? Palabras clave del artículo: radio espacial, relación de conservación del espacio de energía Resumen: Este artículo demuestra que la energía y el espacio están unificados, deduce la relación de conservación del espacio de energía y da una explicación razonable para la teoría del Big Bang y la expansión acelerada del universo.
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1.? ¿La relación entre energía y espacio
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1.1 ¿Derivación de la relación de conservación del espacio energético
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? Debido a que el universo es un sistema aislado y no se ve afectado por ninguna fuerza externa, el centro del universo es absolutamente estacionario. El centro del universo es también el centro de masa de toda la materia (incluidos los fotones) del universo.
? Primero, explica que la masa definida por la ley de gravitación universal debe ser la masa correspondiente a la energía total del objeto. Tomando un fotón como ejemplo, la masa en reposo del fotón es cero, pero el fotón en sí está sujeto a la gravedad debido a su energía. Esto lo demuestra el efecto de lente gravitacional. Si dos objetos tienen la misma masa en reposo y un objeto absorbe una gran cantidad de energía luminosa y aumenta su energía, experimentará una atracción gravitacional mayor que un objeto que no absorbe energía luminosa.
? Deja que la energía de los dos objetos. Además, la distancia es, según la relación masa-energía de Einstein, las masas correspondientes son respectivamente y, por lo tanto, la gravedad entre ellas se puede expresar como:
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Primero, considere la situación en la que solo dos partículas con la misma energía están lejos una de otra:
Supongamos que la energía total en un momento determinado es,? ¿Cuál es la distancia desde el centro? Instantáneamente, la distancia de la partícula al centro cambia de la siguiente manera: Una partícula es atraída por otra partícula de la siguiente manera:
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El cambio de energía es:
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¿Deformar la fórmula anterior para obtener
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Entonces combinando las fórmulas anteriores, obtienes
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¿Eso es
?
?
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? Figura 1
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? En segundo lugar, considere la situación en la que cuatro partículas con la misma energía están muy alejadas entre sí:
Como se muestra en la Figura 1, ¿supongamos que la energía total en un momento determinado es? ¿Cuál es la distancia desde el centro? Instantáneamente, la distancia desde el centro de la partícula cambia de la siguiente manera: Una partícula es atraída por otras tres partículas de la siguiente manera:
?
El cambio de energía es:
?
¿Deformar la fórmula anterior para obtener
?
Entonces combinando las fórmulas anteriores, obtienes
?
¿Eso es
?
? Para una capa esférica con distribución de energía y radio uniformes, la fuerza gravitacional de cualquier punto sobre otros puntos es equivalente a la fuerza gravitacional del centro de la capa esférica:
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El cambio de energía es:
?
El cambio de energía de la expansión uniforme instantánea de la capa esférica es el siguiente:
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Entonces combinando las fórmulas anteriores, obtienes
? Para explorar la relación entre la transformación mutua de la energía cósmica y el espacio, se estableció un sistema de coordenadas con el centro del universo como origen. Supongamos que la energía total del universo en un momento determinado es y que hay partículas en el universo. Su energía es respectivamente, la relación entre la energía de cada partícula y la energía total del universo es respectivamente y la distancia correspondiente al centro del universo es respectivamente. Definimos el radio del espacio en este momento como:
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Para un sistema aislado con una determinada energía total, debido a la diferente distribución de energía, el radio espacial y el coeficiente de distribución de energía también son diferentes.
La fuerza gravitacional de cualquier partícula es la suma vectorial de las fuerzas gravitacionales de cada partícula sobre esa partícula. Suponiendo que el universo se expande uniformemente instantáneamente, se puede calcular el coeficiente de distribución de energía del universo en este estado.
Para las tres situaciones anteriores, ¿cuáles son los coeficientes de distribución de energía correspondientes? además.
Para la distribución de energía en varios estados, las siguientes ecuaciones son correctas:
? (1)
Esta fórmula es la relación de conservación del espacio de energía.
¿En...
? -¿La energía total del sistema aislado
-?El radio del espacio
? -?Coeficiente de distribución de energía (
-?Constante gravitacional universal ()
?-?Velocidad de la luz en el vacío
-?Constante espacial de energía
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? La relación de conservación del espacio de energía se aplica a sistemas aislados. Un sistema aislado es un sistema que no se ve afectado por fuerzas externas y no intercambia energía con el mundo exterior. p>
1.2 Recomprensión de la energía potencial
? Transformar la relación de conservación del espacio energético en
¿Cuál puede considerarse energía espacial? con
Este artículo define la inversa de la constante de energía universal como, entonces la relación de conservación del espacio de energía se puede expresar como (2)
? Se puede ver que la suma de la energía de la materia y el espacio no se conserva, pero sí la suma de sus recíprocos. Hemos aprendido en el libro de texto que un objeto con masa 0 cae al suelo. La energía potencial es 0, que se convierte en energía cinética después del aterrizaje, es decir, la suma de la energía cinética y la energía potencial del objeto se conserva. Estrictamente hablando, la gravedad del objeto se vuelve cada vez mayor durante la caída, por lo que el cálculo de. la energía potencial anterior es relativa y aproximada. Puede considerarse aproximadamente como un sistema aislado. Durante el proceso de caída del objeto, la energía total de la Tierra y el objeto aumenta, mientras que la energía espacial de la Tierra y el objeto aumenta. De hecho, el proceso de caída del objeto es el proceso de convertir el espacio en energía. ¿De esto también podemos entender que la energía de la materia y el espacio se puede convertir? entre sí, pero la energía constante del universo es eterna, y la energía de la materia o del espacio es siempre mayor que la del universo. Energía constante
2.
