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Die 10 wichtigsten Dinge, die im Weltraum vor sich gehen und Ihr Gehirn zum Schmelzen bringen werden
Antike Kulturen wie die Chinesen und die Griechen schauten ehrfürchtig zum Himmel und brachten sich die Nerven, um herauszufinden, was dort oben vor sich ging. Sie erzielten bemerkenswerte Durchbrüche, aber im 20. und 21. Jahrhundert stieg die Technologie mit dem Fortschritt der Technologie. Einige dieser Entdeckungen sind für Nicht-Wissenschaftler vielleicht unergründlich, aber sie sind sicherlich real.
10Curved Space
Die Idee, dass der Raum flach oder gebogen sein kann, ist seltsam und vielleicht nicht einmal glaubwürdig, aber leider stimmt es.
Albert Einstein erkannte, dass der Raum um gravierende Objekte gekrümmt ist, was beispielsweise Umlaufbahnen (mehr dazu) ausmacht. Um festzustellen, ob der Raum flach oder gekrümmt ist, können Sie die euklidische Geometrie in diesen Räumen testen. Dies ist eine Geometrie, die von Euklid, einem Mathematiker aus dem antiken Griechenland, ausgeführt wurde, der alle Formeln aufschrieb, die Sie in der Geometrie der High School gelernt haben.
In der euklidischen Geometrie addieren sich beispielsweise die Winkel eines Dreiecks auf 180 Grad. Nicht im gekrümmten Raum. Das liegt daran, dass die Krümmung der geraden Linien (was ein Oxymoron ist), dass die Winkel größer werden. Sie könnten ein Dreieck mit drei Winkeln von 90 Grad zeichnen.
Denken Sie eine Minute darüber nach.
9Die nicht Schwerkraft
Erinnern Sie sich an die Physik an der Highschool, als Sie Isaac Newtons Drei Bewegungsgesetze gelernt haben? Und die Schwerkraft? Kraft ist Masse mal Beschleunigung oder 9,8 m / s? Vergiss es. Fast.
Newton war mit seinen Gesetzen über die Schwerkraft nicht völlig falsch; er hatte jedoch nicht ganz recht. Es stellt sich heraus, dass man in seinen Formeln theoretisch Antworten bekommen könnte, wie das Potenzial für unendliche Schwerkraft, die einfach nicht zusammenpassen, und Albert Einstein hat das gesehen. Er brachte dann seine eigenen Gleichungen auf, die Fragen zur Schwerkraft beantworteten, die Newtons Gleichungen nicht konnten. So bekommen wir gekrümmten Raum, der das Phänomen der Schwerkraft verursacht.
Stellen Sie sich den Raum als Gummiplatte vor. Nun kleben Sie eine Bowlingkugel darauf, die die Erde darstellt. Sie sollten eine Kurve im Gummi um die Erde sehen. Wenn Sie dies berücksichtigen, würden Sie, wenn Sie einen kleineren, leichteren Ball (den Mond) am Rand dieses gekrümmten Gummis rollen, in die Krümmung des Gummis (Schwerkraft) geraten und sich in Kreisen bewegen oder um die Erde kreisen . So funktioniert die Schwerkraft nach Einstein.
Der große Imbiss hier? Die Schwerkraft ist keine Kraft, vergessen Sie die Physik an der High School. Nur diesen Teil sowieso.
8Einsteins Relativitätstheorie
Einsteins Relativitätstheorie ist eine komplizierte, halten Sie sich also an Ihren Hüten fest, Jungen und Mädchen. Dieser spielt mit gekrümmtem Raum und der Schwerkraft darin, dass er keine Kraft ist, aber es ist bei weitem ein eigenes Tier.
Wenn sich ein Objekt von einem Beobachter wegbewegt, verlangsamt sich die Zeit für diesen Beobachter auf größeren Skalen. Wenn Sie beispielsweise eine Uhr vor sich halten, ticken die Sekunden wie üblich. Bewegen Sie die Uhr weiter weg und diese Sekunden und Minuten in Ihre Perspektive werden langsamer. Sie werden nicht wirklich langsamer, aber sie sehen so aus.
Dies gilt für alle möglichen Dinge, wie Alterung und Licht. Wenn Sie ein blaues Licht vor sich halten, wird es blau aussehen, aber wenn es sich immer weiter wegbewegt, wird es rot aussehen, da Rot eine längere Wellenlänge hat. Aus diesem Grund ändert sich auch die Tonhöhe, wenn Sie ein Zughorn hören. Wenn es näher kommt, schrumpfen die Wellenlängen, also steigen die Frequenz und die Tonhöhe an. Im weiteren Verlauf werden die Wellenlängen länger und Frequenz und Tonhöhe fallen ab.
Auf der Erde sind diese relativen Unterschiede sehr geringfügig, fast vernachlässigbar, weshalb Newtons Gesetze in der Schule verwendet und gelehrt werden. Sie erfüllen ihren Zweck auf der Erde, außer in einem Punkt: Globale Positionierungssysteme.
