Krótka historia czasu - podsumowanie | Stephen Hawking

Od Wielkiego Wybuchu do czarnych dziur

Życie staje się pracowite. Ma Krótka historia czasu zbierały kurz na Twojej półce? Zamiast tego poznaj kluczowe pomysły już teraz. Zarysowujemy tutaj powierzchnię. Jeśli jeszcze nie masz tej książki, zamów ją tutaj lub kup audiobooka za bezpłatny na Amazon, aby poznać soczyste szczegóły.

Synopsis

Krótka historia czasu to zwięzłe podsumowanie powstania i natury naszego wszechświata. Stephen Hawking prowadzi czytelników przez ewolucję naszego naukowego zrozumienia. Zaczyna od prawa grawitacji Newtona w 1600 roku, aż do współczesnych teorii początku wszechświata. Ta książka to jasny i zrozumiały przewodnik po wszechświecie. Od czarnych dziur do podróży w czasie, Stephen Hawking wyjaśnia niektóre z najbardziej istotnych tajemnic naszego wszechświata. 

Perspektywa Stephena Hawkinga

Stephen Hawking był uważany za jednego z najgenialniejszych fizyków teoretycznych w historii. Jego prace nad powstaniem i strukturą wszechświata, od Wielkiego Wybuchu po czarne dziury, zrewolucjonizowały tę dziedzinę. Hawking urodził się w Oksfordzie w rodzinie lekarzy. Hawking rozpoczął swoją edukację uniwersytecką w University College w Oksfordzie w październiku 1959 roku. Otrzymał tam tytuł licencjata (z wyróżnieniem) z fizyki. Następnie, Hawking rozpoczął pracę dyplomową w Trinity Hall, Cambridge, w październiku 1962 roku. W marcu 1966 r. uzyskał stopień doktora w dziedzinie matematyki stosowanej i fizyki teoretycznej, specjalizując się w ogólnej teorii względności i kosmologii. W latach 1979-2009 był Lucasian Professor of Mathematics na Uniwersytecie w Cambridge. W wieku 21 lat, podczas studiów kosmologicznych na Uniwersytecie w Cambridge, zdiagnozowano u niego stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Część historii jego życia została przedstawiona w filmie Teoria wszystkiego z 2014 roku.

Teorie przeszłości mogą przewidzieć przyszłość

Stephen Hawking wyjaśnia czytelnikom, "e teoria jest modelem, który dokładnie wyjaśnia obserwacje w naszym środowisku. Najpowszechniej akceptowane teorie są poparte spójnymi wynikami kilku eksperymentów. Teorie te wyjaśniają, jak i dlaczego rzeczy dzieją się w naszym środowisku. 

Hawking proponuje dwie korzyści związane z rozwojem teorii:

1. Teorie oferują naukowcom podstawy do przewidywania przyszłych wydarzeń. Hawking podaje przykład teorii grawitacji Newtona. Teoria ta umo "liwiła naukowcom przewidywanie przyszłych ruchów planet.
2. Teorie nigdy nie są w pełni skonsolidowane. Oznacza to, że mogą być stale ulepszane w miarę pojawiania się kolejnych dowodów. Ta niepodważalna natura jest kluczowa dla rozwoju naszej wiedzy.

Teorie naukowe pozwalają nam wnioskować o naturze naszego przyszłego wszechświata. Jednak zawsze się rozwija i staje się coraz dokładniejsza w przewidywaniu przyszłości.

Teoria grawitacji Newtona w znaczący sposób rozwinęła nasze rozumienie

Teoria grawitacji Newtona była rewolucyjna. W latach 1600 ludzie wierzyli, że obiekty są naturalnie w absolutnym spoczynku. W związku z tym, bez jakiegokolwiek działania, obiekt pozostawałby nieruchomy. Newton obalił tę ideę, sugerując, że wszystkie obiekty we wszechświecie są w ciągłym ruchu. Teoria ta została poparta przez Newtona obserwującego planety nieustannie poruszające się względem siebie.

Trzy prawa Newtona

Na podstawie ustaleń Newton opracował trzy prawa:

1. Wszystkie obiekty będą nadal poruszać się w linii prostej, jeśli nie działa na nie inna siła.
2. Obiekt będzie przyspieszał z prędkością proporcjonalną do działającej na niego siły. Dodatkowo, im większa masa obiektu, tym mniejsza siła wpływa na jego ruch.
3. Wszystkie ciała we wszechświecie przyciągają inne ciała z siłą proporcjonalną do masy każdego obiektu.

