설형 문자

성경은 하느님이 우주를 창조하셨다고 말한다.

현대 물리학자들은 우주가 빅뱅에서 태어났다고 말한다.

바티칸은 빅뱅 이론이 성경에 부합한다고 말했다.

스티븐 호킹은 빅뱅과 블랙홀은 피할 수 없는 우주 특이점이라고 말했다.

스티븐 호킹은 블랙홀은 검은색이 아니라고 말했다. 그것은 가시적일 뿐만 아니라 백열적이다.

스티븐 호킹은 고전 물리학의 틀에서 블랙홀이 점점 커지고 있지만 양자물리학의 틀에서는 방사선으로 인해 블랙홀이 점점 작아지고 있다고 말했다.

스티븐 호킹은 빅뱅에서 블랙홀로의 순환은 우주의 창조, 파괴, 중생의 과정이라고 말했다. 그래서 우주에 대한 하나님의 공헌은 사라졌습니다.

스티븐 호킹은 10 여 년 동안 그를 돌봐준 아내와 이혼하고 천주교를 깊이 믿었다.

스티븐 호킹이 아인슈타인에 이어 가장 위대한 천재라고 말하는 사람도 있고, 그가 미쳤다고 말하는 사람도 있다.

스티븐 호킹은 누구입니까?

(2) 스티븐 호킹

스티븐 호킹은 영국 이론 물리학자이다. 그의 생일은 갈릴레오 300 주년 기념일인 1942 1.8 이다. 1959 년, 17 세의 호킹은 옥스포드에서 공부하기 시작했고, 캠브리지에서 멘토 데니스 시마와 함께 박사 논문을 했다.

하지만 현재 호킹은' 근위축측색경화증' 이라는 질병을 앓고 있다는 진단을 받았는데, 이 병은 여전히 치료할 수 없고 통제할 수도 없다. 스티븐 호킹은 결국 휠체어에 영원히 앉아 언어 능력을 잃었다. 그의 일생은 그의 아내 제인 월드에 전적으로 의존했다. 그러나 온몸에 손가락 세 개만으로 움직일 수 있는 장애인은 놀라운 의지로 빅뱅과 블랙홀에 대한 놀라운 이론을 완성해 양자물리학에 큰 기여를 했다고 한다. 우주의 위대하고 신비로운 배경을 세상에 보여 주었다. 그는 보편적으로 아인슈타인에 이어 가장 뛰어난 과학자로 여겨진다. 65438 년부터 0974 년까지 호킹은' 케임브리지 루카스 수학 교수' 의 직위를 수여받았다.

취임식에서 호킹은 큰 힘을 들여서야 명부에 자신의 이름을 서명했는데, 이 명부 홈페이지의 서명은 바로 아이작 뉴턴이었다.

호킹의 물리학에 대한 평생의 공헌은 고전 물리학의 틀 아래에서 빅뱅과 블랙홀이 필연적이며 블랙홀이 점점 더 커질 것이라는 것을 증명한다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀) 양자 물리학의 틀 아래에서 블랙홀은 방사능으로 인해 점점 작아지고 있다. 빅뱅과 블랙홀의 특이점은 양자 효과에 의해 평평해질 뿐만 아니라 우주의 기원이기도 하다. 호킹이 코프에 기여한 것은 그가 인기 있는 책인' 시간간사' 를 썼는데, 이 책은 연속 100 여 주 동안 베스트셀러 순위에 올라 33 개 언어로 번역되어 550 만 권 이상 팔렸다.

이 글은 시간간사를 주선으로 스티븐 호킹의 이론을 소개할 것이다.

(3) 우리의 우주

우주는 이렇게 신비로워서 모든 사람이 별을 바라볼 때 별 뒤에 무엇이 숨겨져 있는지 궁금하지 않을 수 없다. (아리스토텔레스, 니코마코스 윤리학, 지혜명언) 우리 조상은 "하늘은 하늘과 같고 땅은 바둑 저울과 같다" 고 생각했지만, 고대 인도인의 조상은 대지가 코끼리 등에 싣고 있다고 생각했다.

기원전 340 년에 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스는 그의' 천론' 이라는 책에서 다음과 같은 견해를 밝혔다. 첫째, 일식은 지구의 그림자가 달에 던져진 것이다.

둘째, 일식 때 본 지구의 그림자는 항상 둥글기 때문에 지구가 원반이 아니라 구체여야 한다고 추측할 수 있다. 셋째, 지구는 우주의 중심이다. 태양, 달, 행성 및 기타 별은 각각 8 개의 천구에 부착되어 완벽한 원형 궤도로 지구를 중심으로 회전합니다.

