Mikä on aika-avaruusjatkumo?
”Spacetime Continuum” saattaa kuulostaa painavalta termiltä, mutta se ei ole liian vaikea ymmärtää, jos hajotamme sen.
”aika-avaruus” on vain tapa tarkastella tilaa ja aikaa toisiinsa kietoutuneina käsitteinä – kaksi osaa samasta kokonaisuudesta. Albert Einstein keksi termin, kun hän ehdotti suhteellisuusteoria 1900-luvun alussa. voit paikantaa mitä tahansa ja kuka tahansa avaruudessa käyttäen neljää koordinaattia; kolme ulottuvuutta tilaa (leveys, leveys ja pituus) ja aika. Kuulostaa monimutkaiselta. Sovelletaanpa tätä tietoa käytännön skenaarioon.
sanotaan, että haluat tavata ystävän. Voit tehdä niin, sinun täytyy määritellä tietty paikka ja tietty aika kohtaamiselle. Suunnittelu ”tavata huomenna” ei riitä – sinun täytyy määrittää, milloin ja missä haluat tavata. ”Tavataan huomenna klo 10.00 Johnson’ s Parkissa.””Tämä yksinkertainen pyyntö on esimerkki aika-avaruudesta pelissä! Universumissamme ei voi vallata tiettyä avaruutta ilman, että on myös tietty aika – siis aika-avaruus!
”Continuum” on hieno sana, joka viittaa johonkin, joka jatkuu ikuisesti ja kokee vain vähittäisiä muutoksia matkan varrella. Ajattele jättiläismäistä karttaa, jossa ei ole taukoja, aukkoja tai tyhjiä kohtia. Tämä kartta selittää kaiken ja jokaisen universumissamme-joka ajankohdan, jolloin se on olemassa. Mitä juuri visioit on ”avaruusajan jatkumo” pähkinänkuoressa!
olet olemassa aika-avaruusjatkumossa, taivaan tähtien, aurinkokuntamme planeettojen ja tämän artikkelin lukemiseen käyttämäsi laitteen rinnalla!
kuka ehdotti aika-Avaruusjatkumoa?
kuten aiemmin mainittiin, Albert Einstein keksi termin aika-avaruus. Hän esitteli käsitteen ensimmäisen kerran vuonna 1905 julkaisemassaan asiakirjassa ”on the Electrodynamics of Moving Bodies”. Tämän paperin kaksi suurta takeawaysia (#1 fysiikan lait ovat yhdenmukaisia kaikissa viitekehyksissä ilman kiihtyvyyttä, ja #2 valonnopeus on vakio tyhjiössä kaikille havainnoitsijoille) muodostavat perustan Einsteinin erityiselle suhteellisuusteorialle.
olet todennäköisesti kohdannut ”E = mc2 ”– tai” energia on yhtä kuin massa kertaa valonnopeus potenssiin ” – jossain vaiheessa elämääsi. Tämä on massa-energia ekvivalenssikaava, jossa ”E” tarkoittaa ”energiaa”, ”m” edustaa ”massaa” ja ”c2” symboloi ”valonnopeutta potenssiin”. Tämä kaava tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että kappaleet saavat sitä enemmän massaa, mitä nopeammin ne liikkuvat. Jos siis jokin kappale lähestyisi valonnopeutta, sen massa muuttuisi lopulta äärettömäksi – samoin kuin energia, joka tarvittaisiin sen liikuttamiseen pidemmälle!
miten yleinen suhteellisuusteoria toteutuu?
Einstein esitti myöhemmin vuonna 1916 yleisen suhteellisuusteorian selittääkseen, miten painovoima ja massa vaikuttavat aika-avaruuden jatkumoon. Kuvittele aika-avaruus patjana ja planeetta keilapallona. Jos keilapallo asetetaan patjan päälle, se kaartaa kankaan itsensä ympärille. Jos golfpallo asetetaan keilapallon viereen, se putoaa suuremman esineen aiheuttamaan lommoon.
