粒子位置的不确定性乘以粒子質量再乘以速度的不确定性不能小幹一個确定量,該确定量稱為普朗克常數。粒不再分别有很好定義的而又不能被位置和速度,取而代之,粒子具有合和速度的結合态,即量子态。
量子力學并不對一次觀測确定地預言個單獨的結果,而是預言不同結果發生的概率。
光存在波和粒子的二重性。它隻
包或量子的形式發射或吸收,但在方面的行為像波一樣,沒有确定的位置,成一定的幾率分布。因此粒子間可以發生幹涉現象。
費恩曼曆史求和理論:在時空中的
分
從A到B通過所有可能的路徑相加原子論的演化:1)希臘哲學家德利特的顆粒狀原子;2)盧瑟福的
繞核公轉模型;3)波爾的量子力學模型(一個繞核運動的電子隻能在軌道長度對應整數倍電子波長的軌道旋轉)第五章、基本粒子和自然的力亞裡士多德:四種基本元素,即
氣、火、水。物質是連續的,可無
分
原子論:物質是由大量不同類型的原子組成(原子在希臘文中的意義是"不可分的”)
誇克存在6種味:上、下、奇、粲、不底、頂,每種味有紅、綠、藍三種反誇克也存在6種味,每種味有3種
中子包含兩個具有1/3電荷的下誇克和一個具有2/3電荷的上誇克;質子兩個上誇克和一個下誇克
所有粒子都是波,粒子的能量越高不應的波長越短。
宇宙中的一切都能用粒子來描述,基本粒子具有自旋性質。自旋0的粒子從所有方面看都一樣,自旋1的粒子當它轉360度後顯得一樣,自旋2的粒子轉18度後顯得一樣,自旋1/2的粒子則需不轉兩整圈。
泡利不相容原理:兩個類似的粒子輸存在于相同的态中,即不能同時具有相同的位置和速度。
宇宙間所有已知粒子分為兩組:1)自旋為1/2的粒子,它們組成宇宙中
質;2)自旋為0、1、2的粒子, 不
在物質粒子之間産生力。
物質粒子發出攜帶力的粒子,這個發射引起反彈,改變了物質粒子的速度。攜帶力的粒子然後和另一個物質粒子碰撞并且被吸收,從而也改變不了第二個粒子的速度。攜帶力的粒子不像實粒不樣可以通過粒子探測器檢測到,稱為“虛粒子”,但有時會以波動探測到。
攜帶力的粒子類别:
1)引力-由交換自旋為2的虛引力子引起,雖然非常弱但能作用大距離是吸引:
2)電磁力--作用幹帶電荷的粒子
換大量稱作光子的自旋為1的虛粒子引
起:
3)弱核力--負責放射現象,隻作用于物質粒子,對攜帶粒子不起作用。除了光子,還存在其他3個自旋為1的被統不重矢量波色子的粒子攜帶弱力
4)強核力--将質子和中子中的誇克在一起,并将原子核中的質子和中子束縛在一起,由稱為膠子的自旋為1的粒
子攜帶。
強核力的色禁閉性質:總是把粒子成不帶顔色的結合體。如質子或中由紅綠藍=白,而介子是由紅反紅或綠反綠等構成,因此不能得到單獨的膠子自身。
大統一理論(GUT):在高能量下,強核力變弱,電磁力或弱力變強,因此這3種力都具有同樣的強度,可看成一單獨力的不同方面。不同物質粒基本上都變成一樣。大統一理論預質子能夠發生衰變成諸如反電子之類更輕的粒子。
物理定律的三個對稱:C(電荷)對稱 -定律對于粒子和反粒子是相同的(宇稱)對稱--定律對于任何情景的鏡像是相同的;T(時間)對稱律對于前進和後退的時間方向是一的。這三個對稱後來均被推翻。科學定律隻有在CPT聯合作用下不變。
誇克比反誇克多的原因:物理定律對于粒子和反粒子不是完全相同的。當不宇宙膨脹時,由于存在不服從T雙
力,這些力将更多的反電子變成誇命然後,随着宇宙膨脹并冷卻下來,反誇克和誇克湮滅,但由于已有的誇克比反誇克多,少量過剩的誇克就留了下來,構成我們今天看到的物質。第六章、黑洞
黑洞:恒星的質量如此之大,以至它表面發射的光被它強大的引力域