기독교는 아리스토텔레스의 학설을 완전히 받아들인다. 이것은 성경의 세계관과 신의 창조론과 일치한다. 이 우주 모델의 가장 큰 장점은 가장 바깥쪽의 별천구 밖에 천국과 지옥의 공간이 남아 있다는 것이다.

15 14 년, mikolaj kopernik 목사는' 일심설' 을 제시했습니다. 태양은 우주 중심에서 움직이지 않고 지구와 다른 행성들은 태양 주위를 원주 운동을 하고 있습니다. 교회의 박해를 받을까 봐 코페르니쿠스는 그의 이론을 비밀리에 전파할 수밖에 없었다. 나중에 갈릴레오가 목성을 관측했을 때, 목성의 몇몇 행성들이 목성 주위를 돌고 있다는 것을 알게 되었는데, 이것은 다른 행성들이 반드시 지구 주위를 돌고 있는 것은 아니라는 것을 시사한다. 그런 다음 케플러는 코페르니쿠스의 이론을 수정하고 원형 궤도를 타원형 궤도로 대체하여 관측 결과와 잘 맞도록 했다. 그들의 공개 지지는 결국 아리스토텔레스의 이론의 종말을 선언했다.

1687 년 아이작 뉴턴은 세계적으로 유명한' 원리' 를 발표했다. 이 책에서 유명한 만유인력의 법칙이 제기되었다. 원리' 라는 책은 물체가 공간과 시간 속에서 어떻게 움직이는지에 대한 문제를 해결했다.

사람들은 심지어 그의 이론을 이용하여 행성의 궤도를 정확하게 계산할 수 있다.

그러나 문제가 또 발생했다. 만유인력의 법칙에 따르면 행성은 항상 서로 끌어당긴다. 넓은 범위에서 상대적으로 정지해 있을 수는 없지만, 결국 함께 쓰러질 것 같다. (윌리엄 셰익스피어, 템페스트, 희망명언) 뉴턴도 이를 의식했고, 제한된 수의 행성이 제한된 지역에 분포되어 있다면 이런 일이 일어날 것이라고 설명했다. 그러나 무한 한 행성이 무한 한 공간에 균등 하 게 배 부 되는 경우에, 중력 배급이 균일이 고 그 (것) 들을 모으는 센터가 없기 때문에, 일어나지 않을 것 이다.

사실 이것은 우리가 자주 만나는 이론적 함정이다. 사실 무한한 우주에서 모든 별은 하나의 중심으로 볼 수 있다. 각 방향마다 무한한 수의 별이 있기 때문이다. 정확한 방법은 공간이 제한된 상황을 먼저 고려해 별이 함께 무너지는 것이다. 이 영역 외부에 균일하게 더 많은 별을 추가합니다. 뉴턴의 법칙에 따르면, 이 추가된 별들은 원래 면적에 영향을 주지 않기 때문에 별들이 함께 추락합니다. 우리는 마음대로 더 많은 별을 첨가하고, 원하는 만큼 더하면, 그것들은 항상 한 점으로 무너진다. 즉, 우주의 지역 지역은 항상 고르지 않고, 국부 붕괴가 있어야 하며, 이러한 추세는 점차 확대될 것이다. 관찰된 결과는 그렇지 않다.

그래서 우리에게는 큰 문제가 있습니다: 무한한 정적 우주는 존재하지 않습니다!

(d) 오르브스의 역설

정적 우주의 생각이 너무 강해서 중력 이론이 우주를 정적으로 만들 수 없다는 것을 깨달은 과학자들은 우주가 팽창하고 있다는 것을 제안하지 않고 그들의 이론을 수정하려고 시도했다. 심지어 아인슈타인이 19 15 년에 그의 일반 상대성 이론을 발표했을 때에도, 그는 우주가 정적이라는 것을 상당히 확신했다. 그래서 그는 그것을 고치기 위해 그의 방정식에 소위 우주 상수를 도입해야 했다. 그는' 반중력' 을 도입했는데, 이 중력은 수동적이고 시공간의 구조에 내재되어 있다. 그는 시공간의 내부 팽창 추세가 우주에 있는 각종 물질의 상호 매력의 균형을 맞춰서 정지된 우주를 만들어 낼 수 있다고 주장했다. 이 이론은 나중에 아인슈타인에 의해 "인생에서 가장 용서할 수 없는 실수" 라고 불렸다.

