시공간 연속체 란 무엇입니까?
“시공간 연속체”는 무거운 용어처럼 들릴 수도 있지만,우리가 그것을 분해하면 이해하기가 너무 어렵지 않습니다.
“시공간”은 공간과 시간을 같은 전체의 두 부분으로 짜여진 개념으로 보는 방법일 뿐이다. 알버트 아인슈타인은 1900 년대 초에 상대성 이론을 제안했을 때이 용어를 만들었습니다.당신은 4 개의 좌표를 사용하여 시공간 내에서 무엇이든 누군가를 찾을 수 있습니다.공간의 3 차원(너비,너비 및 길이)과 시간. 복잡해 보이죠? 이 정보를 실제 시나리오에 적용해 보겠습니다.
의 당신이 친구와 함께 만나고 싶어한다고 가정 해 봅시다. 이렇게하려면 특정 위치와 랑데뷰 할 특정 시간을 정의해야합니다. “내일 만나”를 계획하는 것만으로는 충분하지 않습니다-당신은 언제 어디서 만나기를 원하는지 지정해야합니다. 그래서,당신은 아마 이런 말 것;”의 존슨의 공원에서 오전 10 시에 내일 만나 보자.”이 간단한 요청은 시공간의 예입니다! 당신은 또한 특정 시간을 차지하지 않고 우리 우주의 특정 공간을 차지할 수 없습니다-따라서 시공간!
“연속체”는 영원히 계속되고 그 과정에서 점진적인 변화 만 경험하는 것을 가리키는 멋진 단어입니다. 어떤 틈,간격,또는 공백없이 거대한 지도를 생각하십시요. 이 지도는 그것이 존재하는 모든 시점에 걸쳐 우리 우주의 모든 것과 모든 사람을 설명합니다. 당신이 방금 구상 한 것은 간단히 말해서”시공간 연속체”입니다!
당신은 시공간 연속체 안에 존재하며,하늘의 별들,태양계의 행성들,그리고 이 기사를 읽는 데 사용하는 어떤 장치들과도 함께 존재합니다!
누가 시공간 연속체를 제안했는가?
앞서 언급했듯이 알버트 아인슈타인은 시공간이라는 용어를 만들었습니다. 그는 1905 년 논문에서”움직이는 몸의 전기 역학에 관한”개념을 처음 소개했습니다. 이 논문의 두 가지 큰 테이크 아웃(#1 물리 법칙은 가속도없이 모든 참조 프레임에서 일관되며#2 모든 관찰자에게 진공 상태에서 빛의 속도는 일정합니다)은 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 기초를 형성합니다.
당신은 인생의 어떤 시점에서”에너지=맥 2″또는”에너지는 질량과 빛의 속도의 제곱”을 만났을 것입니다. 이것은 질량-에너지 등가 공식,여기서”이자형”은”에너지”,”미디엄”은”질량”을 나타내며”씨 2″는”빛의 속도 제곱”을 상징합니다. 이 공식은 단순히 물체가 더 빨리 움직일 수록 더 많은 질량을 얻는다는 것을 의미합니다. 그래서 물체가 빛의 속도에 접근한다면,그 질량은 결국 무한해질 것입니다-그것을 더 멀리 움직이는 데 필요한 에너지와 함께!
일반 상대성 이론은 어떻게 작동합니까?
아인슈타인은 나중에 중력과 질량이 시공간 연속체에 어떻게 영향을 미치는지 설명하기 위해 1916 년에 일반 상대성 이론을 제안했다. 시공간을 매트리스로,행성을 볼링 공으로 상상해 보세요. 매트리스 위에 볼링 공을 배치 하는 경우 자체 주위 직물 곡선 것입니다. 그 볼링 공 옆에 골프 공을 배치 하는 경우 그것은 더 큰 개체에 의해 발생 하는 덴트에 빠질 것 이다.
