Capítulo 1 Teoría de la Relatividad
Desde el surgimiento de la teoría de la relatividad, la comprensión del universo por parte de la humanidad ha experimentado cambios tremendos. Cuando Einstein publicó su teoría de la relatividad en 1919, el mundo pensó que estaba loco. Incluso hoy en día, muchas personas que estudian la relatividad, incluidos muchos físicos, no la entienden bien. ¿Es realmente tan difícil la teoría de la relatividad? Cuando leas el siguiente artículo breve de menos de 1000 palabras, es posible que exclames: "La teoría de la relatividad es tan simple, jaja, ¿soy mejor que esos expertos?"
Deja de decir tonterías, comencemos. . No discutiré aquí ninguna de las fórmulas de la teoría de la relatividad, centrándome principalmente en las cuestiones que desorientan a muchas personas.
Echemos un vistazo al siguiente ejemplo: en un tren en marcha, usted está sentado en el tren en este momento y su compañero sostiene una linterna, apunta al techo y enciende la linterna. .. ................................................. ................. ................................. ................................ ............
Bien, ahora veámoslo desde otro ángulo. Ahora estás en el terreno plano afuera del tren, observando a tu compañero hacer esta acción en este tren en movimiento, que consiste en hacer brillar la luz en el techo directamente encima de él, pero en este momento, lo que ves afuera del tren se verá como el Imagen Igual que b, debido a que el tren avanza, el tren ha avanzado una cierta distancia desde el momento en que se emite la luz hasta el momento en que golpea el techo, por lo que lo que ves en tierra es la luz brillando en diagonal.
¿Tienes alguna pregunta? Piense detenidamente en estos dos fenómenos. No me pregunten por qué no he visto esto antes. Tonterías, en realidad la velocidad del tren no es comparable a la velocidad de la luz, pero si la velocidad del tren se acerca a la velocidad de la luz, entonces la luz oblicua será obvia. Si está un poco confundido, comience cambiando la luz a algo normal, como una piedra lanzada hacia arriba. Si observas el interior y el exterior del coche, definitivamente verás estos dos fenómenos, ¿verdad? Debes pensar claramente en la descripción anterior y no ser vago. Este ejemplo es la clave para saber si puedes romper las barreras del pensamiento propio.
Bien, ahora analicémoslo con la fórmula más simple, que es distancia = tiempo * velocidad (S=VT). Según las dos observaciones, la distancia debe ser la última, ¿verdad? A continuación, veamos el tiempo y la velocidad. No olvides que la diferencia entre la luz y la piedra es que la velocidad de la luz es constante. Ya sea que tu referencia sea un tren o el suelo, la velocidad de la luz en el vacío es la misma. Entonces, ¿qué significa esto? S=VT, la distancia es más larga, la velocidad sigue siendo la misma... ¿qué pasa (estás en shock)? Los tiempos han cambiado. Imposible. Este es el mismo evento, solo que desde un punto de vista diferente. ¿Cómo puede cambiar el tiempo? Debe haber un error. Bueno, tienes que estudiar mucho. Espero que puedas describir este fenómeno claramente en tu mente, porque sólo usando tu cerebro aquí podrás comprender algunos de los fenómenos mencionados más adelante y estar interesado en lo que quiero decir.
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Jaja, ¿se ha completado la investigación? Tal vez prefiera encontrar pruebas de que la velocidad de la luz es variable que admitir que el tiempo ha cambiado. Después de todo, el tiempo es tan eterno y pasado en los corazones de las personas que nunca podrá reciclarse. Sí, en realidad nunca experimentamos desfase horario. Por supuesto, dije que nuestra velocidad actual no ha alcanzado un nivel comparable a la velocidad de la luz, pero para tener cambios de tiempo relativos obvios, la velocidad del objeto debe estar cerca de la velocidad de la luz. La velocidad de un satélite de más de diez kilómetros por segundo está lejos de ser de trescientos mil kilómetros por segundo.
Lo que quiero señalar es que es precisamente porque muchos de nosotros no podemos escapar de algunas ilusiones causadas por nuestros órganos sensoriales que las personas que hablan de la teoría de la relatividad, incluidos los cosmólogos, dirán accidentalmente algo Errores que violan las ideas básicas de la teoría de la relatividad. ¡Está bien! ¿Crees que el tiempo cambiará ahora? Pero, lo creas o no, en realidad es sólo el primer paso. La clave es si puedes ver cada evento desde una perspectiva relativa del tiempo a través de los ejemplos anteriores. Sabes, cuando finalmente entendí la perspectiva temporal de la teoría de la relatividad, de repente descubrí que nuestro universo es tan maravilloso, lleno de ideas fantásticas en mi imaginación que todo en la vida diaria parece estar mirando hacia abajo desde un lugar elevado. .
