粒子位置的不确定性乘以粒子质量再乘以速度的不确定性不能小干一个确定量,该确定量称为普朗克常数。粒不再分别有很好定义的而又不能被位置和速度,取而代之,粒子具有合和速度的结合态,即量子态。
量子力学并不对一次观测确定地预言个单独的结果,而是预言不同结果发生的概率。
光存在波和粒子的二重性。它只
包或量子的形式发射或吸收,但在方面的行为像波一样,没有确定的位置,成一定的几率分布。因此粒子间可以发生干涉现象。
费恩曼历史求和理论:在时空中的
分
从A到B通过所有可能的路径相加原子论的演化:1)希腊哲学家德利特的颗粒状原子;2)卢瑟福的
绕核公转模型;3)波尔的量子力学模型(一个绕核运动的电子只能在轨道长度对应整数倍电子波长的轨道旋转)第五章、基本粒子和自然的力亚里士多德:四种基本元素,即
气、火、水。物质是连续的,可无
分
原子论:物质是由大量不同类型的原子组成(原子在希腊文中的意义是"不可分的”)
夸克存在6种味:上、下、奇、粲、不底、顶,每种味有红、绿、蓝三种反夸克也存在6种味,每种味有3种
中子包含两个具有1/3电荷的下夸克和一个具有2/3电荷的上夸克;质子两个上夸克和一个下夸克
所有粒子都是波,粒子的能量越高不应的波长越短。
宇宙中的一切都能用粒子来描述,基本粒子具有自旋性质。自旋0的粒子从所有方面看都一样,自旋1的粒子当它转360度后显得一样,自旋2的粒子转18度后显得一样,自旋1/2的粒子则需不转两整圈。
泡利不相容原理:两个类似的粒子输存在于相同的态中,即不能同时具有相同的位置和速度。
宇宙间所有已知粒子分为两组:1)自旋为1/2的粒子,它们组成宇宙中
质;2)自旋为0、1、2的粒子, 不
在物质粒子之间产生力。
物质粒子发出携带力的粒子,这个发射引起反弹,改变了物质粒子的速度。携带力的粒子然后和另一个物质粒子碰撞并且被吸收,从而也改变不了第二个粒子的速度。携带力的粒子不像实粒不样可以通过粒子探测器检测到,称为“虚粒子”,但有时会以波动探测到。
携带力的粒子类别:
1)引力-由交换自旋为2的虚引力子引起,虽然非常弱但能作用大距离是吸引:
2)电磁力--作用干带电荷的粒子
换大量称作光子的自旋为1的虚粒子引
起:
3)弱核力--负责放射现象,只作用于物质粒子,对携带粒子不起作用。除了光子,还存在其他3个自旋为1的被统不重矢量波色子的粒子携带弱力
4)强核力--将质子和中子中的夸克在一起,并将原子核中的质子和中子束缚在一起,由称为胶子的自旋为1的粒
子携带。
强核力的色禁闭性质:总是把粒子成不带颜色的结合体。如质子或中由红绿蓝=白,而介子是由红反红或绿反绿等构成,因此不能得到单独的胶子自身。
大统一理论(GUT):在高能量下,强核力变弱,电磁力或弱力变强,因此这3种力都具有同样的强度,可看成一单独力的不同方面。不同物质粒基本上都变成一样。大统一理论预质子能够发生衰变成诸如反电子之类更轻的粒子。
物理定律的三个对称:C(电荷)对称 -定律对于粒子和反粒子是相同的(宇称)对称--定律对于任何情景的镜像是相同的;T(时间)对称律对于前进和后退的时间方向是一的。这三个对称后来均被推翻。科学定律只有在CPT联合作用下不变。
夸克比反夸克多的原因:物理定律对于粒子和反粒子不是完全相同的。当不宇宙膨胀时,由于存在不服从T双
力,这些力将更多的反电子变成夸命然后,随着宇宙膨胀并冷却下来,反夸克和夸克湮灭,但由于已有的夸克比反夸克多,少量过剩的夸克就留了下来,构成我们今天看到的物质。第六章、黑洞
黑洞:恒星的质量如此之大,以至它表面发射的光被它强大的引力域