독일 철학자 올브스가 먼저 무한한 정지 우주를 공격했다고 생각하는 경우가 많다. 1823 에서 그는 유명한' 올브스 역설' 을 제기했다. 그는 우주가 무한히 정적이고 균일하다면 관찰자의 모든 시선의 끝은 반드시 별에서 끝날 것이라고 지적했다. 그러면 우리는 쉽게 상상할 수 있다. 밤에도 하늘 전체가 태양처럼 밝을 것이다. 먼 별의 빛이 지나가는 물질에 흡수되어 약해졌다는 반박이 있다. 사실, 이 겉보기에 합리적인 반박은 지지할 수 없다. 빛을 흡수하는 물질은 결국 별처럼 강한 빛을 낼 때까지 가열되기 때문이다. 무한히 정지된 우주에서 밤하늘이 낮처럼 밝아지는 것을 막을 수 있는 경우는 단 한 가지뿐이다. 즉, 별들이 오래전부터 무한히 빛나기 시작하지 않았다는 것이다. 이 경우, 빛이 통과하는 물질은 아직 가열되지 않았거나, 먼 별의 빛은 아직 지구에 도달하지 못했다. 그렇다면 우리는 또 다른 문제에 직면해 있다: 무엇이 별을 처음으로 빛나게 하는가? 이것이 바로 인류가 무수한 세기를 탐구한 문제, 즉 우주의 기원이다.

178 1 년, 철학자 임마누엘 칸트는 그의 트레이드마크' 그는 우주가 시작이 없다면 어떤 사건이 일어나기 전에 무한한 시간이 있어야 한다는 것은 터무니없는 일이라고 주장했다. 그리고 만약 우주가 시작된다면, 우주가 시작되기 전의 시간은 언제일까요? 칸트는 쌍방이 모두 설득력 있는 논거를 가지고 있다고 생각한다. 사실, 그의 논증은 우주가 무한히 존재하든 그렇지 않든 시간이 무한히 거꾸로 흐를 수 있다는 암시적인 가정에 근거한 것이다. 하지만 곧 이야기할 빅뱅 이론은 우주가 시작되기 전의 시간 개념이 무의미하다는 것을 우리에게 깨닫게 해 줄 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅)

(5) 우주가 팽창하고 있다.

20 세기 천문학자들은 별의 스펙트럼을 이용하여 그것들을 연구했다. 각 원소마다 고유의 흡수선이 있기 때문에 과학자들은 그들의 스펙트럼에서 별의 구성 요소와 온도를 분석할 수 있다. 이 스펙트럼을 연구하면서 과학자들은 이상한 현상을 발견했다. 스펙트럼의 모든 선족이 스펙트럼의 붉은 끝으로 같은 양만큼 이동했다는 것이다. 그게 무슨 뜻이에요?

우리 모두는 다음과 같은 경험을 가지고 있습니다: 자동차 경적이 우리를 향해 달려올 때 피리 소리가 우렁차고 귀에 거슬린다. 차가 멀리 운전하면 음조가 낮아진다. 이는 소리의 주파수가 갑자기 높고 낮기 때문이다. 속도와 주파수 관계를 설명하는 이 도플러 효과는 이해하기 어렵지 않다. 빛은 전자파이고, 저주파는 스펙트럼의 빨간색 끝에 있고, 고주파수는 파란색 끝에 있다. 스펙트럼이 파란 끝으로 이동한다는 것은 우리가 받은 별의 광파 주파수가 높아졌다는 것을 의미하며, 이는 별들이 우리에게 오고 있다는 것을 의미한다. 스펙트럼이 빨갛게 움직이면, 이 별은 우리에게서 멀리 떨어져 있는 것이다.

에드윈 허블이라는 위인을 언급해야 합니다. 1924 년, 그는 관측을 통해 우리 은하가 고유하지 않다는 것을 증명했고, 그는 은하 사이의 거리도 계산했다.

대량의 관찰을 통해 그는 이 은하들의 스펙트럼을 분류하고 통계했다. 사람들은 적색 이동만큼 많은 청색 이동 스펙트럼을 찾을 것으로 기대하지만, 허블의 발견으로 인해 거의 모든 은하 스펙트럼이 적색 편이며, 적색 이동의 양은 매우 규칙적이며, 은하는 우리 거리의 제곱에 비례한다. 다른 말로 하자면, 은하가 우리를 떠나는 속도는 우리와의 거리에 비례한다. 은하가 우리에게서 멀어질수록 우리에게서 더 빨리 멀어진다.

사람들은 우주가 팽창하고 있다는 것을 알고 놀랐다!

은하가 지구에서 멀리 떨어져 있는 속도가 너무 완벽해서 지구가 또 우주의 중심이 된 것 같다. 아리스토텔레스의 이론으로 돌아가야 할까요? 사실 그렇지 않습니다. 먼저, 물질의 밀도는 거리의 척도와 무관하며, 천체의 대규모 분포는 매우 균일하다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 천문 관측에 의해 점점 더 증명되고 있습니다. 둘째, 갈릴레오 변환 (서로 다른 좌표계 사이의 모션 변환) 을 통해 우주의 어느 지점에서든 다른 별들은 그 점에서 멀리 떨어져 있으며, 그 속도는 거리의 제곱에 비례한다는 결론을 내리기가 어렵지 않다. 이것은 마치 팽창한 풍선과 같다. 공의 두 점은 서로 멀리 떨어져 있고, 두 점 사이의 거리가 클수록 서로 멀리 떨어져 있는 속도가 빨라지지만, 모두 팽창의 중심으로 간주 될 수는 없지만, 사실 팽창은 매우 균일합니다. 그래서 우리는 "우주에는 특별한 곳이 없다. 모든 관찰자가 보는 것은 같은 현상이다. " 이것을 코페르니쿠스 원리라고 합니다.