Veamos algunos ejemplos interesantes. ¿Recuerdas que este siempre fue el caso en las novelas de ciencia ficción que leíste antes? Varias personas abandonaron la tierra en una nave espacial. Cuando regresaron, habían pasado 3.000 años, pero aún eran jóvenes. Obviamente, estas tramas de la novela utilizan una visión relativa del tiempo. Analicémoslo.
Ahora que nos alejamos de la Tierra en una nave espacial a la velocidad de la luz, la gente en la Tierra nos observará, al igual que el tren que tenemos delante. Incluso si enfocamos una linterna en el techo, las personas en el suelo encontrarán que este rayo de luz puede viajar muy lentamente y tardará mucho tiempo en llegar al techo. De hecho, cualquier movimiento que nos vean en la nave espacial es extremadamente lento, pero para nosotros es sólo un momento. Esto crea un fenómeno. Los cinco minutos que pasamos en la nave, observados desde la Tierra, fueron como ver una película en cámara lenta que duró un día entero. Así nació el dicho de que un día en una nave espacial es igual a un año en la Tierra. Jaja, ¿de verdad quieres ser una nave espacial como esta y vivir más que otras? Te digo que tus ilusiones están vacías. Piénselo. ¿Crees que hay algo malo en lo que acabamos de aprender sobre la teoría de la relatividad del tiempo?
Has llegado a creer que el tiempo es relativamente cambiante. A continuación, espero guiarte para que aprendas a utilizar la visión correcta del tiempo para delinear nuestro universo. Sigamos con el ejemplo de la nave espacial.
En primer lugar, seamos claros. Las personas en tierra sentirán que la acción en la nave espacial es mucho más lenta, como una película en cámara lenta.
¿Pero alguna vez lo has pensado al revés? Las personas en una nave espacial que vuela lejos de la Tierra ven que la Tierra se mueve a la velocidad de la luz. La situación actual es que él te mira a cámara lenta y tú lo miras a él a cámara lenta. ¿Quién es más lento?
La esencia del problema es la velocidad, que se acerca a la velocidad de la luz. Cuando mantienen esta velocidad, realmente sienten que la fisiología de la otra parte siempre es mucho más lenta que la suya, pero la velocidad de una de las partes disminuye, o para ser más precisos, es cuando las velocidades de ambas partes se acercan cada vez más. Por ejemplo, cuando una nave espacial reduce su velocidad y vuela de regreso a la Tierra, las personas en tierra sentirán como si estuvieran viendo una película. De repente, a uno de los miembros de la tripulación le crece la barba y un chico cena en un abrir y cerrar de ojos. En resumen, la tripulación se movió increíblemente rápido. Por el contrario, las personas en la nave espacial nos ven de la misma manera, porque en el movimiento de alta velocidad, el tiempo se alarga, por lo que todo en el objeto que se mueve a alta velocidad es lento, y en el proceso de desaceleración de la nave espacial, el tiempo originalmente alargado. La búsqueda constante crea una sensación de compresión del tiempo. Cuando la velocidad relativa de la nave espacial con respecto a la Tierra es cero, la teoría de la relatividad temporal entre la persona en tierra y la tripulación desaparece. No se ven diferentes, el reloj vital de cada uno dura el mismo tiempo.
Muchos escritores de ciencia ficción han cometido errores aquí. Realmente creen que las personas en la nave espacial vivirán más y están dispuestos a pensar así porque este tipo de novelas son más atractivas para los lectores. De hecho, el lento metabolismo de las personas a bordo es sólo una ilusión causada por nuestro tiempo y espacio. Si nunca conocemos a las personas en la nave espacial, la ilusión permanecerá para siempre, pero una vez que todos nos sentemos juntos nuevamente, seguiremos siendo tan viejos como ellos. De hecho, el universo es justo. No importa a cuántos años luz estés de ti en el futuro, tu hermano gemelo seguirá teniendo la misma edad que tú cuando te conociste. Durante los días de separación, muchas veces sentirás que la otra persona envejece más lentamente que tú.
Vale, no hablemos más de la teoría de la relatividad. Ahora bien, si pudieras esbozar el universo usando lo que has aprendido antes, no sería diferente del universo que Einstein tenía en mente cuando publicó su teoría de la relatividad. Hoy en día todo el mundo asocia el universo con la visión relativa del espacio y el tiempo. ¿Lo hiciste? Abre tu mente y utiliza una visión relativa del tiempo para describir nuestro mundo y nuestro universo en tu mente. Ese es un mundo más real. También es nuestra capacidad de explorar los secretos fundamentales del universo.
