Tanrı zarları güneşin içinde atar
Güneşin kalbinin derinliklerinde, ışık çekirdeği füzyon Ağır bir çekirdek haline geldiğinde, kütlesinin çok küçük bir kısmı kaybolur. Bu parçanın kütlesi ünlü formülle kayboldu E = mc² Enerjiye dönüştürüldü. Güneşin çekirdeğinin yüksek sıcaklığı altında, hidrojen ve helyum izotopları daha kararlı elementler oluşturacak, açığa çıkan enerji güneş sistemindeki tüm gezegenleri yıkamak için yeterlidir. Enerji çok şaşırtıcı olmasına rağmen, evren tamamen ise Determinizm Evet, o zaman güneşin çekirdeğindeki protonlar asla bir zincirleme reaksiyon başlatamazlar. Tüm bunlar ancak kuantum mekaniğini dalgaların doğası ile ele almakla mümkündür ve bu da Einstein'ın "Tanrı zar atmaz" ifadesinin yanlış olduğunu kanıtlamaktadır.
1925'te Bohr ve Einstein, Ehrenfest'in evinde kuantum mekaniğini tartıştılar. Bohr ve Einstein arasındaki tartışma, kuantum mekaniğinin gelişiminde çok önemli bir rol oynadı. | Resim kredisi: Paul Ehrenfest
1920'lerde, Genel görelilik ile Kuantum mekaniği Fiziğin gelişimi, fizik dünyasını tamamen altüst etti. İlki, kavisli uzay-zaman, madde, enerji ve yerçekimini birbirine bağlarken, ikincisi evrendeki tüm parçacıkların dalga benzeri davranışını tanımlar. Kuantum fiziğinin bazı temel özelliklerinden dolayı, içsel özü şudur: Kararsız Teori, yani sadece belirli sonuçların oluşumunu tartışabileceğimiz anlamına gelir Olasılık , Belirli bir ayarın sonucunu bilmeden. Fizik tarihindeki en önemli iki fizikçi - Einstein ve Bohr - evrenimizin iç doğasının deterministik olup olmadığı konusunda birkaç önemli tartışmaya sahipti. Einstein, evrenin deterministik olduğuna inanıyordu, ancak Bohr öyle düşünmüyordu.
Hidrojen atomu, evrendeki en önemli temel madde birimidir ve belirli bir manyetik kuantum numarasıyla uyarılmış bir kuantum halinde bulunur. Özellikleri iyi bilinmesine rağmen, elektronun atomun neresinde olduğu gibi belirli sorulara yalnızca olasılıksal cevaplar verebiliriz. | Resim kaynağı: Wikimedia Commons kullanıcısı Berndthalle
Einstein'ın ölümüne kadar, Tanrı'nın gerçekten de zar attığına inanmayı hala reddetti. Parçacıkların belirli davranışlarını belirleyebilecek bazı temel yasaların olması gerektiği sonucuna vardı, ancak deneylerimizin ve gözlem yeteneklerimizin başarısızlığı maddenin arkasındaki gerçeği görmemizi engelledi. Ancak 1920'lerde kuantum fiziği geliştirildiğinde, bilinen sadece iki temel kuvvet vardı: yerçekimsel ile Elektromanyetik güç . Bilim adamları henüz bilmiyor Nükleer güç Bunun varlığı, bilim adamlarının güneşin muazzam enerjisinin kaynağını bilmediği anlamına gelir.
Nükleer füzyonun meydana geldiği çekirdek de dahil olmak üzere güneşin yüzeyinde ve içinde farklı alanları gösteren güneşin enine kesit görünümü. Bununla birlikte, kuantum mekaniği yoksa, çekirdekteki parçacıklar nükleer füzyon üretme özelliklerine sahip değildir. | Resim kaynağı: Wikimedia Commons kullanıcısı Kelvinsong
Güneş saniyede 4 × 1026 watt enerji üretir, bu da güneşin çekirdeğinde yaklaşık 4 × 1038 protonun saniyede helyum-4'e kaynaştığı anlamına gelir. Güneşin tamamı yaklaşık 1057 parçacık içerir ve çekirdeği yaklaşık% 10'dur. Bu parçacıklar son derece yüksek enerjiyle hareket eder: Güneşin çekirdeğinin merkezinde, her proton saniyede yaklaşık 500 kilometre hızla hareket edebilir. Aynı zamanda yoğunluğu da son derece yüksektir ve parçacıklar arasında çok sık çarpışmalara neden olur: her proton diğer protonlarla saniyede milyarlarca kez çarpışır. Ve bunun sadece küçük bir kısmı, yaklaşık 1028 proton etkileşiminden biri, enerji açığa çıkaran ağır çekirdekler üretmek için birleşecek.