GPS-Geräte verwenden Einsteins Relativitätstheorie, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Bei den Satelliten über der Erde vergeht die Zeit langsamer als bei uns, und bei den Satelliten läuft die Zeit aufgrund der Schwerkraft der Erde schneller. Diese Zeitunterschiede sind groß genug, um Ihre Reisezeit vollständig zu beeinträchtigen. Um sicherzugehen, dass wir dort ankommen, wo wir sein sollen, setzen GPS-Geräte auf Einsteins Zeit.
7 Schwarze Löcher
Schwarze Löcher sind immer noch ein großes Rätsel. Ihre Natur macht sie so schwer zu verstehen. Zum einen können Sie sie nicht sehen. Ihre Schwerkraft ist so stark, dass nichts entweichen kann, einschließlich Licht. Die Materie müsste sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen, um aus der Schwerkraft herauszukommen (Fluchtgeschwindigkeit genannt), was unmöglich ist. So haben schwarze Löcher ihren Namen bekommen: Es kommt kein Licht heraus, also können wir es nicht sehen, deshalb ist es schwarz. Einfach.
Außer sie sind nicht so einfach.
Schwarze Löcher sind eine Art Sternenkadaver. Wenn ein massiver Stern (viel größer als unsere Sonne) stirbt, sprengt er sich in eine Supernova und bricht in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zusammen, dessen letzteres völlig anders ist als ein Stern. Schwarze Löcher haben eine extreme Schwerkraft, die zu einer Singularität führt, wo unendliche Dichte vorhanden ist, wo die gesamte Masse gepackt ist und wo die Zeit vollständig stoppt. Der Ereignishorizont ist der „Punkt ohne Wiederkehr“ im äußeren Teil des Schwarzen Lochs, an dem die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit überschreitet und sich die Zeit und die Zeit in eine Richtung bewegen: Vorwärts.
Sobald Sie den Ereignishorizont erreicht haben, kommen Sie nicht mehr zurück. Wenn Sie zur Singularität gelangen, werden Sie einen hässlichen, aber schnellen Tod sterben. Da die Gezeitenkräfte so stark sind, wird Ihr Körper unnatürlich gestreckt und Sie werden von vorne nach hinten und von Seite zu Seite gequetscht. Du wirst am Ende wie eine Saite aussehen, was ein weiterer Grund dafür ist, dass wir nicht viel über Schwarze Löcher wissen. Es ist zu riskant.
6Alternate Universes
Dies klingt nach reiner Science-Fiction, aber es ist ein legitimes Konzept, mit dem sich Wissenschaftler seit einem Jahrhundert auseinandersetzen.
Während des Ersten Weltkrieges schrieb Karl Schwarzschild die erste Gleichung über schwarze Löcher, wie ihre Radien und noch faszinierender das, was sich darin befindet. Er schrieb, dass die Singularität (der Punkt des Todes, der Sie zerquetscht) zu einem einzigen Moment mit einem unendlichen Paralleluniversum verbunden ist, das völlig unabhängig von unserem eigenen Universum ist.
Noch verrückter schrieb ein Mann namens Roy Kerr. Seine Gleichungen gelten für ein rotierendes Schwarzes Loch. Das macht eine oder mehrere Welten aus. Seine Gleichungen verwandeln die Singularität in einen Ring anstelle eines Punktes. Dieser Ring ist fast wie ein Portal, das zu unendlichen Universen führen würde. Wenn Sie durch die Singularität gegangen wären (ohne den Ring zu berühren, weil Sie sterben würden), würden Sie an einen anderen Ort gehen und könnten nicht durch dieselbe Singularität in den Raum zurückkehren, aus dem Sie ursprünglich gekommen sind. Der Raum, den Sie betreten würden, wäre in einem weißen Loch, das, wie der Name schon sagt, das totale Gegenteil eines schwarzen Lochs ist, in dem nichts hineinkommen kann, sondern nur herausspritzt. Theoretisch könnte man aus diesem weißen Loch herausgehen und in einem Universum sein wie das unsere, aber nicht unser. Wenn Sie wollten, könnten Sie ein weiteres schwarzes Loch finden, hineingehen und aus einem weißen Loch in einem dritten Universum herauskommen. Sie können diesen Vorgang für immer wiederholen, wenn Sie wollten.
Natürlich ist das alles nur in Mathematik, nicht in der Realität. Obwohl dies wahrscheinlich aufgrund von Faktoren wie dem Hinzufügen von Masse nicht der Fall ist, ist es ein Konzept, das Wissenschaftler heute ernst nehmen müssen.
5 weiße Löcher
Ein weißes Loch ist das komplette Gegenteil eines schwarzen Lochs, da nichts hineingehen kann. Es ist jedoch wie ein schwarzes Loch von Kerr aufgebaut, da seine Singularität ringförmig ist und als Tor zu anderen Universen fungiert. Es hat auch einen Ereignishorizont, der es denjenigen, die es überqueren, nicht erlaubt, wieder reinzukommen, da Raum und Zeit so stark sind.
