星际穿越物理学课件

《星际穿越》中的物理学林亚南SY140954《星际穿越》中的物理学1为什么宇宙飞船要旋转?这是一个比较简单的问题。首先简单解释一下对于在太空飞行的宇航员来说何谓“失重”。为什么宇宙飞船要旋转?2为什么宇宙飞船要旋转?下面是一些关键点:太空里仍有万有引力;当宇航员(和飞船)只在万有引力的作用下加速时,宇航员就会有失重感对于宇航员来说,这种感觉就像重力“消失”了但人类并不怎么能感觉到重力,因为它作用于我们身体的每个部分。事实上,我们将重量和接触到的外力,例如地面支撑我们的力,联系起来。我们称这种力为“表观重量”(apparentweight为什么宇宙飞船要旋转?3为什么宇宙飞船要旋转?地球上我们的感觉是一样的地面支持力地板芽持力重力为什么宇宙飞船要旋转?4为什么宇宙飞船要旋转?那么要如何在太空里对宇航员施加这个力呢?这就要从力的性质入手了。大家对下面这个公式应该十分熟悉Fnetma这个公式表明物体会在其受到的(净)合力下加速。力和速度都是矢量,现在我们只研究极短时间内物体的运动状况。在这个极短的时间段内,物体的平均加速度是a△西一1为什么宇宙飞船要旋转?5为什么宇宙飞船要旋转?以合适的速度做匀速圆周运动,飞船里的宇航员也可以获得表观重量。为什么宇宙飞船要旋转?6为什么宇宙飞船要旋转?下面是在旋转飞船里的表观重量的表达式(用重力加速度g来衡量)98m/s大的宇宙飞船(半径r比较大)不需要转得太快。如果飞船比较小,就要转快一些會为什么宇宙飞船要旋转?7宇航员能活着穿过虫洞吗?虫洞是什么?虽然爱因斯坦和他的助手纳森·罗森(Nathanrosen)最早不这么叫它,但是虫洞最初的确是他们的智慧结晶。当时他们正在试图用各方法来解爱因斯坦的广义相对论方程,以及用一个纯粹的数学模型来解释整个宇宙,包括重力,以及构成物质的各种粒子。其中包括的一种方法是将空间描述成两个几何面,其间由“桥”连接,而在我们的感知中,这些桥就是粒子。宇航员能活着穿过虫洞吗?8宇航员能活着穿过虫洞吗?虫洞是什么?1916年,另外一位物理学家路德维希·弗拉姆(LudwigFamm),同样是在解爱因斯坦的方程的时候,独立发现了这些桥”。不幸的是,这个“万有理论”并不成功,因为这些“桥”的表现并不像是真正的粒子。但是爱因斯坦和罗森在1935年发表的论文使得“穿越时空结构的隧道”这个概念得以流行,其它物理学家不得不认真地考虑这些隧道带来的影响。宇航员能活着穿过虫洞吗?9宇航员能活着穿过虫洞吗?虫洞是什么?20世纪60年代,普林斯顿大学的物理学家约翰·惠勒(JohWheeler)在研究“爱因斯坦-罗森桥”的数学模型时,创造了“虫洞”这一术语。他指出,这些桥很像虫子钻过苹果后留下的洞。只蚂蚁从苹果的一端爬到另一端,选择一是绕着苹果弯曲的表面爬上半圈,选择二则是抄苹果上的虫眼这条小路。想象一下在更高纬的空间里,如果我们所处的三维时空就像是苹果皮一样弯曲着的那么穿越高维空间实体的“虫洞”,必然可以让我们更快地在三维空间中的两个点之间往返。这听上去有些奇怪,但从数学上来说,这是的确是广义相对论的一个合理的解。宇航员能活着穿过虫洞吗?10星际穿越物理学课件11星际穿越物理学课件12星际穿越物理学课件13星际穿越物理学课件14星际穿越物理学课件15星际穿越物理学课件16星际穿越物理学课件17星际穿越物理学课件18星际穿越物理学课件19星际穿越物理学课件20星际穿越物理学课件21星际穿越物理学课件22星际穿越物理学课件23星际穿越物理学课件24星际穿越物理学课件25星际穿越物理学课件26星际穿越物理学课件27星际穿越物理学课件28星际穿越物理学课件29星际穿越物