去,使它不被看见。根据相对论,没有东西能行进得比光还快,因此所有东西
被耗尺氨核形形成
始膨胀;4)当恒星耗尽了燃料,它开始变冷并收缩,引力和不相容原理引起的排斥达到平衡。如果一个恒星的质量比昌得拉塞卡极限(比太阳质量的一倍半还大的一个恒星)还小,它最终会成为褐矮星或白矮星(由物质中电子之间不相容原理排斥力支持)。如果它超过这个极限,该超巨星的最后引力城产生一个中子星(这些恒星是由中质子之间不相容原理的排斥力支一个黑洞。
一个收缩的恒星增长的引力场对周围空间的效应可以想象为一张敏感的弹性的纸,物质越重,凹入处就越深,此到的最终引力内爆代表黑洞的奇性度和时空曲率无限大的奇点)。由合坍塌所产生的奇点只能发生在像黑洞那样的地方,它在那里被事件视界遮住而不被外界看见。
运动中的能量被引力波的辐射带走,所以一个大质量物体的系统最终会趋种不变的状态。
非旋转的黑洞是完美的球形,任何拿物体坍塌成为黑洞后,其终态依赖于它的质量和转速,关于坍塌物体的大量信息被丢失了,即所谓的“黑洞没有毛”。太初黑洞:由外部而非内部的压力的黑洞。
第七章、黑洞不是这么黑的
事件视界面积的非减性:当物质落入黑洞,事件视界的面积增加;或者如果两个黑洞碰撞合并成一个单独的黑洞,它的面积会大于或等于原先黑洞的面积总和。
为了不违背热力学第二定律(一系统的熵总是增加的,且将两个系接在一起时,其合并后的熵大于所有单独系统的熵总和),黑洞会如同一个热体那样发射粒子和辐射,但粒子不是从黑洞中发射的,而是从紧靠黑洞的视界的外面的“空虚的”空间中来。的空间中充满虚粒子和反粒子对,
被一同创生,相互离开,然后再回到一起湮灭。
如果黑洞存在,虚对的一个成员会落入黑洞并且成为实粒子,另一成员从黑洞邻近逃逸。黑洞越小,负能粒子在不实粒子之前走过的距离越短,这样
发射率和表观温度也就越大。黑洞命丧失能量和质量,最终会在一次巨大的爆炸中完全消失。
一个具有几倍太阳质量黑洞只具有一千万分之一度的绝对稳定,而在宇宙期形成的太初黑洞会有高得多的温并以大得多的速率发出辐射,这些实际上是白色的,但宇宙中的太初黑洞每立方光年不可能超过300个。如果能找到的话,它必须正在发射大量的伽马射线和X射线。
第八章、宇宙的起源和命运宇宙简史(热大爆炸模型)
1)大爆炸时,宇宙体积为零,无限合热;2)10^(-43)秒后,大统一理论(GUT)时期,温度10^32度;3)10(-34)秒后,夸克-反夸克主导时期,温度10^27度;4)10^(10)秒后质子、中子、和介子形成,夸克禁
反夸克禁闭消失,温度10^15度; 4合
秒后,质子和中子束缚一起形成氢氦、锂和氘核,温度10^10度;5)3分钟后,物质和辐射耦合在一起,温度10^9度:6)300000年后,当电子和核结合在一起,物质和辐射去耦,宇不于宇宙背景辐射变成透明,温度3度;7)10亿年后,物质团形成类体、恒星和原始星系。恒星燃烧太初金和氦并合成更重的核,温度20度;8)150年后,太阳系围绕着恒星凝结,原子连接形成复杂分子后生命物质,温度3度。
弱人存原理:在一个大的或具有无限间和/或时间的宇宙里,只有在某些时空有限的区域里,才存在智慧生命发展的必要条件。因此,在这些区域中,如果智慧生物观察他们在宇宙的位置满足他们存在必要的条件,他们就不应到惊讶。
强人存原理:存在许多具有不同初介胀率和其他基本物理性质的不同的宇宙,只有一些适合于生命。“为何宇宙是我们看到的这种样子?"答案很简单:如果它不是这个样子,我们就在这里。
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