Prędkość światła podważa teorię Newtona

Ponieważ jesteśmy w ciągłym ruchu względem innych obiektów, Newton opisał prędkość jako względną względem innych obiektów. Jednak Hawking wyjaśnia, "e nasze zrozumienie prędkości światła podwa "a tę część teorii Newtona. Prędkość światła musi być zawsze stała, a nie względna. Zawsze wynosi 186 000 mil na sekundę. Rozwiązanie tej dziury w teorii Newtona zostało rozwiązane na początku XX wieku przez Alberta Einsteina. Konkretnie, teoria względności Einsteina.

Czas nie jest stały

Teoria względności opierała się na teorii grawitacji Newtona i uwzględniała, że prędkość światła jest stała. Einstein sugerował, że prawa nauki są takie same dla wszystkich swobodnie poruszających się obserwatorów. Stąd wynika stałość prędkości światła. Bez względu na prędkość swobodnie poruszającego się obserwatora, prędkość światła będzie taka sama. Uzasadnieniem tej zasady jest to, że czas jest względny, a nie stały.

Hawking stosuje analogię, aby wyjaśnić ten punkt. Wyobraźmy sobie, "e błysk światła jest emitowany do dwóch obserwatorów. Jeden z tych obserwatorów porusza się w kierunku światła, podczas gdy drugi porusza się szybciej w przeciwnym kierunku. Prędkość światła pozostaje taka sama dla każdego obserwatora, ponieważ jest stała. Jednak czas jest określany przez przebyty dystans podzielony przez prędkość. W związku z tym obaj obserwatorzy będą postrzegać emitowane światło w różnych punktach czasowych. Co istotne, oznacza to, że żaden z obserwatorów nie będzie się mylił w swoim zapisie czasu, w którym światło zostało po raz pierwszy wyemitowane. Zamiast tego, czas będzie względny i unikalny dla każdego z obserwatorów.

Stan kwantowy pomaga nam mierzyć cząsteczki

Cała materia składa się z cząstek. Dlatego, aby lepiej zrozumieć wszechświat, musimy zrozumieć cząstki, w tym jak się zachowują i jakie mają prędkości. Hawking wyjaśnia, "e cząstki są szczególnie trudne do zmierzenia. Im dokładniej próbujesz zmierzyć pozycję cząstki, tym bardziej niepewna staje się jej prędkość. Podobnie, im bardziej precyzyjnie próbujesz zmierzyć jej prędkość, tym mniej konkretna staje się pozycja cząstki. Zjawisko to zostało odkryte w latach 20. ubiegłego wieku i nosi nazwę zasady nieoznaczoności.

Aby pokonać ograniczenia pomiaru cząstek, naukowcy zaczęli mierzyć ich stan kwantowy. Stan kwantowy łączy w sobie wiele prawdopodobnych pozycji i prędkości cząstki. Dlatego obecnie niemożliwe jest zaobserwowanie przez naukowca dokładnej pozycji i prędkości cząstki. Zamiast tego naukowcy muszą prześledzić wszystkie prawdopodobne miejsca, w których może się ona znaleźć i określić, które z nich jest najbardziej prawdopodobne. Wymaga to od naukowców obserwowania cząstek tak, jakby były one falami.

Różnorodność położeń, w jakich może pojawić się cząstka, można wykreślić jako coś, co wygląda jak ciągła, oscylująca fala. Najbardziej prawdopodobne pozycje cząstki powstają tam, gdzie łuki i spadki są zgodne ze sobą.

Masywne obiekty zakrzywiające czasoprzestrzeń powodują grawitację

Hawking wyjaśnia, "e grawitacja masywnych obiektów powoduje zakrzywianie czasoprzestrzeni. Dodatkowo, ogromne masy, takie jak nasze Słońce, zmieniają czasoprzestrzeń. Wyobraź sobie analogię czasoprzestrzeni jako koc rozciągnięty i trzymany w powietrzu. Umieszczenie obiektu w środku koca spowoduje, że koc się zakrzywi, a obiekt zatonie. Po wytworzeniu tej krzywej, inne obiekty podą "ają za tymi krzywymi w czasoprzestrzeni. Hawking wyjaśnia, "e dzieje się tak, poniewa" obiekt zawsze pokonuje najkrótszą drogę pomiędzy dwoma punktami. W przypadku większych obiektów jest to orbita kołowa.

Czasoprzestrzeń jest czwartym wymiarem w naszym świecie. Fizycy używają czasoprzestrzeni do opisywania zdarzeń we wszechświecie. Dla tych naukowców zdarzenie występuje w określonym miejscu w przestrzeni i czasie. Naukowcy muszą brać pod uwagę czas, ponieważ teoria względności mówi, że czas jest względny. W związku z tym jest on istotnym czynnikiem w opisie natury zdarzenia. Co ważne, nasze zrozumienie czasoprzestrzeni pozwoliło nam rozwinąć teorię grawitacji.

