Une brève histoire du temps par Stephen Hawking

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Du big bang aux trous noirs

Une brève histoire du temps par Stephen Hawking

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Quel est le sujet du livre une brève histoire du temps?

En examinant à la fois l'histoire de la théorie scientifique et les concepts qui façonnent notre connaissance actuelle du monde, une brève histoire du temps (1988) est un incontournable pour toute personne intéressée par l'histoire de la science. Dans ce livre, Hawking fournit un résumé concis à la fois de l'histoire de l'univers et de la physique compliquée qui le sous-tend, tous présentés d'une manière que même les lecteurs qui sont exposés à ces concepts pour la première fois peuvent comprendre.

Qui est-ce qui lit le livre une brève histoire du temps?

  • Quiconque est curieux dans les origines du cosmos, quiconque est curieux de savoir ce qu'est la physique quantique et toute personne intéressée par le fonctionnement des trous noirs

Qu'est-ce que les antécédents de Stephen Hawking?

Le doctorat en physique théorique et en cosmologie, Stephen Hawking (1942-2018) était un physicien théoricien, cosmologue et auteur qui est surtout connu pour son travail sur le rayonnement de Hawking et les théorèmes de déformation de Penrose. Entre 1979 et 2009, Hawking a tenu la chaire de mathématiques Lucasian à l'Université de Cambridge, où il a également reçu la Médaille présidentielle de la liberté. Il a également été un membre honoraire de la Royal Society of Arts et membre à vie de la Pontifical Academy of Sciences.

Qu'est-ce qui y a exactement pour moi? Découvrez les mystères de l'univers.

Voir le ciel rempli d'étoiles la nuit est l'un des sites les plus étonnants et les plus étonnants sur la planète. Il y a quelque chose dans le scintillement de l'univers qui nous supplie de prendre un moment et de considérer certains des mystères les plus profonds de l'univers. Une brève histoire du temps contribuera à l'éclairage de ces mystères en révélant les principes qui régissent le cosmos. Parce qu'il est rédigé en termes compréhensibles, il aidera même ceux qui ne sont pas scientifiquement enclins à comprendre pourquoi le cosmos existe, comment il est arrivé et à quoi ressemblera l'avenir. Vous découvrirez également des phénomènes étranges comme des trous noirs, qui sont une sorte de vide qui attire tout (ou presque tout) vers eux. Plus important encore, vous apprendrez les mystères du temps lui-même, car ces notes offrent les réponses à des questions telles que "à quelle vitesse le temps passe-t-il?" ainsi que "comment savons-nous que cela va de l'avant?"

Avec certitude, vous ne regarderez plus jamais le ciel nocturne de la même manière après avoir écouté ces morceaux de littérature.

Développer des théories en fonction de ce que vous avez vu dans le passé peut vous aider à prédire l'avenir.

La probabilité est que vous avez entendu parler de la théorie de la gravité ou de la théorie de la relativité. Mais, avez-vous déjà pris un moment pour réfléchir à ce que nous voulons réellement dire lorsque nous parlons d'idées et de concepts? Pour le dire simplement, une théorie est un modèle qui explique correctement les énormes groupes de données dans le sens le plus fondamental. Les observations scientifiques, telles que celles faites dans les expériences, sont collectées et analysées par des scientifiques, qui utilisent ensuite les informations pour créer des hypothèses sur la façon et pourquoi les événements se produisent. Les exemples incluent l'idée de gravité, qui a été établi par Isaac Newton après avoir étudié une variété d'événements allant des pommes tombant des arbres au mouvement des planètes. Une théorie de la gravité a été développée en utilisant les preuves recueillies par le chercheur. Les théories offrent deux avantages importants: d'abord et avant tout, ils permettent aux scientifiques de faire des prédictions précises sur le cours des événements à l'avenir.

