Jaka Jest Całkowita Energia We Wszechświecie?

{h1}

Większość kosmologów uważa, że ​​wszechświat zawiera dokładnie zero energii.

Biorąc pod uwagę ilość energii upakowanej w jądrze pojedynczego atomu uranu lub energię, która nieprzerwanie promieniuje od Słońca przez miliardy lat, lub fakt, że we obserwowalnym wszechświecie znajduje się 10 ^ 80 cząstek, wydaje się, że całkowita energia we wszechświecie musi być niepojętą ogromną ilością. Ale nie jest; to prawdopodobnie zero.

Światło, materia i antymateria to, co fizycy nazywają „pozytywną energią”. I tak, jest tego dużo (choć nikt nie jest pewien, ile). Większość fizyków uważa jednak, że w przyciąganiu grawitacyjnym istnieje taka sama ilość „energii ujemnej”, która istnieje między wszystkimi cząsteczkami energii dodatniej. Pozytywne dokładnie równoważy negatywne, więc ostatecznie we wszechświecie nie ma energii.

Negatywna energia?

Stephen Hawking wyjaśnia w swojej książce pojęcie energii ujemnej Teoria wszystkiego (New Millennium 2002): „Dwa bliskie sobie kawałki materii mają mniej [dodatniej] energii niż te same dwa kawałki w dużej odległości od siebie, ponieważ trzeba wydatkować energię, aby oddzielić je od siły grawitacyjnej, która je ciągnie razem ”- napisał.

Ponieważ rozdzielenie dwóch kawałków materii wymaga dodatniej energii, grawitacja musi wykorzystywać energię ujemną do ich połączenia. Zatem „pole grawitacyjne ma energię ujemną. W przypadku wszechświata, który jest w przybliżeniu jednolity w przestrzeni, można wykazać, że ta ujemna energia grawitacji dokładnie anuluje energię dodatnią reprezentowaną przez materię. Zatem całkowita energia wszechświata wynosi zero. ”

Astrofizycy Alexei Filippenko z University of California, Berkeley i Jay Pasachoff z Williams College wyjaśniają na przykład negatywną energię grawitacji w swoim eseju „A Universe From Nothing”: „Jeśli upuścisz piłkę z odpoczynku (zdefiniowaną jako stan zero energii), podczas opadania zyskuje energię ruchu (energię kinetyczną). Ale to wzmocnienie jest dokładnie równoważone przez większą ujemną energię grawitacji, gdy zbliża się do centrum Ziemi, więc suma dwóch energii pozostaje zerowa. ”

Innymi słowy, dodatnia energia kuli wzrasta, ale jednocześnie ujemna energia jest dodawana do pola grawitacyjnego Ziemi. To, co było kulą o zerowej energii w spoczynku w kosmosie, później staje się kulą o zerowej energii, która spada w kosmos.

Wszechświat jako całość można porównać do tej piłki. Początkowo, przed Wielkim Wybuchem, kula wszechświata była w spoczynku. Teraz po Wielkim Wybuchu spada: światło i materia istnieją i poruszają się. A jednak, z powodu ujemnej energii wbudowanej w pole grawitacyjne wytwarzane przez te cząstki, całkowita energia wszechświata pozostaje zerowa.

Ostateczny darmowy lunch

Pytanie brzmi zatem, dlaczego piłka zaczęła spadać na pierwszym miejscu. W jaki sposób coś - składające się z równych części pozytywnych i negatywnych, o tobie - pochodzi z niczego?

Fizycy nie są do końca pewni, ale najlepiej zgadują, że ekstremalnie dodatnie i ujemne ilości energii losowo wahają się w istnieniu. „Teoria kwantowa, a zwłaszcza zasada nieoznaczoności Heisenberga, stanowią naturalne wyjaśnienie tego, jak ta energia mogła powstać z niczego” - napisali Filippenko i Pasachoff.

Kontynuowali: „W całym wszechświecie cząstki i antycząstki spontanicznie tworzą się i szybko unicestwiają, nie naruszając prawa zachowania energii. Te spontaniczne narodziny i śmierci tak zwanych„ par wirtualnych cząstek ”są znane jako„ fluktuacje kwantowe ”. Rzeczywiście, eksperymenty laboratoryjne wykazały, że fluktuacje kwantowe występują wszędzie, przez cały czas. ”

Kosmolodzy skonstruowali teorię zwaną inflacją, która wyjaśnia sposób, w jaki niewielka przestrzeń zajmowana przez parę wirtualnych cząstek mogła przelecieć, aby stać się ogromnym wszechświatem, który widzimy dzisiaj. Alan Guth, jeden z głównych mózgów kosmologii inflacyjnej, opisał wszechświat jako „najlepszy darmowy lunch”.

W wykładzie kosmolog z Caltech, Sean Carroll, ujął to w następujący sposób: „Możesz stworzyć zwarty, niezależny wszechświat, nie potrzebując w ogóle energii”.

Śledź Natalie Wolchover na Twitterze @nattyover. Śledź małe tajemnice życia na Twitterze @llmysteries, a następnie dołącz do nas na Facebooku.


Suplement Wideo: Fizyka - Zadania związane z grawitacją cz. IV.




Badania


Grzyb Zabijający Banany Dotarł Do Ameryki Łacińskiej. Czy To Oznacza Koniec Bananów?
Grzyb Zabijający Banany Dotarł Do Ameryki Łacińskiej. Czy To Oznacza Koniec Bananów?

Nauka Za Hawajskim Wulkanem „Smiley Face”
Nauka Za Hawajskim Wulkanem „Smiley Face”

Science News


5 Ekspertów Odpowiedź: Czy Kofeina Jest Szkodliwa Dla Dzieci?
5 Ekspertów Odpowiedź: Czy Kofeina Jest Szkodliwa Dla Dzieci?

Geological Wonderland: Tysiące Podwodnych Odkryć Na Nowej Mapie Dna Morskiego
Geological Wonderland: Tysiące Podwodnych Odkryć Na Nowej Mapie Dna Morskiego

Kosz W Great Pacific Garbage Patch Ma Czterokrotnie, Może Nawet 16-Upled
Kosz W Great Pacific Garbage Patch Ma Czterokrotnie, Może Nawet 16-Upled

Czy Kamienie Dropa Są Autentyczne?
Czy Kamienie Dropa Są Autentyczne?

Zdjęcia: Porysowane Kamienie Z 5000 Lat Mogą Być Starożytnymi Mapami
Zdjęcia: Porysowane Kamienie Z 5000 Lat Mogą Być Starożytnymi Mapami


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2020 PL.WordsSideKick.com