Zderzone gwiazdy mogą wytwarzać czarne dziury

Gwiazdy potrzebują ogromnych ilości energii do produkcji ciepła i światła. Dodatkowo, ponieważ często mają długi czas życia, ta ilość się kumuluje. Kiedy ta energia się skończy, gwiazda umiera. Rozmiar gwiazdy określa wtedy produkt jej śmierci. Na przykład, masywne gwiazdy produkują czarne dziury. 

Hawking nakreśla dlaczego śmierć olbrzymich gwiazd może powodować powstawanie czarnych dziur. Czarne dziury powstają w wyniku tych zdarzeń, poniewa" grawitacyjne przyciąganie masywnych gwiazd jest tak silne. Gwiazdy wykorzystują swoją energię, aby zapobiec zapadaniu się z powodu silnego przyciągania grawitacyjnego. Jednakże, kiedy gwiazda wyczerpie swoją energię, zaczyna zapadać się sama na siebie. Cała otaczająca ją materia zostaje wciągnięta do środka w kierunku nieskończenie gęstego, kulistego punktu zwanego osobliwością. Tę osobliwość nazywamy czarną dziurą.

Przyciąganie czarnej dziury jest tak silne, że światło ugina się wzdłuż niej. Dodatkowo, jej silne przyciąganie grawitacyjne uniemożliwia ucieczkę wszystkiemu, co przekroczy określoną granicę wokół niej. Hawking zauwa "ył, "e ten punkt bez powrotu nazywany jest horyzontem zdarzeń. Światło jest najszybciej poruszającą się rzeczą we wszechświecie. Jednak nawet światło nie mo "e uciec z czarnych dziur. Skoro światło nie mo "e uciec od czarnych dziur, to pojawia się dylemat dotyczący ich obserwacji. Naukowcy poszukują jednak efektów grawitacyjnych we wszechświecie oraz promieniowania rentgenowskiego wytwarzanego, gdy czarna dziura zasysa i rozrywa materię.

Czas może iść tylko do przodu

Hawking wyjaśnia w "Krótkiej historii czasu", "e ekspansja wszechświata pozwala, aby czas płynął do przodu. Jednak kilku naukowców nie zrezygnowało z mo "liwości, "e wszechświat zacznie się kurczyć i czas zacznie biec do tyłu. Pomimo tego, Hawking twierdzi, "e istnieje kilka silnych wskaźników sugerujących, "e czas mo "e poruszać się tylko do przodu. 

Strzały czasu

Drugie prawo termodynamiki nazywa się entropią. Entropia sugeruje, że nieporządek ma tendencję do zwiększania się z czasem. Nieporządek na ogół nie ulega spontanicznemu ponownemu uporządkowaniu, co sugeruje, że czas może iść tylko do przodu. Na przykład, rozbita filiżanka nie stanie się spontanicznie ponownie uporządkowana. To jest termodynamiczna strzałka czasu. Podobnie, będziesz rozwijać pamięć o tej filiżance, która się stłukła. Jednak przed tym wydarzeniem nie byłbyś w stanie przypomnieć sobie jego przyszłej pozycji na podłodze. To jest psychologiczna strzałka czasu. Wreszcie, kosmologiczna strzałka czasu odnosi się do rozszerzania si¦wiata. Gdy wszechświat się rozszerza, wzrasta entropia. 

Przypuśćmy, że nieporządek we wszechświecie osiągnąłby swój maksymalny punkt. W takim przypadku wszechświat mógłby zacząć się kurczyć, odwracając kosmologiczną strzałkę czasu. Nie wiedzielibyśmy jednak o tym, ponieważ inteligentne istoty mogą istnieć tylko wtedy, gdy wzrasta nieporządek. Jest tak dlatego, e polegamy na procesie entropii, aby rozkáadaü nasze jedzenie na energiĊ. W konsekwencji czas może pewnego dnia cofnąć się do tyłu. Jednak nie będzie nas tam, aby to zobaczyć.

Cztery podstawowe siły

Grawitacja jest jedną z fundamentalnych sił wszechświata. Jednak Hawking opisuje trzy inne fundamentalne siły wszechświata. 

Siła elektromagnetyczna

Siły elektromagnetyczne można obserwować na wszystkich cząstkach posiadających ładunki elektryczne. Dotyczy to również elektronów i kwarków. Również te siły tworzą zdarzenia takie jak magnes przylegający do lodówki. Siły te mogą być przyciągające lub odpychające. Przyciąganie występuje między dodatnio i ujemnie naładowanymi cząstkami. I odwrotnie, odpychanie występuje, gdy spotkają się dwie jednakowo naładowane cząstki. Hawking podkreśla, "e siła ta jest znacznie silniejsza od grawitacji i oddziałuje nawet na najmniejsze atomy.