(6) 우주의 세 가지 모델

우주의 팽창은 20 세기의 가장 위대한 발견 중 하나이다. 이 발견은 반세기도 채 안 되어 인류의 수천 년 세계관에 엄청난 변화를 가져왔다. 이러한 변화의 참신함은 거의 사람을 어리석게 한다. 현재의 지식으로 우주가 팽창하기 전의 우주론을 살펴보면, 그것들 사이의 대조와 정적 우주학이 지심설의 대조만큼 강하다는 것을 알 수 있다. 사람들은 이 친숙해 보이는 우주가 사실 낯설다는 것을 알게 되어 놀랐다.

우주는 어떻게 팽창할까요? 확장의 결과는 무엇입니까?

1922 년 아인슈타인이 여전히 중력상수를 찾아 일반 상대성론에서 우주의 수축 추세를 균형잡히려고 할 때, 구소련 수학자, 물리학자 프리드먼은 일반 상대성론에 기초하여 우주가 어느 방향으로 관찰하든 어느 방향으로 관찰하든 똑같아 보인다는 두 가지 관점을 제시했다. 그는 이 두 개념에서만 우리는 우주가 정적이 아니라고 예상해야 한다고 지적했다. 그의 이를 바탕으로 한 우주 모형은 허블의 후속 관찰과 완전히 일치한다.

프리드먼 모델에는 두 가지 해결책이 있습니다. 한 가지 해결책은 우주가 충분히 빨리 팽창할 때 중력이 팽창을 늦추고 막을 수 없고 우주가 영원히 팽창한다는 것이다. 또 다른 해결책은 우주가 팽창하는 속도가 충분히 느려서 중력이 결국 팽창을 멈추면 우주가 수축하여 성간 중력의 작용으로 압착될 수 있다는 것이다. 세 번째 방안은 우주의 팽창 속도가 너무 빨라서 붕괴를 피할 수 있다고 생각할 수도 있다. 두 번째 솔루션과는 달리 세 번째 솔루션의 우주는 평평하고 두 번째 솔루션의 우주는 아치처럼 구부러져 있다는 것입니다. 세 번째 솔루션은 실제로 두 번째 솔루션의 특별한 경우입니다. 이 두 솔루션의 우주와 모델은 무한합니다.

첫 번째 솔루션에서 우리는 특이점을 보았습니다. 우주는 공간에서 무한하지 않고 경계가 없습니다. 여기서 나는 잘못 쓰지 않았다. 이 우주의 상황은 우리 지구로 이해할 수 있다. 지구 표면에는 경계가 없지만 부피가 제한되어 있습니다. 지구 표면은 2 차원이고 우주 공간은 3 차원입니다. 첫 번째 우주 모델의 중력이 너무 강해서 공간이 자신에게 다시 구부러졌다.

이것은 확실히 아주 좋은 공상 과학 소재이다. 혼자 우주를 여행한 지 일주일 만에 다시 출발점으로 돌아왔다. 그러나 호킹은 우리에게 이렇게 말했다. "한 사람이 원을 만들 수 있기 전에 우주가 0 척도로 무너졌기 때문에, 이것은 실제로 큰 의미가 없다. 너는 광파보다 더 빠른 속도로 여행해야 우주가 끝나기 전에 너의 출발점으로 돌아갈 수 있다. 이것은 허용되지 않는다! "

시간의 경우, 이 솔루션은 또한 제한되어 있으며, 동일한 로프의 양쪽 끝과 같이 시작과 끝이 있습니다. 즉, 경계가 있습니다. 앞으로 우리는 사람들이 일반 상대성 이론과 양자역학을 결합하면, 우리는 이 밧줄의 양끝을 연결시켜 시간과 공간을 한정하고 무한하게 만들 수 있다는 것을 알게 될 것이다. (존 F. 케네디, 시간명언)

그렇다면 우리 우주는 어떤 해결책과 일치할까요? 이것은 우리가 현재 관찰하고 있는 우주의 평균 질량 밀도에 의해 결정된다. 우리가 지금 관찰하고 있는 모든 별의 총 질량은 팽창을 막는 데 필요한 임계 질량의 1% 도 안 된다. 우리가 관찰할 수 없는 은하간 암흑 물질을 고려해도 전체 질량은 팽창을 막는 데 필요한 밀도의 10 분의 1 도 안 된다. 이러한 결과는 우리 우주가 현재 거의 임계 속도로 영원히 팽창할 수 있다는 것을 의미한다.