Bu nedenle, güneşteki parçacıkların çoğu oraya ulaşmak için yeterli enerjiye sahip olmasa bile, gördüğümüz enerjiyi üretmek için nükleer füzyon reaksiyonuna katılmak için parçacıkların sadece küçük bir kısmına ihtiyaç duyar. Daha sonra, güneşin çekirdeğindeki proton enerjisinin dağılımını hesaplamalıyız ve füzyon reaksiyonunu sürdürmek için yeterli enerjiye sahip proton-proton çarpışmalarının sayısını hesaplamalıyız.
Güneşin merkezindeki proton-proton zincir füzyon reaksiyonu. | Resim kaynağı: Wikimedia Commons
Hesaplama yoluyla bu miktar sıfır . Bunun nedeni, güneşin çekirdeğinin yüksek enerjili ortamında bile, pozitif yüklü iki parçacık arasındaki itme kuvvetinin, bir çift protonun yaklaşmasını engelleyemeyecek kadar büyük olmasıdır, bu nedenle füzyon gerçekleşemez. Güneşin kütlesinin evrendeki yıldızların% 95'inden daha büyük olduğunu (ve çekirdeğin daha sıcak olduğunu) düşündüğümüzde işler daha da kötüye gidiyor. Aslında, evrendeki her dört yıldızdan üçü M sınıfı kırmızı cücedir ve çekirdek sıcaklıkları güneşin yarısından azdır.
Yıldızları renk ve boyuta göre sınıflandırmak çok kullanışlıdır. Yerel evren gözlemlerine göre, yıldızların yalnızca% 5'inin kütlesi güneşimize eşit veya ondan daha büyüktür. | Resim kaynağı: Kieff / LucasVB, Wikimedia Commons / E. Siegel
Evrendeki yıldızların yalnızca% 5'i, güneşinkine eşit veya daha yüksek bir iç sıcaklığa sahiptir. Bununla birlikte, nükleer füzyon hala meydana geldi, güneş ve diğer tüm yıldızlar inanılmaz enerji saldı ve hidrojen de bir şekilde helyuma kaynaştı. İşin sırrı, temel düzeyde, bu çekirdeklerin yalnızca parçacıklar gibi değil, aynı zamanda dalgalar gibi davranmasıdır. Her proton, konumunu tanımlayan bir olasılık işlevi içeren bir kuantum parçacığıdır ve etkileşen iki parçacığın dalga işlevleri, aralarındaki itme kuvveti onları ayırsa bile hafifçe üst üste gelebilir.
Güneşte, iki proton buluştuğunda, dalga işlevleri üst üste binerek geçici helyum 2 üretimine izin verir: bir çift proton. Temelde iki protona her bölündüğünde, ancak çok nadir durumlarda kararlı bir döteryum (hidrojen 2) üreteceklerdir. | Resim kaynağı: E. Siegel
Bu parçacıkların her zaman yapabilme şansı vardır. Kuantum tünelleme , Ve sonra füzyon enerjisinin salınmasına yol açan ve zincirleme reaksiyonun ilerlemesine izin veren döteryum gibi daha kararlı bir bağlı duruma ulaşma fırsatına sahip olun. Belirli proton çiftleri arasında kuantum tünelleme olasılığı 1028'de bir kadar küçük olsa da, bu nadir olasılık güneş ve tüm yıldızlar için enerji kaynağını açıklamaya yeterlidir.
Evrendeki parçacıklar kuantum doğasına sahip değilse ve konumları içsel kuantum belirsizliğine sahip değilse ve dalga fonksiyonları tarafından tanımlanmıyorsa, nükleer füzyona neden olan örtüşme gerçekleşemez. Bu, bugün evrendeki parlayan yıldızların çoğunun tutuşmayacağı anlamına gelir. Öyleyse, yıldızlarla dolu gece gökyüzünü göremeyeceğiz ve evren çorak ve soğuyacak.
Neyse ki, kuantum mekaniği güneşe ışığını verir. Temel düzeyde, eğer Tanrı evrenle zar atmazsa, o zaman güneşin çekirdeğinin füzyonu olmayacaktır. Tam da evrenin doğasında bulunan temel kuantum belirsizliğinden dolayı yaşamın ortaya çıkma şansı vardır.
Fiat lux
Çeviri: Xiaoyu
Orijinal bağlantı: https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/09/15/proof-of-god-playing-dice-with-the-universe-found-in-the-suns-interior/# 3015c0423b03
