بعنف وتكسر الجوهر وتتدفق الطبقات الأخرى إلى الفضاء. وهذا ما يسمى مستعرًا أعظم. ينهار الجزء الأساسي المتبقي في حالة فردية - بقعة كتلة كثيفة بشكل لا نهائي ولا يوجد حجم تقريبًا. هذا اسم آخر لثقب أسود.

4. الثناء.

باستخدام مبدأ التكافؤ ، أينشتاين هو الرجل الذي اكتشف النسبية. هذا ما قاله ستيفن هوكينج عن عمله:

"استخدام آينشتاين لتكافؤ كتلة القصور والقصور الذاتي لاشتقاق مبدأ التكافؤ ، وفي النهاية كل النسبية العامة ، يرقى إلى مسيرة لا هوادة فيها من المنطق المنطقي الذي لا يضاهى في تاريخ الفكر الإنساني".

هذا هو الثناء من أحد المتأنق الذكي لآخر!

3. الرحلة التي لا تنتهي.

لن ينتهي بحثنا عن المعرفة في أي وقت قريب. تفسير طبيعة الكون ليس بالمهمة السهلة. قال بيل بريون ، مؤلف كتاب "تأريخ قصير لكل شيء تقريباً" هذا حول هذا الموضوع: "الفيزياء ليست أكثر من مجرد بحث عن بساطة مطلقة ، لكن حتى الآن كل ما لدينا هو نوع من الفوضى الأنيقة."

2. الحركة الدائمة.

يشرح قانون نيوتن الأول للحركة كيف يؤثر الجمود على الأجسام المتحركة وغير المتحركة يجب أن يظل في حالة الراحة أو يتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم ما لم تتصرف به قوة غير متوازنة.

1. خذ هذا ، هايزنبرغ!

أحد أكثر مقولات ألبرت آينشتاين الشهيرة هي "الله لا يلعب النرد". لقد أسيء فهم القليل من الاقتباسات بشكل جذري. لقد افترض العديد من الناس أن أينشتاين يشير إلى إله شخصي أو ديني. لم يكن.

الاقتباس الكامل هو في الواقع "الله لا يلعب النرد مع الكون". وكان هذا هو رد آينشتاين على مبدأ عدم اليقين هايزنبرغ ، الذي رفضه أينشتاين بشدة. واعتقد أنه يجب أن يكون هناك بعض القوانين الأساسية للطبيعة التي يمكن أن تحدد الجسيمات وتمكن من حساب كل من سرعتها وموقعها.

لا يوجد دليل على القانون الذي أمل آينشتاين ، وتشير جميع الأدلة التجريبية إلى أن ميكانيكا الكم حقيقية. ومع ذلك ، لا يتناسب ميكانيك الكم (المجال حيث مبدأ عدم اليقين هو الملك) مع نظريات أخرى استثنائية على نطاق واسع ، مثل نظرية اينشتاين الخاصة والعامة من النسبية. قد تكون الميكانيك الكمومي مدعومة بالأدلة ، لكنها تبقى لغزا كاملا حول كيفية تناسبها مع بقية الفيزياء.

شارك هذا مع أصدقائك للترويج لفهم أفضل لكوننا!