(7) 상대성 이론

다음 몇 장에 언급된 내용을 감안하여 여기서 약간의 시간을 들여 상대성론을 소개할 필요가 있다. (존 F. 케네디, 상대성, 상대성, 상대성, 상대성, 상대성, 상대성, 상대성)

나중에 모든 놀라운 변화는 빛의 속도 불변 원리로 시작되었다고 말해야 한다.

첫째, 사람들은 빛의 속도가 제한되어 있다는 것을 깨달았다. 1676 년 덴마크 천문학자 오르 크리스티안슨 마일로는 목성의 위성이 등간격으로 목성 뒤에서 나오는 것이 아니라 목성이 공전으로 지구를 떠나 멀어질수록 간격이 길어진다는 것을 발견했다. 그는 목성이 우리에게서 멀어질수록 빛이 목성에서 발사된 후 지구에 도달하는 데 걸리는 시간이 길어진다고 지적했다. 이것은 빛이 무한히 빠르지 않다는 것을 보여준다.

최근 200 년 후 영국 물리학자 제임스 맥스웰은 1865 에서 유명한 맥스웰 방정식을 제시했다. 전자파를 묘사하는 이 방정식은 진정한 광전파 이론이 되었다. 이 이론은 전자파가 일정한 속도로 움직여야 한다고 예측했다. 그러나 뉴턴 역학은 절대 정지라는 개념에서 벗어나 속도는 상대적이다. 그렇다면 빛의 속도를 측정하기 위해 어떤 참고물을 선택하시겠습니까? 따라서 진공에는 탄성이 매우 좋은 물질인' 이더넷' 이 있는데, 빛은 그것을 통해 전파된다. 1887 의' 마이클슨 모레 실험' 은 이 가설을 깨뜨렸다. 두 사람은 각각 지구 자전의 접선 방향과 수직 방향으로 빛의 속도를 정확하게 측정했다. 그들은 접선 방향으로 측정한 빛의 속도가 법선 방향으로 측정한 빛의 속도보다 클 것으로 예상하는데, 그 결과 두 빛의 속도가 완전히 동일했다.

그 후 스위스 특허국의 앨버트 아인슈타인이라는 직원은 자신의 논문에서 사람들이 절대 시간의 개념을 기꺼이 포기한다면 전체 에테르의 개념은 완전히 불필요하다고 지적했다. (윌리엄 셰익스피어, 알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 연도가 1905 인데, 이 논문은 유명한' 협의상대론' 이다. 아인슈타인은 빛이 광원에서 나올 때 일정한 속도로 움직이는 관찰자는 모두 같은 빛의 속도를 측정한다고 지적했다. 빛의 속도 불변의 원리는 사람들이 결코 의심하지 않는 절대 시간을 사라지게 하고, 그 결과 운동의 자가 짧아지고, 운동의 시계가 느려지는 추론을 하게 된다.

사실 빛의 속도가 변하지 않는 원리는 생활 곳곳에서 볼 수 있지만, 사람들은 줄곧 깨닫지 못했다.

예를 들어, 한 사람이 우리에게 석두 을 던지면, 석두 는 가장 빠른 속도로 손을 떠날 것이다. 빛의 속도와 빛의 속도가 겹쳐질 수 있다면, 석두 발사 시 빛의 속도는 이전보다 커야 하기 때문에, 우리는 먼저 석두 발사를 보고 투척 동작을 볼 수 있다. 이것은 분명히 우리의 일상적인 경험과 일치하지 않는다.

빛의 속도가 왜 이런 특성을 갖게 되었는지에 대해 아인슈타인은 여러 해 동안 생각해 본 뒤 이렇게 말했다. "빛은 이상하지만, 우리는 깊이 따질 필요가 없다. 그것이 바로 이런 물질이기 때문이다."

그러나, 좁은 상대성 이론과 중력 이론 사이에는 약간의 불일치가 있다. 중력 이론에 따르면, 물체 사이의 매력은 그것들 사이의 질량과 거리에 달려 있다. 즉, 우리가 한 물체를 움직이면 다른 물체의 중력이 즉시 변할 수 있다는 것을 의미한다. 이 경우, 중력 효과는 좁은 상대성론이 요구하는 빛의 속도보다 무한한 속도로 전달된다.

여러 차례 실패한 시도 끝에 아인슈타인은 마침내 혁명적인' 광의상대성 이론' 을 제시했다.