Par exemple, la théorie de la gravité de Newton a permis aux scientifiques d'anticiper les mouvements futurs d'objets tels que les planètes. Si vous voulez savoir, par exemple, où Mars sera dans six mois, vous pouvez utiliser la théorie de la gravité pour prévoir l'emplacement avec une précision. Deuxièmement, les théories sont toujours réfutées, ce qui signifie qu'ils peuvent être révisés si de nouvelles preuves sont découvertes qui contredisent la théorie en question. Par exemple, les gens pensaient que la Terre était le centre de l'univers et que tout le reste le tournait autour de lui. À la suite de sa découverte que les lunes de Jupiter ont orbité la planète, Galileo a pu démontrer que tout ne tournait pas vraiment autour de la terre. En conséquence, quelle que soit la solidité d'une théorie au moment de sa formulation, une seule observation future peut toujours la rendre incorrecte. En conséquence, les idées ne peuvent jamais être prouvées, et la science est un processus qui change continuellement.

Un changement dans la façon dont nous pensons à la façon dont les choses se sont déroulées dans les années 1600, grâce à Isaac Newton.

Avant Isaac Newton, on pensait que l'état naturel d'un objet était celui de l'immobilité totale. Cela implique que s'il n'y avait pas de force externe agissant sur l'article, cela resterait totalement immobile. Newton, dans les années 1600, a démontré de manière concluante que cette notion de longue date était incorrecte. Une nouvelle hypothèse a été présentée à sa place, selon laquelle tout dans le cosmos, plutôt que d'être statique, était vraiment toujours en mouvement. Newton est arrivé à cette conclusion à la suite de sa conclusion que les planètes et les stars du Cosmos se déplaçaient continuellement dans leur relation les uns avec les autres. Les exemples incluent le fait que la Terre tourne en permanence autour du soleil et que l'ensemble du système solaire tourne autour de la galaxie. En conséquence, rien n'est jamais vraiment immobile. Newton a conçu trois lois du mouvement pour expliquer le mouvement de toutes choses dans l'univers:

Tous les objets continueront de voyager sur un chemin droit s'ils ne sont pas agi par une autre force, selon la première des lois de la motion de Newton. Cela a été montré par Galileo dans une expérience dans laquelle il a roulé des balles sur une colline pour illustrer son point. Ils ont roulé sur un chemin droit car il n'y avait pas d'autre force agissant sur eux autrement que la gravité. Plus précisément, la deuxième loi de Newton indique qu'un objet accélérera à un taux proportionné à la force exercée dessus. Considérez l'exemple suivant: Un véhicule avec un moteur plus puissant accélérera plus rapidement qu'un véhicule avec un moteur moins puissant. Cette règle indique également que plus la masse d'un corps est grande, moins une force a une force sur son mouvement, et vice versa. Un véhicule plus grand prendra plus de temps à accélérer qu'un véhicule plus léger si deux véhicules ont le même moteur.

La gravité est décrite par la troisième loi de Newton. Il affirme que tous les corps de l'univers sont attirés les uns par les autres par une force proportionnelle à la masse des objets attirés par. Cela implique que si vous doublez la masse d'un élément, la force agissant dessus sera deux fois plus puissante. Si vous doublez la masse d'un élément et triplez la masse d'un autre, la force sera six fois plus forte.

Le fait que la vitesse de la lumière soit constante montre qu'il n'est pas toujours possible de mesurer la vitesse de quelque chose par rapport à la vitesse d'un autre.

Après avoir vu comment la théorie de Newton a supprimé le repos absolu et l'a remplacé par l'idée que le mouvement d'un objet est relatif au mouvement de quelque chose d'autre, nous pouvons voir comment il est encore utilisé aujourd'hui. Cependant, la théorie a également indiqué que la vitesse relative d'un élément est importante. Considérez le scénario suivant: Vous êtes assis dans un train qui voyage à 100 miles par heure et lisez un livre. Je suis curieux de savoir à quelle vitesse vous voyagez. Selon un témoin qui regarde le train passer, vous voyagez à 100 miles par heure. Cependant, par rapport au livre que vous lisez maintenant, votre vitesse est de 0 miles par heure. En conséquence, votre vitesse est mesurée par rapport à un autre élément. Cependant, un défaut significatif de la théorie de Newton a été découvert: la vitesse de la lumière.