거대한 물체는 시공간에서도 같은 일을 한다. 물체가 클수록 시공간을 더 많이 구부려 주변의 다른 물체가 공간(및 시간)을 통해 그쪽으로 이동하도록합니다. 즉,간단히 말해서 중력입니다! 예를 들어,지구는 너무 거대해서 시공간을 구부려 우리를 그 표면에 유지합니다.
시간 여행이 가능합니까?
수세기의 강렬한 연구 끝에 과학계의 대답은 여전히 울려 퍼진다”어쩌면?”우리는 이유를 설명하기 위해 요점을 되풀이 할 필요가 있습니다. 아인슈타인은 빛의 속도가 다른 물체가 얼마나 빨리 움직이는 지에 관계없이 일정하다는 것을 발견했습니다. 그는 또한 아무것도 빛보다 빠르게 움직일 수 없다는 것을 배웠습니다(무한한 질량을 얻지 않고). 이렇게,이것을 사려하십시요;다른 속도로 움직이는 2 명의 사람은 엄정할 것이 동일한 비율에 가벼운 여행을 볼 것이다. 이것은 실제로 이러한 개인이 다르게 시간을 경험하게됩니다,그 소리만큼 불가능.
빠르게 움직이는 물체를 다른 물체와 비교할 때 시간이 느려집니다. 이 독특한 현상을 시간 팽창이라고합니다. 몇 가지 주요 영화(예:엑스 맨:미래의 과거와 성간 일)는 시간 팽창을 보여줍니다! 또한,사람이 우주선에 탑승하고 빛의 속도의 절반으로 여행한다면,그들은 지구에 다시 다른 사람보다 훨씬 느린 나이 것!
더 낮은 속도도이 효과를 만들 수 있습니다. 과학자들은 특별한 시계를 사용하여 지구 궤도를 도는 위성이 매일 38 마이크로 초를 얻었다는 것을 확인했습니다. 위성은 지구상의 과학자들보다 조금 느린 시간을 통과했으며,이는 물체가 서로 상대적으로 시간과 공간을 통해 이동한다는 생각을 뒷받침합니다.
많은 과학자들은 시간 팽창이 시간 여행의 유일한 실현 가능한 형태라는 데 동의한다. 그러나 아인슈타인의 상대성 이론에는 웜홀 또는 시공간의 별도 지점 사이의 직접적인 통로가 포함됩니다. 일반적인 의미에서는 가벼운 여행보다 빠른 것이 불가능할 수도 있지만,시공간의 두 지점 사이의 웜홀은 물체가 한 지점에서 한 지점으로 순간적으로 이동하게 할 것입니다! 웜홀은 현재 추상적 인 아이디어이지만 과학자들은 언젠가 그것을 활용하는 방법을 알아낼 수 있습니다.
우리가 시공간을 잘못 이해하는 곳
아인슈타인의 상대성 이론과 시공간 연속체에 대한 우리의 현재 지식은 설명 할 수없는 몇 가지가 있습니다. 원자 수준에서,예를 들어,입자는 항상 상대성 이론에 따라 그들이 해야 하는 방식으로 이동 하지 않습니다. 마찬가지로,우리는 그것이 사실상 무한한 밀도를 가진 공간의 영역 인 블랙홀에 떨어질 때 어떤 일이 일어나는지 이해하지 못합니다. 끈 이론과 같은 새로운 아이디어는 이러한 상황에서 상대성 이론을 시도하지만 위상 공간의 개념은 시공간 연속체 전체가 상대적일 수 있음을 시사합니다!
호기심 많은 마음은 우리가 시공간 연속체에 대한 현재의 이해를 발전시키는 데 도움이되었습니다. 우리는 오늘의 오해가 내일의 답을 위한 길을 열어 줄 것이라는 믿음을 가지고 있습니다. 그러나 다른 이론 물리학자가 봉투를 밀 때까지 기다리지 마십시오. 우리의 우주에 대해 계속 배우고 과학적 담론에 개인적으로 기여하십시오!