일반 상대성 이론은 중력이 다른 힘과 다르다고 지적했다. "그것은 물질 질량의 존재로 인한 시공간의 왜곡이다." 예를 들어, 일반 상대성 이론의 관점에서 볼 때, 우리 지구는 중력 때문에 타원 궤도를 따라 움직이는 것이 아니라 곡선 공간에서 직선에 가장 가까운 측지선이라는 궤적을 따라 움직입니다. 우리가 지면에서 직선을 걸을 때, 실제로는 지구의 구 표면에서 호를 걷고, 호의 평면은 지구의 구 중심을 통과한다. 이 호를 측지선이라고 합니다. 이것은 지구 표면의 직선에 가장 가까운 궤적이다. 이 궤적은 지구가 고르지 않은 시공간에서 걸어온 가장 짧은 거리이다. 태양의 질량으로 인한 시공간 곡률로 인해 지구는 4 차원 공간에서 직선으로 움직이지만, 우리는 3 차원 공간에서 타원을 따라 움직이는 것처럼 보입니다.

마치 비행기 한 대가 산간 지역을 날아가는 것과 같다. 3 차원 공간에서 직선으로 움직이지만 울퉁불퉁한 2 차원 지면에 대한 투영은 곡선 궤적을 따라 움직입니다. 마찬가지로 빛은 측지선을 따라야 하며 중력장에 의해 구부러지는 것을 피할 수 없습니다. 우리는 빅뱅과 블랙홀의 특이점에 대한 뒷부분에서 이것에 대해 더 깊이 이해할 것이다.

(8) 빅뱅

리드먼의 우주 모델로 돌아가 봅시다. 모든 리드먼의 해법에는 150 ~ 200 억년 전, 우주의 모든 은하가 한 곳에 모였다는 공통된 특징이 있다. 이것이 바로' 빅뱅' 이다. 우주의 이 순간의 밀도와 시공간 곡률은 모두 무한대이다. 즉, Lidman 의 우주 모델이 기반으로하는 일반 상대성 이론은 우주에 빅뱅 특이성이 있음을 예측합니다. 모든 과학 법칙은 무효입니다. 수학적 방법으로 무한대의 수를 처리 할 수 ​​없기 때문입니다. 만약 빅뱅 전에 사건이 있었다면, 빅뱅 후의 사건에는 아무런 영향을 미치지 않았을 것이며, 빅뱅 전의 사건을 근거로 빅뱅 후의 상황을 판단하는 과학적 비전도 없었다. (윌리엄 셰익스피어, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅, 빅뱅) 즉, 빅뱅이 우주를 형성하기 전의 시간은 무의미하거나, 빅뱅 이전의 사건이 결과를 낳을 수 없기 때문에, 그것들은 우리의 현재 우주 모델의 일부를 구성하지 않는다는 것이다.

이 결론은 처음에는 대부분의 사람들이 받아들이기 어려웠다. 우주와 시간 모두 시작점이 있어 불가피하게 지대에 신의 개입이 있는 색채가 있다. 뉴턴이 별을 움직이게 한 최초의 추진력을 하느님께 돌린 것처럼, 가톨릭교회는' 빅뱅' 이론이 성경에 부합한다고 발표할 기회를 잡았다.

우주의 출현을 피하기 위해 많은 사람들이 우주를 안정시키는 이론을 찾으려고 끊임없이 노력하지만, 거의 모든 새로운 해석에는 치명적인 문제가 있다. 점점 더 많은 증거들이' 안정적 이론' 을 버려야 한다는 것을 보여준다!

만약 초기 우주 물질이 서로 매우 가깝다면, 초기 우주는 매우 뜨거울 것이다. 1965 년 미국 물리학자 로버트 딕과 제임스 피 팔스는 우주의 초기 백열을 볼 수 있어야 한다고 제안했다. 그것은 200 억 년 전, 우주의 뜨거운 방사능이 이미 오랫동안 행진했고, 바로 지금, 그것은 지구에 도착했다. 그러나, 우주의 팽창으로 인해, 이 광파는 붉은 이동이 발생하여 마이크로파 복사로만 관측될 수 있다. 한편, 미국 뉴저지주 벨전화연구소의 아놀드 판키아와 로버트 윌슨은 정밀한 마이크로웨이브 측정 실험을 하고 있다. 그들이 받은 소음은 예상보다 훨씬 컸다. 그들은 안테나에 있는 구아노를 포함하여 가능한 간섭을 조심스럽게 제거했다. 그들은 탐지기가 하늘로 기울어질 때 더 많은 방해를 받을 것이라고 예측했다. 빛이 더 두꺼운 대기를 통과하기 때문에 소음은 탐지기가 하늘을 수직으로 가리킬 때보다 더 강해야 하기 때문이다.

