32 Relativ Fakten zur Physik

2023 Autor: Darleen Leonard | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-11-27 07:02

"Phantasie ist wichtiger als Wissen. Denn Wissen ist begrenzt, während die Imagination die ganze Welt umfasst, Fortschritt stimuliert und Evolution hervorbringt. "- Albert Einstein.

Das Universum ist ein verrückter Ort. Wir haben etwas über seine mysteriöse Natur gelernt, aber wir haben noch einen langen Weg vor uns! Hier sind 32 unserer beliebtesten physikalischen Fakten.

32. Die Geschwindigkeit der Zeit.

Wenn du mit Lichtgeschwindigkeit reist, würde die Zeit stehenbleiben.

Je schneller du gehst, desto schneller vergeht die Zeit für dich, so Einsteins Spezielle Relativitätstheorie. Ernsthaft - wenn du eine Stunde lang in einem Ferrari herumfährst, wirst du immer etwas weniger gealtert sein, als wenn du zu Hause am Computer gechillt hättest. Die zusätzlichen Nanosekunden, die du daraus gewinnst, sind vielleicht nicht den Preis von Benzin wert, aber hey, es ist eine Option.

Nun, bevor du ein Unsterblich-Schnell-Schema aufbaust, beachte, dass es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt Eigentlich nicht möglich, außer du bist aus Licht gemacht. Technisch gesehen würde eine so schnelle Bewegung unendlich viel Energie erfordern (und ehrlich gesagt, nicht einmal ein Chihuahua hat so viel Energie).

31. Finde diesen Stern.

Unsere Sonne verbiegt sich. Durch die Schwerkraft beeinflusst, ist der Weg eines Lichtstrahls nicht ganz gerade. Wenn also ein Lichtstrahl von einem entfernten Stern nahe an unserer Sonne vorbeizieht, wird er sich tatsächlich leicht um ihn herum biegen. Der Effekt auf einen Beobachter - wie wir - ist, dass wir Sterne an anderen Stellen sehen, als sie tatsächlich sind.

30. Wo ist die Masse, die sich versteckt?

Die Menge der Gesamtmasse im Universum ist weit größer als die Masse, die wir tatsächlich erklären können. Physiker haben dafür eine Erklärung entwickelt, und die führende Theorie ist, dass dunkle Materie - eine mysteriöse Substanz, die kein Licht aussendet - für die fehlende Masse verantwortlich ist. Dunkle Materie und dunkle Energie machen ungefähr 95% der Masse im Universum aus.

29. Die kosmische Expansion verstehen.

Hier wird es ein bisschen trippig. Bevor es eine Fernsehshow war, war die Urknalltheorie eine wichtige Erklärung für den Ursprung unseres Universums. Im Grunde begann das Universum als eine Explosion. Trümmer (Planeten, Sterne usw.) wurden in alle Richtungen geschleudert, getrieben von der enormen Energie der Explosion. Da all diese Trümmer so schwer sind, würden wir erwarten, dass sich diese Explosion nach einiger Zeit verlangsamt.

Hier ist der Haken: Er hat sich überhaupt nicht verlangsamt. Tatsächlich expandiert das Universum im Laufe der Zeit schneller. Das ist so verrückt, als hätte man einen Baseball geworfen, der immer schneller wurde und nie wieder auf den Boden fiel. Die vorherrschende Erklärung dafür ist, dass die Kraft, die von dunkler Materie und Energie ausgeübt wird, die kosmische Expansion vorantreibt.

28. So viele Wasserstoffatome.

Das häufigste Atom im Universum ist das Wasserstoffatom. Fast 74% der Atome in der Milchstraße sind Wasserstoffatome.

27. Was jetzt sagen?

Elektronen verhalten sich anders, wenn sie beobachtet werden. Das ist richtig. Der bloße Akt der Beobachtung kann den Ausgang eines Ereignisses völlig verändern! Im berühmten Double Slit Experiment haben Untersuchungen gezeigt, dass eine Kamera Elektronen beobachtet und als Teilchen wirkt. Wenn jedoch keine Elektronen zur Beobachtung der Elektronen verwendet werden, wirken sie gleichzeitig als Wellen und Teilchen. Es gibt enorme Unstimmigkeiten und Unklarheiten darüber, warum dies geschieht.