El siguiente capítulo es mucho más fácil. Si comprende el concepto de tiempo relativo, el siguiente espacio multidimensional será fácil de manejar. Bienvenido
Capítulo 2 Espacio multidimensional
Otra afirmación común en las novelas de ciencia ficción es sobre el espacio multidimensional. ¿Qué son las dimensiones? Se puede decir que nuestro mundo es un mundo tridimensional que consta de largo, ancho y alto, donde el largo, el ancho y el alto son dimensiones.
Ya sabes, una vez que se confirma que la velocidad de la luz es constante, muchas situaciones obviamente solo pueden resolverse mediante cambios en el tiempo, como en el ejemplo de la linterna que dimos en el Capítulo 1, pero ¿quién se atreve a creer que el tiempo cambiará? Lo que la gente ha sentido durante decenas de millones de años. El tiempo también cambiará.
Si has aceptado la velocidad constante de la luz, la teoría de la relatividad y la existencia del espacio multidimensional, ahora podemos explorar juntos los secretos del origen del universo. Bienvenidos al siguiente capítulo.
Capítulo 3: El mar estrellado está confuso
¿Es una gran explosión o un crecimiento lento?
La cosmología del Big Bang es la teoría más influyente sobre la formación del universo. Se llama BIG BANG en inglés, también llamada cosmología del Big Bang. La teoría del Big Bang nació en la década de 1920 y fue complementada y desarrollada en la década de 1940. No fue hasta la década de 1950 que la gente empezó a prestarle una atención generalizada. El "Universo del Big Bang" sostiene que si el universo se está expandiendo, entonces el universo de ayer debería ser más pequeño y más denso que el universo de hoy. Entonces, en los primeros días del universo, probablemente estaba en un estado muy denso. La densidad de la materia en ese momento era muy alta, completamente diferente del mundo del cielo estrellado que vemos hoy. El estudio de la historia de la evolución de las propiedades físicas del universo siguiendo esta pista se denomina "Universo del Big Bang". La teoría del "Big Bang" es actualmente popular.
Pero creo que la teoría del "Big Bang" es muy limitada. ¿No está el universo más allá del punto de explosión? Esto es lo mismo que decir que el infinito tiene límites. Una pregunta lógica: ¿Cuál es el espacio-tiempo que contiene el universo? ¿No es también el universo?
Consulta (1): La teoría del Big Bang no puede responder cómo era el universo antes del Big Bang. ¿O explicar qué causó exactamente el Big Bang?
Pregunta (2): Si la "Teoría del Big Bang" es correcta, entonces toda la materia en este espacio debería haber nacido después del Big Bang. Esta es una relación causal. Aunque la teoría de la relatividad de Einstein no requiere en principio tiempo y espacio absolutos, si el universo tiene un origen, tiene un origen de tiempo absoluto, lo que destruye la relatividad del tiempo, por lo que esta ley de causalidad es una ley absoluta. Recientemente, el Telescopio Espacial Hubble en los Estados Unidos ha observado algunos fenómenos, lo que indica que algo anda mal con esta ley absoluta de causa y efecto. En otras palabras, el universo puede no tener origen, al igual que el espacio relativo, el tiempo no tiene origen y el tiempo no es absoluto.
Pregunta (3): Desde que se propuso la teoría del Big Bang, la mayoría de los astrónomos han aceptado la idea básica de la teoría del Big Bang. En particular, muchos astrónomos creen que hay mucha evidencia relevante en el "Universo del Big Bang", por lo que algunos científicos no le dan importancia. ¿Por qué no pensamos en ello: muchos problemas de la astrofísica no se pueden explicar de forma eficaz?
Pregunta (4): Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble muestran que si el universo fue realmente causado por el Big Bang, entonces el tiempo desde el Big Bang hasta el presente es más corto que la edad de muchos planetas antiguos. . Los planetas más antiguos pueden tener 16 mil millones de años, pero las observaciones sugieren que explotaron hace no más de 12 mil millones de años. Este descubrimiento fue publicado recientemente en la revista británica Nature, causando un gran impacto en el campo de la astrofísica.
Si tenemos que utilizar la teoría del "Big Bang" para explicar el fenómeno del agujero negro, será difícil. Quizás sería mejor explicar el estado actual del universo de otra manera.