Delen:
Top 10 dingen die gebeuren in de ruimte die je hersenen zal doen smelten
Oude culturen zoals de Chinezen en de Grieken keken met ontzag naar de hemel en verdraaiden hun hersens om erachter te komen wat er daarboven aan de hand was. Ze maakten opmerkelijke doorbraken, maar de ontwikkelingen namen echt toe in de 20e en 21e eeuw toen de technologie zich ontwikkelde. Sommige van die ontdekkingen zijn misschien onpeilbaar voor de niet-wetenschappers daarbuiten, maar ze zijn zeker echt.
10Curved Space
Het idee dat de ruimte plat of gebogen kan zijn, is vreemd en misschien zelfs niet geloofwaardig, maar helaas is het waar.
Albert Einstein besefte dat de ruimte rond graviterende objecten gebogen is, wat goed is voor dingen zoals banen (meer daarover). Een manier om te bepalen of de ruimte plat of gebogen is, is door de Euclidische geometrie in deze ruimten te testen. Dit is een meetkunde die wordt uitgevoerd door Euclid, een wiskundige uit het oude Griekenland die alle formules schreef die je op de middelbare school hebt geleerd.
In de Euclidische geometrie bijvoorbeeld, voegen de hoeken van een driehoek toe tot 180 graden. Niet in gebogen ruimte. Het is omdat de kromming van de rechte lijnen (wat een oxymoron) ervoor zorgt dat de hoeken groter zijn. Je zou een driehoek kunnen tekenen met drie hoeken van 90 graden.
Denk daar even over na.
9De niet-zwaartekracht
Weet je nog op de natuurkunde van de middelbare school toen je Isaac Newton's Three Laws of Motion leerde? En de zwaartekracht? Force is massa maal versnelling, of 9.8 m / s? Laat maar. Bijna.
Newton was niet helemaal verkeerd met zijn wetten over de zwaartekracht; hij had echter niet helemaal gelijk. Blijkt, in zijn formules, zou je theoretisch antwoorden kunnen krijgen, zoals het potentieel voor oneindige zwaartekracht, die gewoon niet kloppen, en Albert Einstein zag dat. Hij bedacht vervolgens zijn eigen vergelijkingen die vragen over de zwaartekracht beantwoordden die Newton's vergelijkingen niet konden. Dit is hoe we gekromde ruimte krijgen, wat het fenomeen van de zwaartekracht veroorzaakt.
Stel je de ruimte voor als een rubberlaag. Plak nu een bowlingbal, die de aarde voorstelt. Je zou een bocht in het rubber rond de aarde moeten zien. Houd hier rekening mee, als u een kleinere, lichtere bal (de maan) aan de rand van dat gebogen rubber zou rollen, zou deze in de kromming van het rubber (zwaartekracht) blijven en in cirkels gaan of rond de aarde draaien. . Dit is hoe zwaartekracht werkt volgens Einstein.
De grote afhaalmaaltijd hier? Zwaartekracht is geen kracht, dus vergeet de natuurkunde van de middelbare school. Alleen dat deel, hoe dan ook.
8Einstein's relativiteitstheorie
Einstein's relativiteitstheorie is gecompliceerd, dus wacht even op je hoedjes, jongens en meisjes. Deze speelt in met gebogen ruimte en de zwaartekracht geen kracht, maar het is veruit zijn eigen dier.
Op grotere schalen vertraagt de tijd als een object van een waarnemer naar die waarnemer. Als je bijvoorbeeld een klok voor je houdt, zullen de seconden als normaal aanvinken. Verplaats die klok verder weg, en die seconden en minuten, naar jouw perspectief, zullen langzamer gaan. Ze vertragen niet echt, maar ze lijken erop.
Dit geldt voor allerlei dingen, zoals ouder worden en licht. Als je een blauw licht voor je houdt, ziet het er blauw uit, maar naarmate het verder en verder weg beweegt, zal het rood worden, omdat rood een langere golflengte heeft. Dit is ook waarom de toonhoogte van het geluid, zoals wanneer je een treinstel hoort, verandert. Naarmate het dichterbij komt, krimpen de golflengten, dus de frequentie en de toonhoogte gaan omhoog. Als het weggaat, worden de golflengten langer en nemen de frequentie en de toonhoogte af.
Op Aarde zijn deze relatieve verschillen erg subtiel, bijna verwaarloosbaar, wat de reden is waarom de wetten van Newton op school worden gebruikt en onderwezen. Ze dienen hun doel prima op aarde, behalve in één opzicht: Global Positioning Systems.