La vitesse de la lumière est constante, non relative, et ne peut pas être mesurée. Il se déplace à une vitesse constante de 186 000 milles par seconde. Quoi qu'il en soit à un rythme plus rapide que la lumière, la vitesse de la lumière restera constante malgré tout. Par exemple, si un train voyageant à 100 miles par heure s'approchait d'un faisceau de lumière, la vitesse de la lumière serait de 186 000 miles par seconde, selon la formule. Cependant, même si ce train s'arrêtait complet à un signal rouge, le faisceau de lumière parcourait toujours 186 000 miles par seconde. Cela ne fait aucune différence qui regarde la lumière ou à quelle vitesse ils se déplacent; La vitesse de la lumière restera toujours constante. L'hypothèse de Newton est compromise à la suite de cette constatation. Quand quelque chose bouge, comment la vitesse de l'objet peut-elle rester constante indépendante de l'état de l'observateur? Heureusement, la solution a été trouvée au début du XXe siècle, quand Albert Einstein a proposé sa théorie générale de la relativité.

Selon la théorie de la relativité, le temps lui-même n'est pas une quantité fixe.

Le fait que la vitesse de la lumière reste constante a été un problème pour la théorie de Newton, car elle a démontré que la vitesse n'est pas nécessairement relative. En conséquence, les scientifiques ont besoin d'un modèle mis à jour qui a pris en compte la vitesse de la lumière. La théorie de la relativité, créée par Albert Einstein, est un exemple d'une telle théorie. Selon la théorie de la relativité, les règles de la science s'appliquent également à tous les observateurs qui sont libres de se déplacer. Cela implique que peu importe le rythme où quelqu'un voyage, il éprouvera toujours la même vitesse de lumière. Bien que cela semble être assez simple à première vue, l'une de ses propositions fondamentales est vraiment extrêmement difficile à saisir pour beaucoup de gens: l'idée que le temps est relatif est l'une des plus difficiles à saisir.

En raison du fait que la lumière ne varie pas en vitesse lorsqu'elle est vue par des observateurs voyageant à différentes vitesses, les témoins voyageant à différentes vitesses les uns des autres estimeraient réellement des moments différents pour la même occurrence. Considérez le scénario suivant: Un éclair de lumière est envoyé à deux témoins, dont l'un se dirige vers la lumière et l'autre qui se déplace à une vitesse plus rapide dans la direction opposée de la lumière. Les deux téléspectateurs éprouveraient la même vitesse de lumière, malgré le fait qu'ils se déplacent à des vitesses très différentes et dans des directions opposées. Cela impliquerait qu'ils voient tous les deux l'événement Flash comme s'il s'était produit à un moment différent de l'autre, ce qui est incroyable. Cela est dû au fait que le temps est défini par la distance que quelque chose est devenu divisé par la vitesse à laquelle il a bougé. Bien que la vitesse de la lumière soit la même pour les deux téléspectateurs, en raison de la différence de distance, le temps est relatif à chaque observateur dans ce cas.

Si les deux témoins étaient équipés d'horloges pour enregistrer le moment où le pouls de la lumière était produit, ils seraient en mesure de certifier deux timings distincts pour le même événement. Alors, qui a raison? Dans aucun des opinions des observateurs; Le temps est relatif et unique à chacun de leurs perspectives!

Parce qu'il est impossible d'obtenir des mesures précises des particules, les scientifiques s'appuient sur un concept appelé état quantique pour faire des prédictions.

Tout dans l'univers est composé de particules telles que des électrons et des photons. Les scientifiques cherchent à les mesurer et à analyser leur vitesse afin de mieux comprendre le cosmos et ses habitants. Cependant, lorsque vous essayez d'examiner les particules, vous verrez qu'elles se comportent de manière inhabituelle. Curieusement, plus vous essayez précisément de mesurer l'emplacement d'une particule, plus sa vitesse devient incertaine; Inversement, plus vous essayez précisément de mesurer sa vitesse, moins sa position devient définie. Le principe de l'incertitude est le nom donné à ce phénomène, qui a été initialement identifié dans les années 1920. Une conséquence du principe de l'incertitude était que les scientifiques ont été forcés de trouver d'autres méthodes de recherche sur les particules, les conduisant à commencer à regarder à la place l'état quantique d'une particule. L'état quantique d'une particule est une combinaison de plusieurs emplacements potentiels probables et vitesses de la particule.