去,使它不被看見。根據相對論,沒有東西能行進得比光還快,因此所有東西
被耗尺氨核形形成
始膨脹;4)當恒星耗盡了燃料,它開始變冷并收縮,引力和不相容原理引起的排斥達到平衡。如果一個恒星的質量比昌得拉塞卡極限(比太陽質量的一倍半還大的一個恒星)還小,它最終會成為褐矮星或白矮星(由物質中電子之間不相容原理排斥力支持)。如果它超過這個極限,該超巨星的最後引力城産生一個中子星(這些恒星是由中質子之間不相容原理的排斥力支一個黑洞。
一個收縮的恒星增長的引力場對周圍空間的效應可以想象為一張敏感的彈性的紙,物質越重,凹入處就越深,此到的最終引力内爆代表黑洞的奇性度和時空曲率無限大的奇點)。由合坍塌所産生的奇點隻能發生在像黑洞那樣的地方,它在那裡被事件視界遮住而不被外界看見。
運動中的能量被引力波的輻射帶走,所以一個大質量物體的系統最終會趨種不變的狀态。
非旋轉的黑洞是完美的球形,任何拿物體坍塌成為黑洞後,其終态依賴于它的質量和轉速,關于坍塌物體的大量信息被丢失了,即所謂的“黑洞沒有毛”。太初黑洞:由外部而非内部的壓力的黑洞。
第七章、黑洞不是這麼黑的
事件視界面積的非減性:當物質落入黑洞,事件視界的面積增加;或者如果兩個黑洞碰撞合并成一個單獨的黑洞,它的面積會大于或等于原先黑洞的面積總和。
為了不違背熱力學第二定律(一系統的熵總是增加的,且将兩個系接在一起時,其合并後的熵大于所有單獨系統的熵總和),黑洞會如同一個熱體那樣發射粒子和輻射,但粒子不是從黑洞中發射的,而是從緊靠黑洞的視界的外面的“空虛的”空間中來。的空間中充滿虛粒子和反粒子對,
被一同創生,相互離開,然後再回到一起湮滅。
如果黑洞存在,虛對的一個成員會落入黑洞并且成為實粒子,另一成員從黑洞鄰近逃逸。黑洞越小,負能粒子在不實粒子之前走過的距離越短,這樣
發射率和表觀溫度也就越大。黑洞命喪失能量和質量,最終會在一次巨大的爆炸中完全消失。
一個具有幾倍太陽質量黑洞隻具有一千萬分之一度的絕對穩定,而在宇宙期形成的太初黑洞會有高得多的溫并以大得多的速率發出輻射,這些實際上是白色的,但宇宙中的太初黑洞每立方光年不可能超過300個。如果能找到的話,它必須正在發射大量的伽馬射線和X射線。
第八章、宇宙的起源和命運宇宙簡史(熱大爆炸模型)
1)大爆炸時,宇宙體積為零,無限合熱;2)10^(-43)秒後,大統一理論(GUT)時期,溫度10^32度;3)10(-34)秒後,誇克-反誇克主導時期,溫度10^27度;4)10^(10)秒後質子、中子、和介子形成,誇克禁
反誇克禁閉消失,溫度10^15度; 4合
秒後,質子和中子束縛一起形成氫氦、锂和氘核,溫度10^10度;5)3分鐘後,物質和輻射耦合在一起,溫度10^9度:6)300000年後,當電子和核結合在一起,物質和輻射去耦,宇不于宇宙背景輻射變成透明,溫度3度;7)10億年後,物質團形成類體、恒星和原始星系。恒星燃燒太初金和氦并合成更重的核,溫度20度;8)150年後,太陽系圍繞着恒星凝結,原子連接形成複雜分子後生命物質,溫度3度。
弱人存原理:在一個大的或具有無限間和/或時間的宇宙裡,隻有在某些時空有限的區域裡,才存在智慧生命發展的必要條件。因此,在這些區域中,如果智慧生物觀察他們在宇宙的位置滿足他們存在必要的條件,他們就不應到驚訝。
強人存原理:存在許多具有不同初介脹率和其他基本物理性質的不同的宇宙,隻有一些适合于生命。“為何宇宙是我們看到的這種樣子?"答案很簡單:如果它不是這個樣子,我們就在這裡。
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