26. Feder gegen Bowlingkugel.

Alle Objekte fallen mit der gleichen Geschwindigkeit. Sie würden annehmen, dass schwerere Objekte schneller fallen als leichtere - es klingt wie gesunder Menschenverstand, und außerdem fällt eine Bowlingkugel schneller als eine Feder. Aber tatsächlich zieht die Schwerkraft die Objekte mit genau der gleichen Geschwindigkeit zum Erdmittelpunkt. Es ist der Luftwiderstand, der für den langsameren Flug der Feder verantwortlich ist. Dies bedeutet, dass, wenn Sie das Experiment Feder vs Bowlingball auf dem Mond (der keine Atmosphäre hat) wiederholen, würden sie genau zur gleichen Zeit den Boden treffen.

25. Leerer Raum.

Alles, was die Menschheit ausmacht, könnte in einen Zuckerwürfel passen. Atome sind 99, Prozent Leerraum.

24. Mehrfarbige Löcher?

Schwarze Löcher sind nicht schwarz

Sie sind sehr dunkel, sicher, aber sie sind nicht schwarz. Sie leuchten leicht und geben Licht über das gesamte Spektrum ab, einschließlich des sichtbaren Lichts.

Diese Strahlung wird "Hawking-Strahlung" genannt, nach dem früheren Lucasian Professor für Mathematik an der Universität von Cambridge Stephen Hawking schlug zuerst seine Existenz vor. Da schwarze Löcher diese Strahlung ständig abgeben und daher Masse verlieren, verdampfen sie irgendwann, wenn sie keine andere Quelle der Masse haben, um sie zu stützen.

23. Usain Bolt, der schwerste Mann der Welt?

Je schneller du dich bewegst, desto schwerer wirst du. Dies ist jedoch bei menschlichen Geschwindigkeiten vernachlässigbar - Usain Bolt ist im Lauf nicht merklich schwerer als im Stillstand - aber sobald Sie einen nennenswerten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit erreicht haben, erhöht sich Ihre Masse schnell.

22. Ich bin schon bei meinem Idealgewicht … auf dem Mond.

Gewicht (Schwerkraft) nimmt ab, wenn du dich von der Erde entfernst.

21. Nehmen Sie das, Astronauten!

Einige Achterbahnen haben bekanntermaßen eine G-Kraft von etwa 4 bis 6 g. Astronauten erfahren normalerweise während eines Raketenstarts eine maximale G-Kraft von etwa 3 g.

20. Die Masse ist König.

Die Schwerkraft hält die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems in der Umlaufbahn um die Sonne. Es hält auch den Mond in der Umlaufbahn um die Erde.

19. Umkreisen in geraden Linien.

Planeten bewegen sich nicht wirklich in einer Kreisbewegung. Sie umkreisen Sonnen, weil die Raumzeit selbst gekrümmt ist. Dies liegt daran, dass die Schwerkraft in gewisser Weise das Gewebe des Universums verbiegt.

18. Süßes Gleichgewicht.

Die Sonne und die Planeten bleiben etwa gleich weit entfernt und befinden sich seit mehreren Milliarden Jahren in etwa an denselben Orten. Die Planeten befinden sich derzeit in einem perfekten Gleichgewicht, das dazu führt, dass sich jeder Planet schnell genug bewegt, um nicht näher zur Sonne gezogen zu werden, aber nicht zu schnell, dass er sich von der Sonne wegbewegt und das Sonnensystem startet.

17. Wenn Saturn schwimmen gehen würde …

Saturn würde schweben, wenn man es ins Wasser legt. Technisch stimmt das, da Saturn, der hauptsächlich aus Gas besteht, viel weniger dicht ist als Wasser. Es kann jedoch eine Herausforderung sein, ein Wasserbecken zu finden, das groß genug ist … Und natürlich ist der Planet selbst vielleicht nicht der beste Schwimmer. Die meisten Physiker sind sich einig, dass Saturn ziemlich schnell auseinander fallen würde, wenn es jemals in diesen noch zu entdeckenden kolossalen Pool fallen würde.

16. Süße kleine Quarks.

Obwohl Atome die kleinste Einheit eines Elements sind, bestehen sie aus noch kleineren Teilchen, den Quarks und Leptonen. Ein Elektron ist ein Lepton. Protonen und Neutronen bestehen jeweils aus drei Quarks.

15. In Gott vertrauen wir …

Die Physik hat oft mit religiösen Ansichten kollidiert, und viele bekannte Physiker haben starke Positionen eingenommen.