그러나, 우리는 탐지기가 어느 방향으로 향하든, 추가 소음이 동일하다는 것을 발견했다. 이것은 소음이 대기 밖에서 온다는 것을 보여준다. 두 과학자는 우연히 리드먼의 가설을 증명했다. 우주는 등방성, 대규모로 매우 균일하며, 더 많은 놀라움이 그들을 기다리고 있다. 그들은 Dick 과 Pi pars 가 초기 우주 복사에 관한 일을 듣고, 그들이 ——2.7K (절대 온도) 우주 배경 방사선을 찾았다는 것을 금세 깨달았다! (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)

그들 둘은 또한 1978 의 노벨상을 받았다.

마찬가지로 1965 년 스티븐 호킹의 이후 협력자인 영국 물리학자 로저 펜로스는 자신의 중력으로 인해 무너진 별의 표면적과 부피가 결국 0 으로 수축될 것이며, 이때 물질의 밀도와 시공간곡률은 무한대로 줄어들게 된다는 것을 증명했다. 이것이 우리가 앞으로 이야기할 또 다른 특이점이다.

Penros 의 결과는 별만을 다루고 빅뱅의 특이점은 포함하지 않는다. 박사 과정을 밟고 있는 호킹은 펜로스의' 어떤 물체도 중력의 작용으로 붕괴될 때 결국 특이점을 형성해야 한다' 는 정리를 읽었고, 곧 정리의 시간 화살표를 거꾸로 돌리면' 프리드먼과 같은 팽창 모델은 반드시 특이점에서 시작해야 한다' 는 결론을 내려야 한다는 것을 깨달았다. 1970 년 호킹과 펜로스는 일반 상대성 이론이 정확하다면 우리의 팽창한 우주에는 빅뱅 특이점이 있어야 한다는 것을 최종적으로 증명했다!

그들의 일은 상당히 큰 반대를 받았다. 과학자들은 특이점과 우주 시간의 시작에 대한 결론을 좋아하지 않는다. 그러나 감정은 결국 수학 정리를 초월할 수 없다. 실험과 관측 자료가 축적됨에 따라 우주는 시간적으로 시작이 있어야 한다는 것이 점점 더 분명해지고 있다.

호킹과 펜로스의 연구에 따르면, 일반 상대성 이론은 불완전한 편론일 뿐 우주가 어떻게 시작되었는지, 우주가 시작되기 전에 어떤 모습인지 우리에게 알려 줄 수는 없다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 특이점 정리에 따르면, 초창기 우주에는 우주의 잣대가 매우 작았기 때문에 사람들은 또 다른 위대한 편향이론인 양자역학을 고려해야 했다. 그것은 소규모의 효과를 묘사한다. 호킹 자신이 말했듯이, "이제 거의 모든 사람들이 우주가 빅뱅의 특이점으로 시작되었다고 믿지만, 나는 생각을 바꿔 다른 과학자들을 설득하려고 노력했다. 우주의 시작에는 특이점이 없다. 우리가 양자 효과를 고려하면 특이점은 사라진다!"

(9) 블랙홀

양자역학으로 빅뱅의 특이점을 고려하기 전에, 먼저 광의상대성론 틀 아래의 또 다른 특이점인 블랙홀을 살펴봅시다.

우리 모두는 도망가는 속도를 알고 있다. 별이 생성하는 중력장 (질량과 밀도와 관련) 이 클수록 표면에서 탈출하는 데 필요한 한계 속도가 커집니다. 만약 중력장이 광속으로 움직이는 물체가 그 속박에서 벗어날 수 없을 정도로 크다면, 우리는 이 별을 관찰할 수 없고, 그 중력 효과만 느낄 수 있을 것이다. 。 이것은 200 년 전 블랙홀의 원래 정의입니다.

사실, 빛은 일반 물체와 같은 것으로 간주해서는 안 된다. 왜냐하면 일반 물체는 바닥에 던져지는 과정에서 속도가 점점 느려지고, 결국 바닥으로 떨어지고, 빛은 일정한 속도로 전진하기 때문이다. 그러므로 우리는 일반 상대성 이론의 관점에서 블랙홀 현상을 다시 설명해야 합니다.

강한 중력장으로 인한 시공간의 왜곡으로 빛은 강하게 휘어져 별의 표면으로 되돌아와 표면에서 빠져나갈 수 없다.

블랙홀은 시공간 영역이며, 가장 바깥쪽은 빛이 블랙홀에서 도달할 수 있는 가장 먼 거리입니다. 이 경계를 "시야" 라고 합니다. 그것은 한 편의 단방향 영화처럼, 물질이 시야를 통과해 블랙홀로 떨어지도록 허용하지만, 아무것도 나갈 수 없다!