Étant donné que les scientifiques ne sont pas en mesure de déterminer l'emplacement ou la vitesse précis d'une particule, ils doivent considérer les nombreux endroits et vitesses possibles que les particules peuvent occuper. Les chercheurs surveillent tous les emplacements possibles où une particule pourrait être, puis choisissez la plus probable parmi eux à mesure que la particule se déplace. Les scientifiques traitent les particules comme s'ils étaient des vagues afin de les aider à déterminer cela. Parce qu'une particule peut être dans une pléthore de divers endroits en même temps, elles semblent être une séquence d'ondes continues et oscillantes dans leur apparence. Considérez l'image d'un morceau de fil vibrant. Lorsque la chaîne vibre, elle se déroulera et plongera à travers une gamme de pics et de creux. Une particule agit de manière similaire, mais son itinéraire potentiel est composé d'une séquence d'ondes qui se chevauchent qui se produisent en même temps.

L'observation des particules de cette manière aide les scientifiques à déterminer où une particule est le plus susceptible d'être trouvée. La plupart des emplacements de particules probables sont ceux dans lesquels les arcs et les pics sur les nombreuses vagues coïncident les uns avec les autres, tandis que les emplacements de particules les moins probables sont ceux dans lesquels ils ne le font pas. Ceci est appelé interférence, et il révèle quels emplacements et vitesses sont probablement pour que l'onde de particules emprunte son itinéraire.

La gravité est la conséquence de grandes choses qui plient le tissu de l'espace-temps à leur volonté.

Lorsque vous regardez autour de vous, vous regardez le monde en trois dimensions, ce qui signifie que vous pouvez caractériser chaque élément par sa hauteur, sa largeur et ses mesures de profondeur. Le fait demeure qu'il y a une quatrième dimension, bien que nous ne pouvons pas voir: le temps qui, combiné avec les trois autres dimensions, forme un phénomène connu sous le nom d'espace-temps. Les scientifiques utilisent ce modèle en quatre dimensions de l'espace-temps pour expliquer les événements qui se déroulent à travers le cosmos. Dans le contexte du temps et de l'espace, un événement est tout ce qui se déroule à un certain moment. En conséquence, lors de la détermination de l'emplacement d'un événement en conjonction avec les coordonnées tridimensionnelles, les scientifiques incluent une quatrième coordonnée pour représenter le temps de l'occurrence. Afin de déterminer l'emplacement d'un événement, les scientifiques doivent prendre en compte le temps car la théorie de la relativité dit que le temps est relatif. Par conséquent, c'est un élément essentiel pour définir la nature d'un incident particulier.

La combinaison de l'espace et du temps a eu un effet remarquable sur notre compréhension de la gravité, qui a évolué de façon spectaculaire en conséquence. La gravité est la conséquence de grands objets qui plient le continuum de l'espace-temps, comme décrit ci-dessus. Lorsqu'une grande masse, comme notre soleil, se courbe, il a pour effet de modifier l'espace-temps. Considérez le scénario suivant: Considérez le concept de l'espace-temps comme une couverture qui est étalée et maintenue dans les airs. Si vous mettez un élément au centre de la couverture, la couverture se courbe et l'objet coulera un peu au milieu de la couverture. C'est l'effet que les choses énormes ont sur le tissu de l'espace-temps.