"Die Rolle der Zeit am Anfang des Universums ist, wie ich glaube, der letzte Schlüssel zum Entfernen die Notwendigkeit eines großen Designers und die Enthüllung, wie sich das Universum selbst erschaffen hat … Die Zeit selbst muss zum Stillstand kommen. Zu einer Zeit vor dem Urknall kann man nicht kommen, weil vor dem Urknall keine Zeit war. Wir haben endlich etwas gefunden, das keine Ursache hat, weil es keine Zeit für eine Existenz gibt. Für mich bedeutet das, dass es keine Möglichkeit für einen Schöpfer gibt, weil es keine Zeit für einen Schöpfer gibt. Da die Zeit selbst im Moment des Urknalls begann, war es ein Ereignis, das nicht von irgendjemandem oder irgendetwas verursacht oder erschaffen werden konnte … Wenn mich also Leute fragen, ob ein Gott das Universum erschaffen hat, sage ich ihnen die Frage selbst nein Sinn. Die Zeit existierte nicht vor dem Urknall, also hat Gott keine Zeit, das Universum zu erschaffen. Es ist wie nach dem Weg zum Rand der Erde zu fragen. Die Erde ist eine Kugel. Es hat keinen Vorteil, also ist es sinnlos, nach ihm zu suchen. "- Stephen Hawking

14. Raketenkraft!

In einer Rakete wird Brennstoff in einer Brennkammer verbrannt, um eine Masse heißer Gase zu erzeugen. Gas dehnt sich aus und strömt rückwärts aus der Rakete. Die Kraft, wenn sie rückwärts ausströmt, setzt eine Gegenkraft in die entgegengesetzte Richtung, genannt Schub, die die Rakete vorwärts treibt.

13. Große Geister sind immer auf heftigen Widerstand gestoßen …

Robert Goddard hat 1926 die erste Flüssigtreibstoffrakete abgefeuert. Er wurde belächelt, als er sagte, dass man mit der Raketentechnologie zum Mond fliegen könne. Dies brachte ihm den Spitznamen "Moony Goddard" ein und er vermied die Öffentlichkeit für den Rest seines Lebens.

12. Ich glaube, ich verstehe, aber ich bin mir nicht sicher.

Das Unschärferelationsprinzip oder Heisenbergs Unschärferelation ist eine der bekanntesten und missverstandenen Ideen in der Physik. Es besagt, dass die Position und der Impuls eines Teilchens nicht gleichzeitig mit hoher Genauigkeit gemessen werden können. Für den Laien bedeutet das, dass es in der Natur eine Unschärfe gibt, eine fundamentale Grenze für das, was wir über das Verhalten der Teilchen und damit der Natur wissen können. Dieses radikale Prinzip hat viele Physiker veranlasst, ihr Ziel zu ändern. Viele Physiker erkennen an, dass es das Ziel der modernen Physik nicht mehr ist, die Natur des Universums vollständig zu verstehen, sondern sie innerhalb der Grenzen des Unschärfeprinzips zu verstehen.

11. Es geht nur um die Beschleunigung.

Praktische Weltraumraketen oder Trägerraketen bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Raketeneinheiten. Diese Anordnung wird als Stufenrakete bezeichnet. Das Prinzip hinter der Stufenrakete ist, dass jede Raketeneinheit oder Stufe eine Zeit lang feuert und dann wegfällt, wenn der Brennstoff verbraucht wurde. Dadurch wird die Rakete leichter und beschleunigt schneller.

10. Bang!

Wenn du ein stecknadelkopfgroßes Stück des Sonnenkerns auf der Erde platziert hast, stirbst du innerhalb von 145 km (90 Meilen) davon. Warum? Im Grunde enthält es eine wahnsinnige Tonne Energie, und es wird explodieren wie eine verflixte Atombombe.

9. Kann die Wissenschaft die Liebe erklären?

Während Einstein unerbittlich blieb, dass das Universum in seiner Gesamtheit erklärt werden könnte, war er auch ein Mann der Empfindung, der manchmal humanistische Erklärungen gegenüber wissenschaftlichen favorisierte. Er sagte einmal: "Nein, dieser Trick wird nicht funktionieren … Wie um alles in der Welt wirst du jemals in Bezug auf Chemie und Physik ein so wichtiges biologisches Phänomen als erste Liebe erklären?"

8. So viel Platz für Aktivitäten!

Raum ist kein komplettes Vakuum. Es gibt ungefähr 3 Atome pro Kubikmeter Raum. Massives Understatement des Jahrhunderts: Das ist nicht viel.

