星際穿越物理學課件

《星際穿越》中的物理學林亞南SY140954《星際穿越》中的物理學1為什么宇宙飛船要旋轉?這是一個比較簡單的問題。首先簡單解釋一下對于在太空飛行的宇航員來說何謂“失重”。為什么宇宙飛船要旋轉?2為什么宇宙飛船要旋轉?下面是一些關鍵點:太空里仍有萬有引力;當宇航員(和飛船)只在萬有引力的作用下加速時,宇航員就會有失重感對于宇航員來說,這種感覺就像重力“消失”了但人類并不怎么能感覺到重力,因為它作用于我們身體的每個部分。事實上,我們將重量和接觸到的外力,例如地面支撐我們的力,聯(lián)系起來。我們稱這種力為“表觀重量”(apparentweight為什么宇宙飛船要旋轉?3為什么宇宙飛船要旋轉?地球上我們的感覺是一樣的地面支持力地板芽持力重力為什么宇宙飛船要旋轉?4為什么宇宙飛船要旋轉?那么要如何在太空里對宇航員施加這個力呢?這就要從力的性質入手了。大家對下面這個公式應該十分熟悉Fnetma這個公式表明物體會在其受到的(凈)合力下加速。力和速度都是矢量,現(xiàn)在我們只研究極短時間內物體的運動狀況。在這個極短的時間段內,物體的平均加速度是a△西一1為什么宇宙飛船要旋轉?5為什么宇宙飛船要旋轉?以合適的速度做勻速圓周運動,飛船里的宇航員也可以獲得表觀重量。為什么宇宙飛船要旋轉?6為什么宇宙飛船要旋轉?下面是在旋轉飛船里的表觀重量的表達式(用重力加速度g來衡量)98m/s大的宇宙飛船(半徑r比較大)不需要轉得太快。如果飛船比較小,就要轉快一些會為什么宇宙飛船要旋轉?7宇航員能活著穿過蟲洞嗎?蟲洞是什么?雖然愛因斯坦和他的助手納森·羅森(Nathanrosen)最早不這么叫它,但是蟲洞最初的確是他們的智慧結晶。當時他們正在試圖用各方法來解愛因斯坦的廣義相對論方程,以及用一個純粹的數(shù)學模型來解釋整個宇宙,包括重力,以及構成物質的各種粒子。其中包括的一種方法是將空間描述成兩個幾何面,其間由“橋”連接,而在我們的感知中,這些橋就是粒子。宇航員能活著穿過蟲洞嗎?8宇航員能活著穿過蟲洞嗎?蟲洞是什么?1916年,另外一位物理學家路德維?！じダ?LudwigFamm),同樣是在解愛因斯坦的方程的時候,獨立發(fā)現(xiàn)了這些橋”。不幸的是,這個“萬有理論”并不成功,因為這些“橋”的表現(xiàn)并不像是真正的粒子。但是愛因斯坦和羅森在1935年發(fā)表的論文使得“穿越時空結構的隧道”這個概念得以流行,其它物理學家不得不認真地考慮這些隧道帶來的影響。宇航員能活著穿過蟲洞嗎?9宇航員能活著穿過蟲洞嗎?蟲洞是什么?20世紀60年代,普林斯頓大學的物理學家約翰·惠勒(JohWheeler)在研究“愛因斯坦-羅森橋”的數(shù)學模型時,創(chuàng)造了“蟲洞”這一術語。他指出,這些橋很像蟲子鉆過蘋果后留下的洞。只螞蟻從蘋果的一端爬到另一端,選擇一是繞著蘋果彎曲的表面爬上半圈,選擇二則是抄蘋果上的蟲眼這條小路。想象一下在更高緯的空間里,如果我們所處的三維時空就像是蘋果皮一樣彎曲著的那么穿越高維空間實體的“蟲洞”,必然可以讓我們更快地在三維空間中的兩個點之間往返。這聽上去有些奇怪,但從數(shù)學上來說,這是的確是廣義相對論的一個合理的解。宇航員能活著穿過蟲洞嗎?10星際穿越物理學課件11星際穿越物理學課件12星際穿越物理學課件13星際穿越物理學課件14星際穿越物理學課件15星際穿越物理學課件16星際穿越物理學課件17星際穿越物理學課件18星際穿越物理學課件19星際穿越物理學課件20星際穿越物理學課件21星際穿越物理學課件22星際穿越物理學課件23星際穿越物理學課件24星際穿越物理學課件25星際穿越物理學課件26星際穿越物理學課件27星際穿越物理學課件28星際穿越物理學課件29星際穿越物