D'autres choses suivront ensuite ces courbes dans l'espace-temps alors qu'elles se déplacent dans l'espace. Cela est dû au fait qu'un élément choisit toujours le chemin le plus court entre deux emplacements, qui est une orbite circulaire autour d'un objet plus grand dans l'univers. Si vous jetez un autre coup d'œil à la couverture, vous verrez quelque chose. Mettre un gros objet comme une orange sur la couverture, puis essayer de rouler un objet plus petit, il se traduira par le marbre après la dépression laissée par l'orange. La gravité fonctionne de la même manière!

En cas de mort d'une étoile avec une grande messe, l'étoile s'effondre dans une singularité connue sous le nom d'un trou noir.

Afin de générer de la chaleur et de la lumière, les étoiles ont besoin d'énormes quantités d'énergie pendant toute leur vie. Cependant, cette énergie ne supporte pas indéfiniment; En fin de compte, il s'épuise, faisant mourir l'étoile. Ce qui arrive à une étoile après sa mort est déterminé par la taille de l'étoile. Lorsqu'une étoile massive épuise ses réserves d'énergie, quelque chose d'extraordinaire se produit: la formation d'un trou noir. Parce que le champ gravitationnel de la majorité des grandes étoiles est si puissant, un trou noir peut se former. Il est possible pour la star d'utiliser son énergie pour s'empêcher de s'effondrer tant qu'elle est encore en vie. Après avoir manqué d'énergie, l'étoile n'est plus en mesure de défier la gravité et son corps désintégrant finit par s'effondrer sur lui-même. Tout est entraîné vers l'intérieur dans une singularité, qui est un point sphérique infiniment dense qui n'existe nulle part ailleurs dans l'univers. Cette singularité est appelée un trou noir.

L'espace-temps se tordit si brusquement en raison de la gravité d'un trou noir que même la lumière est pliée le long de son chemin. Non seulement un trou noir tire tout dans son voisin Plus vite que toute autre chose dans l'univers, peut s'échapper dessus. L'horizon de l'événement d'un trou noir est défini comme le point au-delà duquel rien ne peut s'échapper à nouveau. Cela pose une question intéressante: Puisqu'un trou noir absorbe la lumière et tout ce qui traverse son horizon d'événements, comment pouvons-nous savoir s'ils sont vraiment là dans l'univers? Les astronomes recherchent des trous noirs en observant l'impact gravitationnel qu'ils ont sur le cosmos ainsi que les rayons X émis par leur interaction avec les étoiles en orbite.

Par exemple, les astronomes recherchent des étoiles entourant des objets sombres et énormes qui peuvent ou non être des trous noirs afin d'en savoir plus à leur sujet. Ils sont également à la recherche de rayons X et d'autres vagues qui sont fréquemment générées par la matière car elle est traînée et déchirée par un trou noir. Une source encore plus mystérieuse de radio et de rayonnement infrarouge a été découverte dans le cœur de notre galaxie; On pense que cette source est un trou noir supermassif.

Les trous noirs produisent des rayonnements, ce qui peut les faire s'évaporer, entraînant finalement leur mort.

L'attraction gravitationnelle d'un trou noir est si puissante que même la lumière ne peut pas y échapper. Il va de soi que rien d'autre ne pourrait également s'échapper. Vous vous trompez cependant. En fait, les trous noirs doivent émettre quelque chose afin d'éviter de violer la deuxième règle de thermodynamique. Il est indiqué dans la deuxième règle universelle de la thermodynamique que l'entropie, ou la tendance vers un plus grand trouble, augmente en tout temps. Et lorsque l'entropie augmente, la température doit également augmenter. Une bonne illustration de cela est la façon dont un poker de feu brûle en rouge après avoir été placé dans un incendie et émet un rayonnement sous forme de chaleur. Selon la deuxième règle de la thermodynamique, puisque les trous noirs absorbent l'énergie désordonnée du cosmos, l'entropie du trou noir devrait augmenter à la suite de cela. Et, à la suite de l'augmentation de l'entropie, les trous noirs doivent être forcés de permettre à la chaleur de s'échapper.