GPS-apparaten gebruiken de relativiteit van Einstein om goed te functioneren. De tijd bij de satellieten boven de aarde gaat langzamer voor ons door dan het werkelijk is, en voor de satellieten gaat de tijd hier sneller, vanwege de zwaartekracht van de aarde. Deze tijdsverschillen zijn groot genoeg dat ze je reistijd volledig zouden afleggen. Om er zeker van te zijn dat we aankomen waar we moeten zijn, vertrouwen GPS-apparaten op Einstein's tijd.
7Zwarte gaten
Zwarte gaten zijn nog steeds een groot mysterie. Hun aard is wat hen zo moeilijk maakt om te begrijpen. Ten eerste kun je ze niet zien. Hun zwaartekracht is zo sterk dat niets kan ontsnappen, inclusief licht. Materie zou sneller moeten bewegen dan de snelheid van het licht om uit de greep van de zwaartekracht te komen (de ontsnappingssnelheid genoemd), wat onmogelijk is. Dit is hoe zwarte gaten hun naam hebben gekregen: er komt geen licht uit, dus we kunnen het niet zien, daarom is het zwart. Eenvoudig.
Maar ze zijn niet zo eenvoudig.
Zwarte gaten zijn een soort stellair karkas. Wanneer een massieve ster (veel groter dan onze zon) sterft, blaast deze in een supernova en stort ineen in een neutronenster of een zwart gat, waarvan de laatste totaal niet lijkt op een ster. Zwarte gaten hebben een extreme zwaartekracht die leidt tot een singulariteit waar er een oneindige dichtheid is, waarin alle massa is ingepakt en waar de tijd volledig ophoudt. De gebeurtenishorizon is het "point of no return" op het buitenste deel van het zwarte gat waar de ontsnappingssnelheid de snelheid van het licht overschrijdt en ruimte en tijd in één richting bewegen: voorwaarts.
Zodra je de evenementshorizon bent binnengegaan, kom je niet meer terug. Als je tot de singulariteit komt, sterf je een lelijke, maar snelle dood. Omdat de getijdekrachten zo sterk zijn, wordt je lichaam onnatuurlijk langwerpig en wordt je van voren naar achteren en van links naar rechts verpletterd. Je ziet er uiteindelijk uit als een snaar, wat een andere reden is waarom we niet veel weten over zwarte gaten. Het is te riskant.
6Alternate Universes
Deze klinkt inderdaad als pure science fiction, maar het is een legitiem concept waar wetenschappers al een eeuw mee worstelen.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog schreef Karl Schwarzschild de eerste vergelijking over zwarte gaten, zoals hun stralen, en zelfs nog fascinerender, wat erin zit. Hij schreef dat de singulariteit (dat punt van dood dat je verplettert) op een enkel moment verbonden is met een oneindig parallel universum, volledig onafhankelijk van maar binnen ons eigen universum.
Nog gekker is wat een man genaamd Roy Kerr schreef. Zijn vergelijkingen gelden voor een roterend zwart gat. Dat maakt een wereld-of werelden-van verschil. Zijn vergelijkingen maken van de singulariteit een ring in plaats van een punt. Deze ring is bijna als een portaal dat zou leiden naar oneindige universums. Als je door de singulariteit ging (zonder de ring aan te raken omdat je zou sterven), zou je ergens anders naar een andere ruimte gaan en kon je niet teruggaan door diezelfde singulariteit naar de ruimte waar je oorspronkelijk vandaan kwam. De ruimte die je zou betreden zou in een wit gat zijn dat, zoals de naam al doet vermoeden, het totale tegenovergestelde is van een zwart gat doordat niets erin kan komen, maar alleen kan uitspuwen. In theorie zou je uit dat witte gat kunnen gaan en in een universum kunnen zijn net zoals het onze, maar het is niet van ons. Als je wilde, zou je een ander zwart gat kunnen vinden, naar binnen gaan en uit een wit gat in een derde universum komen. Je zou dit proces voor altijd kunnen herhalen, als je dat zou willen.
Dit alles is natuurlijk alleen maar in wiskunde, niet in de realiteit. Hoewel het waarschijnlijk niet waar is, vanwege factoren als het toevoegen van massa, is het een concept dat wetenschappers serieus moeten nemen en omgaan met vandaag.
5 Witte gaten
Een wit gat is het tegenovergestelde van een zwart gat omdat er niets in kan gaan. Het is net zo gestructureerd als een Kerr zwart gat, omdat de singulariteit ervan ringvormig is en fungeert als een poort naar andere universums. Het heeft ook een gebeurtenishorizon waardoor degenen die het oversteken niet meer binnen kunnen komen omdat de ruimte en tijd zo sterk zijn.