Zum Vergleich: Auf Meereshöhe gibt es etwa 2,5 x 10 ^ 25 Luftmoleküle in einem Kubikmeter Luft. Das sind 250.000.000.000.000.000.000.000.000 Atome.

7. Entschuldigung, Chuck.

Neutronensterne sind so dicht, dass ein Teelöffel derselben dem Gewicht der gesamten Erdbevölkerung entspricht. In der Tat stimmen Wissenschaftler darin überein, dass selbst Chuck Norris keinen Neutronenstern drücken konnte.

6. Schwindlige Sterne.

Neutronensterne sind die schnellsten rotierenden Objekte, die im Universum bekannt sind. Pulsare sind eine besondere Art von Neutronenstern, die einen Strahl ausstrahlen, der als Lichtpuls beobachtet werden kann. Die Geschwindigkeit dieses Impulses erlaubt Astronomen, die Rotation zu messen. Der am schnellsten spinnende bekannte Pulsar ist der eingängige PSR J1748-2446ad, der sich mit über 70.000 Kilometern pro Sekunde dreht.

5. Singularitäten schaffen.

Sterbende Sterne erzeugen schwarze Löcher.

Wie ein guter alter Typ wird unsere Sonne ihr Leben ruhig beenden. Wenn sein nuklearer Brennstoff ausbrennt, wird er langsam zu einem weißen Zwerg verblassen. Das ist bei weit massereichen Sternen nicht der Fall. Nehmen wir an, Sie haben einen Stern, der etwa 20 mal so massiv ist wie die Sonne. Wenn dieses Monster keinen Treibstoff mehr hat, überwältigt die Schwerkraft den Kern und andere Schichten werden in den Weltraum geschleudert. Dies nennt man eine Supernova. Der restliche Kern kollabiert zu einer Singularität - einem Punkt unendlich großer Dichte und fast keinem Volumen. Das ist ein anderer Name für ein schwarzes Loch.

4. Hohes Lob.

Mit dem Äquivalenzprinzip ist Einstein der Mann, der die Relativität entdeckt hat. Hier ist, was Stephen Hawking über seine Arbeit zu sagen hatte:

"Einsteins Verwendung der Äquivalenz von Trägheits- und Gravitationsmasse zur Ableitung seines Äquivalenzprinzips und schließlich der gesamten Relativitätstheorie ist ein unerbittlicher Marsch logischer Argumentation, der in der Geschichte des menschlichen Denkens."

Das ist ein großes Lob von einem intelligenten zum anderen!

3. Die nie endende Reise.

Unser Streben nach Wissen wird nicht so bald enden. Die Natur des Universums zu erklären ist keine leichte Aufgabe. Bill Bryon, Autor von Eine kurze Geschichte von fast allem, sagte dies zu dem Thema: "Physik ist wirklich nichts mehr als eine Suche nach ultimativer Einfachheit, aber bis jetzt haben wir nur eine Art eleganter Unordnung."

2. Perpetuum Motion.

Newtons erstes Bewegungsgesetz erklärt, wie sich Trägheit auf sich bewegende und sich nicht bewegende Objekte auswirkt oder sich mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt, sofern nicht eine unausgewogene Kraft wirkt.

1. Nimm das, Heisenberg!

Eines der berühmtesten Zitate von Albert Einstein ist: "Gott spielt keine Würfel." Wenige Zitate wurden so radikal missverstanden. Viele Leute haben angenommen, dass Einstein sich auf einen persönlichen oder religiösen Gott bezieht. Das war er nicht.

Das ganze Zitat lautet eigentlich: "Gott spielt nicht mit dem Universum". Dies war Einsteins Widerlegung des Heisenbergschen Unschärferelegus, den Einstein hartnäckig ablehnte. Er glaubte, dass es einige zugrundeliegende Naturgesetze geben müsse, die Teilchen definieren und ihre Geschwindigkeit und Position berechnen könnten.

Es gibt keine Beweise für das Gesetz, das Einstein erhoffte, und alle experimentellen Beweise deuten darauf hin, dass die Quantenmechanik real ist. Die Quantenmechanik (das Gebiet, in dem das Unschärferelationsprinzip vorherrscht) passt jedoch nicht zu anderen weit verbreiteten Theorien wie Einsteins spezieller und allgemeiner Relativitätstheorie. Die Quantenmechanik kann durch Beweise gestützt werden, aber es bleibt ein Rätsel, wie sie in den Rest der Physik passt.

Teile das mit deinen Freunden, um ein besseres Verständnis unseres Universums zu erreichen!