2.1 Cálculo del radio del espacio ¿Y un ejemplo de análisis de la relación de conservación del espacio de energía?
¿Para una esfera con el mismo radio y densidad de energía, el espacio? El radio se puede calcular mediante cálculo. La energía de una capa esférica con espesor es
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? , su energía es 0. Ahora calcula en cuánto se convierte su energía cuando se expande a una esfera con un radio de
De acuerdo con la relación de conservación del espacio de energía,
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¿Dónde está el radio del espacio?
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La energía de una esfera con distribución de energía uniforme se puede obtener. Coeficiente de distribución, por lo que si el radio se duplica desde la expansión hasta ¿Cuándo? el radio de un sistema aislado se duplica, su energía se convierte en una milésima y su densidad de energía se convierte en una milésima. Cuando el radio se duplica, su energía se convierte en sólo tres cuartas partes y su densidad de energía se convierte en una milésima aproximadamente. -décimo. Esto es consistente con la idea de que la densidad de energía o temperatura del universo cayó bruscamente al comienzo del Big Bang, y luego la magnitud del cambio en la densidad de energía o temperatura disminuyó.
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2.2 Aplicar la relación de conservación energía-espacio para explicar los cambios de energía y espacio en el universo.
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? Según la relación de conservación del espacio de energía, se puede dibujar una hipérbola como la que se muestra en la Figura 2.
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Figura 2
? Aunque aún no se conoce la constante de energía espacial del universo, la forma de la curva es la misma que la curva real, pero su escala no se puede dar ahora.
Debido a que el cambio en la expansión del universo es muy pequeño y puede considerarse como una constante, es proporcional a .
A partir de la relación de conservación del espacio de energía se puede obtener la energía cósmica y el radio espacial correspondiente a cada punto de la figura. En este momento,
Entonces, la energía del universo en este momento, el radio espacial del universo en este momento.
? Se puede ver que en los primeros días del Big Bang, a medida que aumentaba el radio del universo, la energía del universo disminuía rápidamente, lo que es coherente con la teoría del Big Bang.
Cuando la energía total del universo es mayor que el doble de la constante de energía del universo, el cambio en la energía del universo es mayor que el cambio en el radio del espacio y su tasa de cambio disminuye con la expansión del universo. En este momento, el cambio en el radio del espacio es mayor que el cambio en la energía, y la relación de cambio aumenta con la expansión del universo, es decir, el universo está en un estado de expansión acelerada. Desde 65438 hasta 0998, los astrónomos descubrieron mediante observaciones que nuestro universo se encontraba en este estado. Pero el universo no se expandirá hasta desaparecer. Según la relación de conservación de energía y la Figura 2, se puede ver que la energía del universo es siempre mayor y se acerca gradualmente a la constante de energía del universo, es decir, existe un límite mínimo para la energía del universo. Aunque no sabemos cuál es la constante de energía del universo, sabemos que la constante de energía del universo es menor que la energía total del universo actual y más de la mitad de la energía total de las galaxias observadas. Por otro lado, mirando la situación en BIGBANG, el radio espacial del universo también tiene un límite mínimo. Por tanto, según la relación de conservación de energía, el límite mínimo del radio espacial del universo es.
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2.3 Aplicar la relación de conservación del espacio de energía para calcular los cambios de energía de los objetos de la Tierra.
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? La Tierra puede considerarse como un sistema aproximadamente aislado. La relación de conservación del espacio de energía se utiliza ahora para calcular los cambios de energía de los objetos en la Tierra.
? Suponga que la energía de la Tierra es y el radio es Suponga que se lanzan bolas con la misma masa a ambos extremos de la Tierra con la misma velocidad y al mismo tiempo. Cuando se lanza la pelota, la energía es. Cuando alcanza el punto más alto, el radio desde el centro de la tierra es y la energía es. Se puede considerar que la energía de la tierra es constante, sólo cambia la energía de la pelota. La masa conocida de la Tierra es, y para simplificar los cálculos, la masa de la pelota, porque la fuerza gravitacional combinada de todas las partículas de la Tierra es equivalente a la energía de la Tierra.
? (3)
Primero, encuentre el coeficiente de distribución de energía del estado inicial.
La fuerza sobre la pelota es:
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Al integrar las fórmulas anteriores, se obtiene
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Supongamos que el radio espacial del estado inicial es, y el radio espacial cuando la bola alcanza el punto más alto es, entonces
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Poniendo la fórmula anterior, ¿qué obtienes
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¿Entonces
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Debido a que el cambio de energía de la pelota es insignificante en relación con la energía de la Tierra, entonces
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¿Convertir la fórmula (19) a
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Porque,, así.
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Porque, ¿entonces
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? Esta fórmula muestra que el cambio de energía de la pelota es aproximadamente igual a la gravedad de la pelota multiplicada por la altura de la pelota, lo cual es completamente consistente con nuestra fórmula actual para calcular el cambio de energía de la pelota, lo que demuestra que la relación de conservación del espacio de energía es correcto. De hecho, calcular el cambio de energía de la pelota según la fórmula (3) es exacto.
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Materiales de referencia:
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[1] ?Peterson, Brandt. Observando el Universo desde el Telescopio Hubble [M]. Taipei: Owl Publishing Company, 2000: 181-185.
[2]? Halliday, Resnick, Walker. Conceptos básicos de aprendizaje [M]. Beijing: Editorial, 2005: 1184-1185.
[3]? Persiguiendo el lado oscuro del universo[J]. Ciencia Global, 2008, 6: 80-81.
(Singapur Wasilan Ship Design Company (629977))?
Trabajos relacionados con el acceso: muestra de tesis de graduación, tesis de graduación en computadora, formato de tesis de graduación, trabajo de gestión administrativa, tesis de graduación.
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