Słabe siły jądrowe

Słaba siła jądrowa działa na wszystkie cząstki tworzące materię. Siła ta jest uważana za słabą, ponieważ może wywierać siłę tylko na niewielkie odległości. Siły jądrowe wytwarzają radioaktywność. Przy wyższych energiach siła słabej siły jądrowej rośnie, aż dorównuje sile elektromagnetycznej.

Silne siły jądrowe

Ta siła jądrowa może wiązać protony i neutrony w jądrze atomu. Podobnie, może wiązać małe kwarki wewnątrz protonów i neutronów. Silna siła jądrowa różni się od słabej tym, że słabnie przy wyższych energiach. 

Wielka Energia Zjednoczenia

Istnieje stan wysokiej energii zwany energią wielkiego zjednoczenia. Ten stan występuje, kiedy wszystkie trzy siły osiągają równą siłę. W ten sposób stają się one ró "nymi aspektami jednej siły. Hawking sugeruje, "e ta jednolita siła mogła odegrać znaczącą rolę w stworzeniu naszego wszechświata. 

Jak doszło do Wielkiego Wybuchu?

Naukowcy są prawie całkowicie zgodni, że wielki wybuch miał miejsce. Jednak wielu naukowców nie zgadza się co do tego, jak doszło do wielkiego wybuchu. Istnieją jednak dwie wybitne teorie na temat tego, jak wielki wybuch mógł się wydarzyć.

Gorący model Wielkiego Wybuchu

• Wszechświat zaczął się od zerowych rozmiarów i był nieskończenie gorący i gęsty.
• Wielki wybuch spowodował ekspansję, która następnie ochłodziła temperaturę wszechświata. Powodem tego ochłodzenia jest to, że temperatura jest teraz rozprzestrzeniana dalej.
• W ciągu pierwszych kilku godzin tej ekspansji powstała większość obecnych elementów wszechświata.
• Większe ciała w obrębie wszechświata zaczęły obracać się dzięki grawitacji, co spowodowało powstanie galaktyk.
• Chmury gazów wodoru i helu zaczęły się następnie zapadać w obrębie tych galaktyk. To zapadanie się, związane ze zderzeniem atomów, spowodowało powstanie reakcji syntezy jądrowej. Reakcje te były początkiem powstawania gwiazd.
• Śmierć i upadek tych gwiazd spowodowały ogromne eksplozje gwiezdne, które wyrzuciły do wszechświata więcej pierwiastków. Te elementy pomogły stworzyć więcej gwiazd i planet.

Model inflacyjny

• Energia wczesnego wszechświata była tak duża, że siły trzech sił, o których mowa powyżej, były równe.
• Wraz z ekspansją wszechświata, te trzy siły rozwinęły różne siły. Nastąpiło to gwałtownie.
• Wraz z rozszczepieniem sił uwolniona została ogromna ilość energii.
• Uwolnienie energii wywołało efekt antygrawitacyjny.
• Efekt antygrawitacyjny spowodował jeszcze szybsze rozszerzanie się wszechświata.

Cytat końcowy

"Jeśli naprawdę istnieje kompletna zunifikowana teoria, która rządzi wszystkim, to przypuszczalnie determinuje ona również twoje działania. Ale robi to w sposób niemożliwy do obliczenia dla organizmu tak skomplikowanego jak człowiek. Powodem, dla którego mówimy, że ludzie mają wolną wolę, jest to, że nie możemy przewidzieć, co zrobią."

- Stephen Hawking

Ocena

StoryShots Rating: 4.4/5

Krótka historia czasu PDF, Za darmo Audiobook, i Animowane streszczenie książki

To był wierzchołek góry lodowej. Aby zanurzyć się w szczegółach i wesprzeć autora, zamów książkę książka lub kupić audiobook za darmo na Amazonie.

Skomentuj poniżej i daj innym znać, czego się nauczyłeś lub czy masz jakieś inne przemyślenia.

Jesteś nowy w StoryShots? Pobierz wersje audio i animowane tego streszczenia oraz setek innych bestsellerowych książek z dziedziny literatury faktu w naszej darmowa aplikacja z najwyższej półki. Apple, The Guardian, The UN i Google uznały ją za jedną z najlepszych na świecie aplikacji do czytania i nauki.

Related Free Book Summaries

• Teoria wszystkiego przez Stephena Hawkinga
• The God Equation przez Michio Kaku
• Lekcje historii Ariel Durant i Will Durant
• Autobiografia Benjamina Franklina przez Benjamina Franklina
• Elon Musk przez Ashlee Vance
• Sapiens przez Yuval Noah Harari

• Zapisz