Valtavat kappaleet tekevät saman aika-avaruudelle. Mitä suurempi kappale on, sitä enemmän se kaartaa aika-avaruutta itsensä ympärille, mikä saa muut lähellä olevat kappaleet liikkumaan avaruuden (ja ajan) läpi sitä kohti. Se on painovoima pähkinänkuoressa! Esimerkiksi maa on niin massiivinen, että se taivuttaa aika-avaruutta pitääkseen meidät pinnalla.
Onko Aikamatkustus Mahdollista?
vuosisatojen intensiivisen opiskelun jälkeen tiedeyhteisön vastaus on yhä kaikuva ” ehkä?”Meidän on kerrattava, miksi. Einstein havaitsi, että valonnopeus on vakio riippumatta siitä, kuinka nopeasti muut kappaleet liikkuvat. Hän oppi myös, että mikään ei voi liikkua nopeammin kuin valo (saamatta ääretöntä massaa). Ajatellaanpa tätä: kaksi eri nopeuksilla liikkuvaa ihmistä näkee valon kulkevan täsmälleen samaan tahtiin. Tämä todella aiheuttaa näiden yksilöiden kokea aikaa eri tavalla, niin mahdotonta kuin se saattaa kuulostaa.
näet, että aika hidastuu, kun nopeasti liikkuvaa kohdetta verrataan toiseen, ei-niin-nopeasti liikkuvaan kappaleeseen. Tätä ainutlaatuista ilmiötä kutsutaan aikadilataatioksi. Useat suuret elokuvat (kuten X-Men: Days of Future Past ja Interstellar) näyttävät aikadilaatio toiminnassa! Lisäksi jos ihminen nousisi avaruusalukseen ja kulkisi puolella valonnopeudella, hän vanhenisi paljon hitaammin kuin joku toinen ihminen maan päällä!
pienemmilläkin nopeuksilla tämä vaikutus voi syntyä. Tutkijat selvittivät erikoiskellojen avulla, että Maata kiertävä satelliitti sai 38 mikrosekuntia päivässä. Satelliitti kulki ajan läpi vain hieman hitaammin kuin maan tutkijat, mikä tukee ajatusta, että kappaleet liikkuvat ajassa ja avaruudessa suhteessa toisiinsa.
monet tiedemiehet ovat yhtä mieltä siitä, että aikadilataatio on ainoa mahdollinen aikamatkailun muoto. Einsteinin suhteellisuusteoria sisältää kuitenkin madonreikiä eli suoria väyliä aika-avaruuden erillisten pisteiden välillä. Valoa nopeampi matka voisi olla mahdotonta tavanomaisessa mielessä, mutta madonreikä kahden pisteen välillä aika-avaruudessa antaisi esineen liikkua paikasta A paikkaan B välittömästi! Madonreiät ovat tällä hetkellä abstrakti ajatus, mutta tutkijat saattavat keksiä, miten niitä voisi jonain päivänä hyödyntää.
jos saamme aika-avaruuden väärin
on olemassa muutamia asioita, joita Einsteinin suhteellisuusteoria ja nykyinen tietomme aika-avaruuden jatkumosta eivät pysty selittämään. Esimerkiksi atomitasolla hiukkaset eivät aina liiku niin kuin suhteellisuusteorian mukaan pitäisi. Emme myöskään ymmärrä, mitä materialle tapahtuu, kun se putoaa mustaan aukkoon – avaruuden alueelle, jolla on käytännöllisesti katsoen ääretön tiheys. Uudet ideat, kuten säieteoria, yrittävät saada suhteellisuusteorian toimimaan näissä tilanteissa, kun taas faasiavaruuden käsite ehdottaa, että koko aika-avaruuden jatkumo voisi olla suhteellinen!
Tiedonhaluiset mielet auttoivat meitä kehittämään nykyistä ymmärrystämme aika-avaruuden jatkumosta. Uskomme, että tämän päivän väärinkäsitykset tasoittavat tietä huomisen vastauksille. Mutta älä odota, että toinen teoreettinen fyysikko työntää kirjekuoren. Pidä oppia maailmankaikkeudesta ja henkilökohtaisesti edistää tieteellistä diskurssia!