Bien que rien ne puisse s'échapper de l'horizon de l'événement d'un trou noir, des paires virtuelles de particules et d'antiparticules près de l'horizon de l'événement sont capables de le faire car la deuxième loi de la thermodynamique est conservée à proximité de l'horizon de l'événement. Les particules qui ne peuvent pas être observées mais dont les impacts peuvent être quantifiés sont appelés particules virtuelles. L'un des membres du couple a une énergie positive, tandis que l'autre possède une énergie chargée négativement. En raison de la force de l'attraction gravitationnelle dans un trou noir, une particule négative peut être aspirée dans le trou noir et, ce faisant, fournir à son partenaire de particules avec suffisamment d'énergie pour potentiellement s'échapper dans le cosmos et être libérée sous forme de chaleur. Il est possible que le trou noir émet des rayonnements de cette manière, ce qui lui permet d'obéir à la deuxième loi de la thermodynamique.

La quantité de rayonnement positif libéré est contrebalancée par la quantité de rayonnement négatif tiré dans le trou noir par le trou noir. Cet afflux intérieur de particules négatives a le potentiel de diminuer la masse du trou noir jusqu'à ce qu'elle s'évapore finalement et meurt. Et, si la masse du trou noir est réduite à une valeur suffisamment minime, elle se terminera très probablement par une énorme explosion finale équivalente à des millions de bombes H.

Malgré le fait que nous ne pouvons pas être certains, il existe des indications importantes que le temps ne fera que marcher.

Considérez la possibilité que l'univers ait commencé à rétrécir et le temps a commencé à couler en arrière. Qu'est-ce que ça serait d'être là? Il est possible que les horloges reculent et que le chemin de l'histoire sera inversé. Cependant, alors que les scientifiques n'ont pas entièrement rejeté la possibilité, trois indications significatives indiquent que le temps va de l'avant exclusivement. La flèche thermodynamique du temps est l'indication initiale que le temps passe d'un point dans le passé à un autre point dans le futur. Selon la deuxième loi de la thermodynamique, l'entropie - le trouble d'un système fermé - a tendance à croître au fil du temps dans chaque système fermé. Cela implique que la propension du trouble à croître peut être utilisée pour évaluer le temps.

Dans le cas d'une tasse qui tombe accidentellement d'une table et se casse, l'ordre a été perturbé et l'entropie a augmenté. Parce qu'une tasse brisée ne se réunira jamais spontanément et améliorera sa commande, nous pouvons conclure que le temps ne fait que progresser. La tasse brisée et la flèche thermodynamique du temps sont toutes deux des éléments du deuxième indicateur du temps avant, qui est contrôlé par la mémoire et est également représenté par la flèche psychologique du temps. Lorsque vous vous souvenez peut-être que la tasse était sur la table après avoir été brisée, vous ne pourrez pas "rappeler" son futur emplacement sur le sol alors qu'il était encore sur la table avant qu'il ne soit brisé. La troisième indication, la flèche cosmologique du temps, fait référence à l'expansion du cosmos, et elle correspond à notre expérience de la flèche thermodynamique du temps ainsi qu'à la croissance de notre connaissance. Cela est dû au fait que l'entropie augmente à mesure que le cosmos se développe.

Après avoir atteint un certain point dans le temps, le chaos dans le cosmos peut entraîner le rétrécissement de l'univers, inversant ainsi la direction du temps dans la flèche cosmique du temps. Cependant, nous n'en aurions pas conscients car les créatures intelligentes ne peuvent vivre que dans un environnement où le chaos augmente. La raison en est que les humains dépendent du processus d'entropie pour convertir nos aliments en forme d'énergie utilisable. Pour cette raison, nous continuerons de percevoir la flèche cosmique du temps comme pour aller de l'avant tant que nous sommes en vie.

Il y a trois forces de base dans le cosmos, en plus de la gravité. Ce sont: l'attraction, l'attraction et l'attraction.