Er zijn geen witte gaten in ons universum. Deze zijn puur hypothetisch en komen met de wiskunde achter zwarte gaten. Zelfs als er hypothetische witte gaten zouden bestaan in hypothetische universums in hyperspace, zouden we er geen toegang toe hebben, simpelweg vanwege de aard van zwarte gaten.
4Worm gaten
Dit zijn ook resultaten van de vergelijkingen achter zwarte gaten en witte gaten, maar hoeven niet noodzakelijkerwijs te maken te hebben met alternatieve universums en hyperspace. In plaats daarvan gaan deze over ons eigen universum.
Volgens de vergelijkingen kunnen deze wormgaten ruimte-tijd als een kortere weg verbinden. Om dit snelkoppelingsconcept te visualiseren, stel je een gigantisch betonblok voor je voor. Om direct naar de andere kant te gaan, moet je er omheen. De meest rechtlijnige route die je kunt nemen, is door er recht naartoe te lopen en langs de rand langs je rand te wrijven terwijl je er omheen loopt. Om het korter te maken, kun je gewoon een gat in het beton doorsnijden en er doorheen gaan. Dezelfde plaats, hetzelfde universum, maar een andere en een heel moeilijke manier.
Natuurlijk zijn er veel technische aspecten mis met deze analogie, maar het komt wel ter sprake. Wormgaten kunnen een aantal rare ruimte-tijd doorsnijden om van het ene deel van het universum naar het andere te komen zonder door de ruimte-tijd van het universum zelf te hoeven reizen.
Wormholes beginnen met een zwart gat en spuwen ergens anders in het universum uit een wit gat. Maar zoals met veel hiervan, is het nog steeds puur hypothetisch. Het feit dat het onder serieuze aandacht staat, is verbazingwekkend genoeg.
3Dark Matter
Minder hersenkrakend maar toch raadselachtig en gek dat er zoveel dingen in het universum zijn, maar de vangst? We kunnen het niet zien, we weten niet wat het is, en het is overal.
Dat is alles wat we weten over donkere materie, de substantie die 27 procent van het universum uitmaakt. En donkere energie, iets totaal niet gerelateerd maar net zo mysterieus als donkere materie, maakt nog eens 68 procent uit. Normale materie, zoals de protonen en neutronen waaruit je bestaat, maakt slechts ongeveer 5 procent uit.
Donkere materie werd ontdekt door Vera Rubin toen ze zich realiseerde dat de totale massa van sterrenstelsels groter was dan de massa die de waarneembare objecten in de melkweg hadden moeten optellen. Dat betekent dat er iets in deze sterrenstelsels is dat niet kan worden gezien of gedetecteerd dat massa heeft.
Hoe kan dat zijn? Wat is dit spul? Dit zijn vragen die elke dag in verwarring raken met de hersenen van astronomen, om dezelfde reden dat ze de onze puzzelen. Dit klopt gewoon niet.
2 Wat het ook is Het universum breidt zich uit
Langs kosmologische lijnen is een andere grote vraag: wat is buiten het universum?
Velen weten dat het universum voor altijd doorgaat. Het heeft geen rand en geen centrum, maar het breidt zich voortdurend uit. Dat wil zeggen, de ruimte tussen sterrenstelsels groeit. Dit is te zien in de roodverschuiving van nabije melkwegstelsels. Rode verschuiving vindt plaats wanneer een object van ons af beweegt, daarom worden de golflengten van het licht groter, waardoor het licht roder wordt.
Dus het universum breidt uit, maar waar gaat het zich uitbreiden? Wat bevindt zich aan de andere kant van het universum? Dit concept is verbijsterend en zeker moeilijk te doorgronden, maar dit is het echte leven.
1Grovitational-lenzen
Deze laatste is misschien wel de minst verraderlijke, maar het maakt je nog steeds je hoofd krabben. Ook, in tegenstelling tot de anderen op deze lijst, is het degelijk bewezen, maar dat maakt het niet minder gek.
Zwaartekrachtlensvorming is wanneer je een voorwerp observeert dat het in een bepaalde positie in de ruimte staat, maar het is er niet. Dit komt omdat het licht dat wordt uitgestraald door de werkelijke locatie wordt gebroken door de zwaartekracht van een voorwerp dat zich in de weg bevindt.
Zwaartekracht buigt licht. Kauw op dat.