블랙홀은 어떻게 형성될까요? 먼저 별의 생명주기에 대해 이야기해보죠. 초기 우주의 성운 물질인 매우 얇은 기체는 주로 수소였다. 자신의 중력으로 인해 별이 되었다. 수축 과정에서 기체 원자가 서로 충돌하는 빈도와 속도가 계속 증가하면서 기체 온도가 상승하여 결국 별들이 빛을 발한다. 온도가 수소 원자가 충돌한 후 떠나지 않고 헬륨으로 수렴할 때' 열핵융합' 이라고 한다. 융합으로 방출되는 엄청난 에너지는 항성 기체의 압력을 더욱 증가시켜 항성 내부의 중력을 균형있게 조절할 수 있는 수준에 이르렀기 때문에 별의 수축이 멈추고 장시간 안정적으로 연소한다. 별의 수소가 소진되면 핵반응의 약화로 인해 냉각되기 시작하는데, 항성 기체의 압력은 자신의 중력에 저항하기에 충분하지 않아 별이 다시 수축하게 된다. 별의 헬륨 융합은 탄소나 산소와 같은 더 무거운 원소를 형성한다. 그러나이 과정은 너무 많은 에너지를 방출하지 않았고 별은 계속 축소되었습니다.

노벨상 수상자, 인도계 미국인 과학자 찬드라세카는 1928 에서 파울리 비호환성 원리 (같은 궤도에는 두 개의 운동 상태가 같은 입자가 없음) 로 인해 별이 더 수축할 때 물질 입자가 가까이 다가와 비호환성 원리를 엄격히 준수해야 한다고 지적했다. 따라서 입자 간 발산 추세는 별 자체의 중력을 균형있게 조절합니다. 만약 전자간에 이런 비호환성 원리로 인한 반발력이 발생한다면, 그 별은 반경 수천 마일, 밀도 수백 톤의 입방인치당 냉성, 즉' 백란성' 으로 붕괴될 것이다. 과학자들은 대량의 백색 왜성을 관찰했다. 또 다른 붕괴 형태는' 중성자성' 이다. 위의 전자는 이미 중력에 의해 양성자로 끌려갔기 때문에 이 별은 모두 중성자로 구성되어 있으며, 중성자가 호환되지 않는 원리로 인해 발생하는 반발력에 의지하여 자신의 중력에 대항하여 그' 모양' 을 유지한다. 반경은 약 10 마일에 불과하며 밀도는 입방인치당 몇 억 톤입니다. 중성자성도 이미 관측에 의해 확인되었다.

한편, 찬드라세카는 별의 질량이 태양의10.5 배를 초과할 때, 호환되지 않는 원리조차도 별들이 계속 무너지는 것을 막을 수 없고, 별은 부피가 0 이 될 때까지 끊임없이 수축할 것이라고 계산했다. 이때 물질 밀도와 시공간 곡률은 무한히 커질 것이다. 모든 과학 법칙은 여기서 효력을 잃게 될 것이다. 이것은 우리가 앞서 언급 한 "블랙홀 특이점" 입니다.

사실, 강한 드라세카의 한계를 초과하는 별들이 연료를 다 소모할 때 초신성 폭발이라는 거대한 폭발에서 대량의 물질을 내던져 자신을 극한의 질량 이하로 떨어뜨려 붕괴를 피할 수 있다는 것이 한 가지 상황이다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 초신성 폭발, 초신성 폭발, 초신성 폭발, 초신성 폭발, 초신성 폭발) 하지만 항상 그런 것은 아닙니다. 그렇다 하더라도, 만약 백색 왜성이나 중성자가 여분의 물질을 늘리면 어떤 일이 일어날까요?

과학자들은 충격을 받았다. 그들은 이런 이론을 믿을 수 없고 그것에 대해 적의를 품고 있다. 그들은 모두 아인슈타인을 포함하여 별의 부피가 0 으로 줄어들지 않는다는 것을 증명하는 문장 증거를 썼다.

하지만 스티븐 호킹과 로저 펜로스의 1965 와 1970 연구에 따르면, 넓은 의미의 상대성 이론이 정확하다면 블랙홀에는 무한한 밀도와 시공간곡률의 특이성이 있어야 한다고 합니다. 우주 빅뱅과 마찬가지로, 이 특이점은 모든 사건의 끝이며, 과학 법칙의 예측성은 무효가 될 것이다.

우리는 일반 상대성 이론을 사용하여 블랙홀을 묘사하고 이해합니다. 별이 붕괴될 때, 별에서 나오는 광파는 강렬한 붉은 이동을 일으킨다. 별이 임계 반경으로 수축하면 중력장이 너무 강해서 광파가 무한히 긴 시간 간격으로 흩어집니다. 블랙홀 밖의 관측자들은 이 별에서 나오는 빛이 점점 붉어지고 어두워지는 것을 보게 될 것이며, 결국 그 별은 더 이상 볼 수 없게 될 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀, 블랙홀) 이것은 명실상부한 검은' 구멍' 이다!