Y a-t-il des forces particulières opérant dans l'univers? La majorité des gens ne connaissent que l'une de ces forces: la gravité, qui est la force qui s'attire les unes vers les autres et qui se fait sentir de la manière que la gravité terrestre nous attire à sa surface. La majorité des gens, en revanche, ne savent pas qu'il y a vraiment trois autres forces qui fonctionnent sur les plus petites particules. Lorsqu'un aimant s'accroche à un réfrigérateur ou lorsque vous rechargez votre téléphone portable, vous éprouvez une force électromagnétique, qui est la première de ces forces. Il a un effet sur toutes les particules chargées, y compris en tant qu'électrons et quarks, ainsi que sur leurs charges électriques.

Les aimants ont des pôles nord et sud qui peuvent attirer ou repousser d'autres aimants. Les particules chargées positivement attirent des particules négatives et repoussent d'autres particules positives, et vice versa. La force électromagnétique est représentée par les pôles nord et sud d'un aimant. Cette force est considérablement plus forte que la gravité et a une influence beaucoup plus grande au niveau atomique que la gravité. Par exemple, la force électromagnétique fait tourner un électron autour du noyau d'un atome dans un mouvement circulaire. Le deuxième type de force nucléaire est la faible force nucléaire, qui opère sur toutes les particules qui compensent la matière et sont responsables de la production de radioactivité. Cette force est appelée «faible» car les particules qui le transportent ne peuvent exercer la force que sur une courte distance, gagnant ainsi le nom. En raison de l'intensité croissante de la faible force nucléaire à une énergie plus élevée, elle finit finalement celle de la force électromagnétique.

Il s'agit du troisième type de force nucléaire qui maintient les protons et les neutrons ensemble dans le noyau d'un atome ainsi que les quarks plus petits contenus à l'intérieur des protons et des neutrons ensemble. Une forte force nucléaire, contrairement à la force électromagnétique et à une faible force nucléaire, devient plus faible à mesure que l'énergie de la particule augmente. Au cours d'une période d'énergie très élevée, appelée grande énergie d'unification, la force électromagnétique devient plus forte et la faible force nucléaire s'affaiblit, tandis que la forte force nucléaire s'affaiblit. À ce moment, les trois forces atteignent une force égale et fusionnent pour former diverses facettes d'une seule force: une force qui pourrait avoir participé à la formation de l'univers, selon certaines théories.

Malgré le fait que les scientifiques pensent que l'univers a commencé avec le Big Bang, ils ne sont pas clairs des circonstances précises de la façon dont cela s'est produit.

La grande majorité des scientifiques pensent que le temps a commencé avec le Big Bang - l'instant où l'univers est passé d'un état infiniment dense à une entité en pleine expansion qui se développe encore aujourd'hui ... bien qu'une variété d'hypothèses aient été suggérées pour expliquer comment Une telle expansion massive de l'univers aurait pu se produire, les scientifiques ne sont toujours pas sûrs de la façon dont le Big Bang s'est produit. Le modèle chaud de Big Bang de l'origine de l'univers est l'hypothèse la plus généralement acceptée de l'origine de l'univers. Selon cette hypothèse, le cosmos a commencé par une taille de zéro et était sans cesse chaud et dense pour commencer. Pendant le grand coup, il s'est étendu et à mesure qu'il augmentait, la température de l'univers a chuté lorsque la chaleur était dispersée à travers l'univers. La majorité des composants qui existent dans l'univers aujourd'hui se sont formés dans les premières heures d'expansion cosmique.

En raison de la gravité, alors que l'univers continuait de se développer, les zones plus denses de la matière en expansion ont commencé à tourner, entraînant la formation de galaxies. Des nuages ​​d'hydrogène et de gaz d'hélium comprimés à l'intérieur de ces galaxies nouvellement formées, provoquant une expansion de l'univers. Leurs atomes d'affrontement ont déclenché des événements de fusion nucléaire, ce qui a entraîné la formation d'étoiles. Au cours des années suivantes, alors que ces étoiles ont péri et implosé, elles ont déclenché des explosions stellaires massives qui ont expulsé encore plus d'éléments dans le cosmos. En conséquence, de nouvelles étoiles et planètes ont été formées à partir des matières premières fournies par le Big Bang. Malgré le fait qu'il s'agit du modèle largement reconnu du Big Bang et du début des temps, ce n'est pas le seul.

