Co je časoprostorové kontinuum?
„časoprostorové kontinuum“ může znít jako závažný termín, ale není příliš těžké pochopit, jestli ho rozebereme.
„časoprostor“ je pouze způsob pohledu na prostor a čas jako propletené pojmy-dvě části stejného celku. Albert Einstein vytvořil termín, když navrhl teorii relativity na počátku 1900. můžete najít cokoli a kohokoli v časoprostoru pomocí čtyř souřadnic; tři rozměry prostoru (šířka, šířka a délka) a čas. Zní to komplikovaně, že? Použijeme tyto informace na praktický scénář.
řekněme, že se chcete setkat s přítelem. Udělat to tak, budete muset definovat konkrétní místo a konkrétní čas na setkání. Plánování „setkat se zítra“ nestačí – budete muset určit, kdy a kde se chcete setkat. Takže byste asi řekli něco takového; “ sejdeme se zítra v 10: 00 v Johnsonově parku.“Tento jednoduchý požadavek je příkladem prostoročasu ve hře! Nemůžete obsadit určitý prostor v našem vesmíru, aniž byste také zabírali určitý čas-tedy prostoročas!
„kontinuum“ je efektní slovo, které odkazuje na něco, co trvá věčně a zažívá pouze postupné změny na cestě. Pomyslete na gigantickou mapu bez přestávek, mezer nebo prázdných mezer. Tato mapa představuje všechno a každého v našem vesmíru v každém okamžiku, kdy existuje. To, co jste si právě představovali, je“ časoprostorové kontinuum “ v kostce!
existujete v časoprostorovém kontinuu, vedle hvězd na obloze, planet v naší sluneční soustavě a podle toho, jaké zařízení používáte ke čtení tohoto článku!
kdo navrhl časoprostorové kontinuum?
jak jsme již zmínili, Albert Einstein vytvořil termín prostoročas. Poprvé představil koncept ve svém článku z roku 1905 „o elektrodynamice pohybujících se těles“. Dva velké takeaways z tohoto článku (#1 fyzikální zákony jsou konzistentní ve všech referenčních rámcích bez zrychlení a #2 rychlost světla je konstantní ve vakuu pro všechny pozorovatele) tvoří základ Einsteinovy teorie speciální Relativity.
pravděpodobně jste se setkali s „E = mc2“ – nebo „energie se rovná hmotnosti krát rychlost světla na druhou“ – v určitém okamžiku vašeho života. Toto je vzorec ekvivalence hmoty a energie, kde “ E „znamená “ energii“, “ m „představuje “ hmotnost“ a“ c2 „symbolizuje“ rychlost světla na druhou“. Tento vzorec jednoduše znamená, že objekty získávají větší hmotnost, čím rychleji se pohybují. Pokud by se tedy objekt přiblížil rychlosti světla, jeho hmotnost by se nakonec stala nekonečnou-spolu s energií potřebnou k dalšímu pohybu!
jak vstupuje do hry teorie obecné Relativity?
Einstein později navrhl teorii obecné Relativity v roce 1916, aby vysvětlil, jak gravitace a hmotnost ovlivňují časoprostorové kontinuum. Představte si prostoročas jako matraci a planetu jako bowlingovou kouli. Pokud umístíte bowlingovou kouli na matraci, zakřiví látku kolem sebe. Pokud umístíte golfový míček vedle této bowlingové koule, spadne do prohlubně způsobené větším objektem.
Obrovské objekty dělají totéž s časoprostorem. Čím větší je objekt, tím více se ohýbá časoprostor kolem sebe, což vede další blízké objekty k pohybu prostorem (a časem) směrem k němu. To je gravitace v kostce! Země je například tak masivní, že ohýbá časoprostor, aby nás udržel na svém povrchu.
Je Cestování V Čase Možné?
po staletích intenzivního studia je odpověď vědecké komunity stále hlasitá “ možná?“Budeme muset shrnout, abychom vysvětlili proč. Einstein zjistil, že rychlost světla je konstantní bez ohledu na to, jak rychle se ostatní objekty pohybují. Také se dozvěděl, že nic se nemůže pohybovat rychleji než světlo (aniž by získalo nekonečnou hmotu). Tak, zvažte to; dva lidé pohybující se různými rychlostmi uvidí jízdu světla přesně stejnou rychlostí. To ve skutečnosti způsobí, že tito jedinci zažijí čas jinak, tak nemožné, jak by to mohlo znít.
vidíte, čas se zpomalí, když je rychle se pohybující objekt ve srovnání s jiným, ne tak rychle se pohybujícím objektem. Tento jedinečný jev se nazývá dilatace času. Několik hlavních filmů (jako X-Men: Dny Budoucí minulosti a mezihvězdné) ukazuje dilataci času v akci! Navíc, pokud by člověk nastoupil na kosmickou loď a cestoval poloviční rychlostí světla, stárli by mnohem pomaleji než jiná osoba na Zemi!
tento efekt mohou vytvořit i nižší rychlosti. Vědci použili speciální hodiny k určení, že satelit obíhající kolem Země získal každý den 38 mikrosekund. Satelit prošel časem jen o něco pomaleji než vědci na Zemi, což podporuje myšlenku, že objekty se pohybují časem a prostorem vůči sobě navzájem.
mnoho vědců souhlasí s tím, že dilatace času je jedinou proveditelnou formou cestování v čase. Einsteinova teorie Relativity však zahrnuje červí díry nebo přímé průchody mezi samostatnými body v časoprostoru. Rychlejší než cestování světlem může být nemožné v konvenčním smyslu, ale červí díra mezi dvěma body v časoprostoru by umožnila objektu okamžitě se pohybovat z bodu A do bodu B! Červí díry jsou v současné době abstraktní myšlenkou, ale vědci by mohli přijít na to, jak je jednoho dne využít.
kde dostaneme prostoročas špatně
existuje několik věcí, které Einsteinova teorie Relativity a naše současné znalosti časoprostorového kontinua nemohou vysvětlit. Například na atomové úrovni se částice ne vždy pohybují tak, jak by měly podle relativity. Stejně tak nechápeme, co se stane s hmotou, když spadne do černé díry-oblasti prostoru, která má prakticky nekonečnou hustotu. Nové myšlenky, jako je teorie strun, se pokoušejí v těchto situacích pracovat s relativitou, zatímco koncept fázového prostoru naznačuje, že celé časoprostorové kontinuum může být relativní!
zvídavé mysli nám pomohly rozvinout naše současné chápání časoprostorového kontinua. Věříme, že dnešní mylné představy připraví cestu pro zítřejší odpovědi. Ale nečekejte, až další teoretický fyzik zatlačí obálku. Pokračujte v učení o našem vesmíru a osobně přispívejte k vědeckému diskurzu!