Es gibt keine weißen Löcher in unserem Universum. Diese sind rein hypothetisch und stehen hinter schwarzen Löchern. Selbst wenn hypothetische weiße Löcher in hypothetischen Universen im Hyperraum existierten, könnten wir nicht einfach aufgrund der Natur der schwarzen Löcher darauf zugreifen.
4Wurmlöcher
Dies sind auch Ergebnisse der Gleichungen hinter schwarzen Löchern und weißen Löchern, sie haben jedoch nicht notwendigerweise mit alternativen Universen und Hyperraum zu tun. Stattdessen befassen sie sich mit unserem eigenen Universum.
Nach den Gleichungen könnten diese Wurmlöcher die Raumzeit als Abkürzung verbinden. Um dieses Abkürzungskonzept zu visualisieren, stellen Sie sich einen riesigen Betonblock vor Ihnen vor. Um direkt auf die andere Seite zu gelangen, müssen Sie diese umgehen. Der geradeste Weg, den Sie möglicherweise nehmen können, ist, direkt darauf zu laufen und Ihre Schulter entlang der Kante zu reiben, während Sie um ihn herum gehen. Um es kürzer zu machen, können Sie einfach ein Loch in den Beton schneiden und durchgehen. Gleicher Ort, dasselbe Universum, aber ein anderer und sehr schwieriger Weg.
Natürlich gibt es viele technische Aspekte, die an dieser Analogie nicht stimmen, aber sie vermitteln den Punkt. Wurmlöcher könnten eine seltsame Raumzeit durchbrechen, um von einem Teil des Universums zu einem anderen zu gelangen, ohne durch die Raumzeit des Universums selbst reisen zu müssen.
Wurmlöcher beginnen mit einem schwarzen Loch und speien irgendwo im Universum aus einem weißen Loch. Aber wie so vieles ist es immer noch rein hypothetisch. Die Tatsache, dass es ernsthaft geprüft wird, ist überwältigend genug.
3Dark-Angelegenheit
Weniger hirnschmelzend, aber immer noch rätselhaft und verrückt ist, dass es so viel Zeug im Universum gibt, aber der Haken? Wir können es nicht sehen, wir wissen nicht, was es ist und es ist überall.
Das ist ungefähr alles, was wir über dunkle Materie wissen, die Substanz, die 27 Prozent des Universums ausmacht. Und die dunkle Energie, etwas völlig anderes, aber ebenso geheimnisvoll wie dunkle Materie, macht weitere 68 Prozent aus. Normale Materie, wie die Protonen und Neutronen, aus denen Sie bestehen, macht nur etwa 5 Prozent aus.
Dunkle Materie wurde von Vera Rubin entdeckt, als sie erkannte, dass die Gesamtmasse der Galaxien mehr war als die Masse, die die detektierbaren Objekte in der Galaxie addiert haben sollten. Das bedeutet, dass sich in diesen Galaxien etwas befindet, das nicht gesehen oder erkannt werden kann und Masse enthält.
Wie kann das sein? Was ist das Zeug Dies sind Fragen, die jeden Tag aus dem gleichen Grund mit dem Gehirn von Astronomen durcheinander bringen, aus dem gleichen Grund, aus dem sie uns rätseln. Das macht einfach keinen Sinn.
Was auch immer es ist, das Universum erweitert sich in
In kosmologischer Hinsicht ist eine weitere große Frage: Was ist außerhalb des Universums?
Viele wissen, dass das Universum für immer weitergeht. Es hat keinen Rand und kein Zentrum, aber es erweitert sich ständig. Das heißt, der Abstand zwischen den Galaxien wächst. Dies ist in der Rotverschiebung von nahe gelegenen Galaxien zu sehen. Rotverschiebung tritt auf, wenn sich ein Objekt von uns wegbewegt. Daher werden die Wellenlängen des Lichts größer, sodass das Licht roter wird.
Das Universum expandiert also, aber in was dehnt es sich aus? Was ist auf der anderen Seite des Universums? Dieses Konzept ist umwerfend und sicherlich schwer zu ergründen, aber das ist das wahre Leben.
1Gravitational Lensing
Das letzte ist vielleicht das am wenigsten umwerfende, aber trotzdem kratzt man sich am Kopf. Im Gegensatz zu den anderen auf dieser Liste wurde das auch durchaus bewiesen, aber das macht es nicht weniger verrückt.
Beim Gravitationslinseneffekt beobachten Sie, dass sich ein Objekt in einer bestimmten Position im Raum befindet, aber es ist nicht vorhanden. Dies liegt daran, dass das von seinem tatsächlichen Ort emittierte Licht aufgrund der Schwerkraft eines Objekts, das sich im Weg befindet, gebrochen wird.
Die Schwerkraft verbiegt das Licht. Kauen Sie das an.