Le modèle inflationniste est une autre option à considérer. Il est proposé dans ce scénario que l'énergie du Cosmos précoce était si extrêmement grande que les forces de la forte force nucléaire, la faible force nucléaire et la force électromagnétique étaient toutes égales en intensité. Cependant, au fur et à mesure que le cosmos devenait en taille, les trois forces ont commencé à varier considérablement dans leurs intensités relatives. Une énorme quantité d'énergie a été libérée à la suite de la séparation des forces. Un effet anti-gravitationnel aurait entraîné, forçant le cosmos à se développer rapidement et à un rythme toujours croissant.

La relativité générale et la physique quantique n'ont pas pu être réconciliées par les physiciens.

Le développement de deux idées principales résulte de la quête des scientifiques pour mieux comprendre et expliquer le cosmos. Un concept fondamental en physique est la relativité générale, qui concerne un très grand phénomène dans l'univers: la gravité. L'une des branches scientifiques les plus fascinantes est la physique quantique, qui traite de certaines des plus petites choses de l'univers connu de l'homme: des particules subatomiques plus petites que les atomes. Bien que les deux théories offrent des informations précieuses, il existe des écarts importants entre ce qui est prédit par les équations de la physique quantique et ce qui est prédit et vu par la relativité générale, malgré le fait que les deux théories sont correctes. Cela implique qu'à ce moment, il n'y a aucun moyen de les combiner tous en une seule théorie unifiée complète de tout.

Il y a un problème avec la combinaison des deux théories, car de nombreuses équations utilisées en physique quantique entraînent des valeurs infinies apparemment impossibles, ce qui rend difficile la combinaison des deux théories. Considérez le fait que les équations de l'espace-temps prédisent que la courbe de l'espace-temps est infinie, qui s'est avérée incorrecte par observations. Des tentatives sont faites par des scientifiques d'ajouter d'autres infinités à l'équation afin d'annuler ces infinies. Il est regrettable que cela limite l'exactitude avec laquelle les scientifiques peuvent prévoir l'avenir. Il s'ensuit comme une conséquence que, plutôt que d'utiliser des équations de physique quantique pour prévoir les occurrences, il est nécessaire d'inclure les événements eux-mêmes et de modifier les équations pour les faire correspondre! Dans une seconde, une question connexe, la théorie quantique propose que tout l'espace vide du cosmos est composé de paires virtuelles de particules et d'antiparticules, ce qui est incompatible avec la réalité.

La présence de ces appariements virtuels, en revanche, crée des problèmes pour la théorie générale de la relativité. Cela est dû au fait que le cosmos a une quantité illimitée d'espace vide et donc l'énergie de ces accords devrait avoir une quantité infinie d'énergie. Ceci est gênant car la célèbre équation d'Einstein E = MC2 implique que la masse d'un élément est égale à son énergie, qui est une fausse hypothèse. En conséquence, l'énergie illimitée de ces particules virtuelles impliquerait qu'elles posséderaient également une masse sans fin. S'il y avait une masse illimitée, l'univers entier s'effondrerait sous la forte attraction gravitationnelle du soleil, entraînant la formation d'un seul trou noir.

Résumé à la fin

Beaucoup de gens sont désactivés par la physique parce qu'ils le voient comme un domaine inaccessible de longues équations et d'idées compliquées. C'est le message principal transmis par ces notes: cela est vrai dans une certaine mesure, mais pas entièrement. Cependant, la complexité de la physique ne devrait pas dissuader ceux d'entre nous qui ne sont pas des spécialistes de comprendre comment et pourquoi l'univers fonctionne. De nombreuses règles et réglementations existent pour nous aider dans notre quête pour comprendre les mystères de notre monde et notre place en son sein. Règles et règles compréhensibles pour la majorité d'entre nous. Et, une fois que nous avons compris leur signification, nous pouvons commencer à voir le monde d'une manière différente.

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Écrit par BrookPad Équipe basée sur une brève histoire du temps par Stephen Hawking



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