Hvad er Spacetime Continuum?
“Spacetime Continuum” lyder måske som et vægtigt udtryk, men det er ikke for svært at forstå, hvis vi bryder det ned.
“rumtid” er blot en måde at se rum og tid som sammenvævede begreber – to dele af samme helhed. Albert Einstein opfandt udtrykket, da han foreslog relativitetsteorien i begyndelsen af 1900 ‘ erne. Du kan finde alt og enhver inden for rumtid ved hjælp af fire koordinater; de tre dimensioner af rummet (bredde, bredde og længde) og tid. Lyder kompliceret, ikke? Lad os anvende disse oplysninger på et praktisk scenario.
lad os sige, at du vil mødes med en ven. For at gøre det skal du definere en bestemt placering og et bestemt tidspunkt at møde. Det er ikke nok at planlægge at “mødes i morgen” – du skal angive, hvornår og hvor du ønsker at mødes. Så du vil nok sige noget som dette; ” lad os mødes i morgen klokken 10:00 på Johnsons Park.”Denne enkle anmodning er et eksempel på spacetime i spil! Du kan ikke optage et bestemt rum i vores univers uden også at besætte en bestemt tid – dermed rumtid!
“Continuum” er et fancy ord, der refererer til noget, der foregår for evigt og kun oplever gradvise ændringer undervejs. Tænk på et gigantisk kort uden pauser, huller eller tomme mellemrum. Dette kort tegner sig for alt og alle i vores univers på tværs af hvert tidspunkt, det eksisterer. Hvad du lige har forestillet dig er “spacetime continuum” i et nøddeskal!
du eksisterer inden for rumtidskontinuumet sammen med stjernerne på himlen, planeterne i vores solsystem, og hvilken enhed du bruger til at læse denne artikel!
hvem foreslog Rumtidskontinuumet?
som vi tidligere nævnte, opfandt Albert Einstein udtrykket rumtid. Han introducerede først konceptet i sit 1905-papir “on the Electrodynamics of Moving Bodies”. De to store grillbarer fra dette papir (#1 fysikens love er konsistente på tværs af alle referencerammer uden acceleration, og #2 lysets hastighed er konstant i et vakuum for alle observatører) danner grundlaget for Einsteins teori om særlig relativitet.
du har sandsynligvis stødt på “E = mc2″– eller “energi er lig med masse gange lysets hastighed kvadreret” – på et tidspunkt i dit liv. Dette er masseenergiækvivalensformlen, hvor” E “står for” energi”,” m “repræsenterer” masse”, og” c2 “symboliserer”lysets hastighed kvadreret”. Denne formel betyder simpelthen, at objekter får mere masse, jo hurtigere de bevæger sig. Så hvis et objekt nærmede sig lysets hastighed, ville dets masse til sidst blive uendelig-sammen med den energi, der kræves for at bevæge det længere!
Hvordan kommer teorien om generel relativitet i spil?
Einstein foreslog senere teorien om generel relativitet i 1916 for at forklare, hvordan tyngdekraft og masse påvirker rumtidskontinuumet. Forestil dig rumtid som en madras og en planet som en bold. Hvis du placerer kuglekuglen oven på madrassen, vil den kurve stoffet omkring sig selv. Hvis du placerer en golfbold ved siden af den bold, vil den falde ind i bulen forårsaget af det større objekt.
kæmpe objekter gør det samme til rumtid. Jo større et objekt er, jo mere bøjer det rumtiden omkring sig selv, hvilket fører andre nærliggende objekter til at bevæge sig gennem rummet (og tiden) mod det. Det er tyngdekraften i en nøddeskal! Jorden er for eksempel så massiv, at den bøjer rumtid for at holde os på dens overflade.
Er Tidsrejser Muligt?
efter århundreder med intens undersøgelse er det videnskabelige samfunds svar stadig et rungende ” måske?”Vi bliver nødt til at opsummere for at forklare hvorfor. Einstein opdagede, at lysets hastighed er konstant, uanset hvor hurtigt andre objekter bevæger sig. Han lærte også, at intet kan bevæge sig hurtigere end lys (uden at få uendelig masse). Så overvej dette; to personer, der bevæger sig med forskellige hastigheder, vil se lys rejse med nøjagtig samme hastighed. Dette vil faktisk få disse personer til at opleve tiden anderledes, så umuligt som det måske lyder.
du ser, tiden vil bremse, når et hurtigt bevægende objekt sammenlignes med et andet, ikke så hurtigt bevægende objekt. Dette unikke fænomen kaldes tidsudvidelse. Flere store film (som Days Of Future Past og Interstellar) viser tidsudvidelse i aktion! Desuden, hvis en person skulle gå ombord på et rumskib og rejse med halvdelen af lysets hastighed, ville de ældes meget langsommere end en anden person tilbage på jorden!
endnu lavere hastigheder kan skabe denne effekt. Forskere brugte specielle ure til at bestemme, at en satellit, der kredser om jorden, fik 38 mikrosekunder hver dag. Satellitten gik gennem tiden lidt langsommere end forskerne på jorden, hvilket understøtter ideen om, at objekter bevæger sig gennem tid og rum i forhold til hinanden.
mange forskere er enige om, at tidsudvidelse er den eneste mulige form for tidsrejser. Einsteins relativitetsteori inkluderer dog ormehuller eller direkte passager mellem separate punkter i rumtid. Hurtigere end let rejse kan være umuligt i konventionel forstand, men et ormehul mellem to punkter i rumtiden ville lade et objekt flytte fra A til B øjeblikkeligt! Ormehuller er i øjeblikket en abstrakt ide, men forskere kan finde ud af, hvordan man bruger dem en dag.
hvor vi får rumtid forkert
der er et par ting, som Einsteins relativitetsteori og vores nuværende viden om rumtidskontinuumet ikke kan forklare. På atomniveau bevæger partikler sig ikke altid som de skal ifølge relativitet. Ligeledes forstår vi ikke, hvad der sker med noget, når det falder i et sort hul – et område af rummet, der har næsten uendelig tæthed. Nye ideer som strengteori forsøger at få relativitet til at fungere i disse situationer, mens begrebet faserum antyder, at hele rumtidskontinuumet kan være relativt!
nysgerrige sind hjalp os med at udvikle vores nuværende forståelse af rumtidskontinuumet. Vi tror på, at dagens misforståelser vil bane vejen for morgendagens svar. Men vent ikke på, at en anden teoretisk fysiker skubber konvolutten. Bliv ved med at lære om vores univers og personligt bidrage til videnskabelig diskurs!