Qual è il Continuum Spaziotempo?
“Spacetime Continuum” potrebbe sembrare un termine pesante, ma non è troppo difficile da capire se lo scomponiamo.
“Spaziotempo” è semplicemente un modo di vedere lo spazio e il tempo come concetti intrecciati – due parti dello stesso insieme. Albert Einstein ha coniato il termine quando ha proposto la teoria della relatività nei primi anni del 1900. È possibile individuare qualsiasi cosa e chiunque all’interno dello spaziotempo utilizzando quattro coordinate; le tre dimensioni dello spazio (larghezza, larghezza e lunghezza) e il tempo. Sembra complicato, giusto? Applichiamo queste informazioni a uno scenario pratico.
Diciamo che vuoi incontrare un amico. Per fare ciò, è necessario definire una posizione specifica e un tempo specifico per incontrarsi. Pianificazione di “meet up domani” non è sufficiente-si avrebbe bisogno di specificare quando e dove si desidera incontrare. Quindi, probabilmente diresti qualcosa del genere; ” incontriamoci domani alle 10:00 al Parco di Johnson.”Questa semplice richiesta è un esempio di spazio-tempo in gioco! Non puoi occupare un certo spazio nel nostro universo senza occupare anche un tempo specifico-quindi lo spaziotempo!
“Continuum” è una parola di fantasia che si riferisce a qualcosa che va avanti per sempre e sperimenta solo cambiamenti graduali lungo la strada. Pensa a una mappa gigantesca senza interruzioni, spazi vuoti o spazi vuoti. Questa mappa rappresenta tutto e tutti nel nostro universo attraverso ogni punto nel tempo che esiste. Quello che hai appena immaginato è il “continuum spaziotempo” in poche parole!
Tu esisti all’interno del continuum spaziotempo, accanto alle stelle nel cielo, i pianeti nel nostro sistema solare, e qualsiasi dispositivo si sta utilizzando per leggere questo articolo!
Chi ha proposto il Continuum Spaziotempo?
Come abbiamo accennato in precedenza, Albert Einstein ha coniato il termine spaziotempo. Introdusse per la prima volta il concetto nel suo articolo del 1905 “On the Electrodynamics of Moving Bodies”. I due grandi takeaway di questo articolo (#1 le leggi della fisica sono coerenti in tutti i quadri di riferimento senza accelerazione, e #2 la velocità della luce è costante nel vuoto per tutti gli osservatori) costituiscono la base della Teoria della Relatività Speciale di Einstein.
Probabilmente hai incontrato “E = mc2 “– o” energia uguale massa volte la velocità della luce al quadrato ” – ad un certo punto della tua vita. Questa è la formula di equivalenza massa-energia, dove ” E “sta per” energia”,” m “rappresenta” massa “e” c2 “simboleggia la”velocità della luce al quadrato”. Questa formula significa semplicemente che gli oggetti guadagnano più massa più velocemente si muovono. Quindi, se un oggetto si avvicinasse alla velocità della luce, la sua massa diventerebbe infinita-insieme all’energia necessaria per spostarla ulteriormente!
Come entra in gioco la teoria della Relatività Generale?
Einstein in seguito propose la Teoria della Relatività Generale nel 1916 per spiegare come la gravità e la massa influenzano il continuum spaziotempo. Immagina lo spaziotempo come un materasso e un pianeta come una palla da bowling. Se si posiziona la palla da bowling sulla parte superiore del materasso, si curva il tessuto intorno a se stesso. Se si posiziona una pallina da golf accanto a quella palla da bowling, cadrà nell’ammaccatura causata dall’oggetto più grande.
Gli oggetti enormi fanno la stessa cosa nello spaziotempo. Più un oggetto è grande, più piega lo spaziotempo attorno a se stesso, portando altri oggetti vicini a muoversi attraverso lo spazio (e il tempo) verso di esso. Questa è la gravità in poche parole! La Terra, ad esempio, è così massiccia che piega lo spaziotempo per tenerci sulla sua superficie.
È possibile viaggiare nel tempo?
Dopo secoli di intenso studio, la risposta della comunità scientifica è ancora un clamoroso ” forse?”Dovremo ricapitolare per spiegare perché. Einstein scoprì che la velocità della luce è costante indipendentemente dalla velocità con cui si muovono gli altri oggetti. Ha anche imparato che nulla può muoversi più velocemente della luce (senza ottenere massa infinita). Quindi, considera questo; due persone che si muovono a velocità diverse vedranno viaggiare la luce alla stessa identica velocità. Questo farà sì che questi individui vivano il tempo in modo diverso, impossibile come potrebbe sembrare.
Vedi, il tempo rallenta quando un oggetto in rapido movimento viene confrontato con un altro oggetto in rapido movimento. Questo fenomeno unico è chiamato dilatazione del tempo. Diversi film importanti (come X-Men: Days of Future Past e Interstellar) mostrano la dilatazione del tempo in azione! Inoltre, se una persona dovesse salire su un’astronave e viaggiare a metà della velocità della luce, invecchierebbe molto più lentamente di un’altra persona sulla Terra!
Velocità ancora più basse possono creare questo effetto. Gli scienziati hanno usato orologi speciali per determinare che un satellite in orbita attorno alla Terra ha guadagnato 38 microsecondi ogni giorno. Il satellite è passato attraverso il tempo solo un po ‘ più lento degli scienziati sulla Terra, il che supporta l’idea che gli oggetti si muovono attraverso il tempo e lo spazio l’uno rispetto all’altro.
Molti scienziati concordano sul fatto che la dilatazione del tempo sia l’unica forma fattibile di viaggio nel tempo. Tuttavia, la Teoria della Relatività di Einstein include wormhole, o passaggi diretti tra punti separati nello spaziotempo. Il viaggio più veloce della luce potrebbe essere impossibile nel senso convenzionale, ma un wormhole tra due punti nello spaziotempo permetterebbe a un oggetto di spostarsi da A a B istantaneamente! I wormhole sono attualmente un’idea astratta, ma gli scienziati potrebbero capire come utilizzarli un giorno.
Dove otteniamo lo spaziotempo sbagliato
Ci sono alcune cose che la Teoria della Relatività di Einstein e la nostra attuale conoscenza del continuum dello spaziotempo non possono spiegare. A livello atomico, ad esempio, le particelle non si muovono sempre come dovrebbero secondo la relatività. Allo stesso modo, non capiamo cosa succede alla materia quando cade in un buco nero – una regione di spazio che ha una densità praticamente infinita. Nuove idee come la teoria delle stringhe tentano di far funzionare la relatività in queste situazioni, mentre il concetto di spazio delle fasi suggerisce che l’intero continuum spaziotempo potrebbe essere relativo!
Menti curiose ci hanno aiutato a sviluppare la nostra attuale comprensione del continuum spaziotempo. Abbiamo fiducia che le idee sbagliate di oggi apriranno la strada alle risposte di domani. Ma non aspettare che un altro fisico teorico spinga la busta. Continua a conoscere il nostro universo e contribuisci personalmente al discorso scientifico!