Czym jest kontinuum czasoprzestrzenne?
„kontinuum czasoprzestrzeni” może brzmieć jak ciężki termin, ale nie jest to zbyt trudne do zrozumienia, jeśli go złamiemy.
„czasoprzestrzeń” jest jedynie sposobem postrzegania przestrzeni i czasu jako splecionych pojęć – dwóch części tej samej całości. Albert Einstein ukuł termin, gdy zaproponował teorię względności na początku 1900 roku. można zlokalizować wszystko i każdego w czasoprzestrzeni za pomocą czterech współrzędnych; trzy wymiary przestrzeni (szerokość, szerokość i długość)i czas. Brzmi skomplikowanie, prawda? Zastosujmy te informacje do praktycznego scenariusza.
powiedzmy, że chcesz spotkać się z przyjacielem. Aby to zrobić, musisz określić konkretną lokalizację i konkretny czas spotkania. Planowanie „spotkania jutro” nie wystarczy-musisz określić, kiedy i gdzie chcesz się spotkać. Więc pewnie powiesz coś takiego: „spotkajmy się jutro o 10: 00 w parku Johnsona.”Ta prosta prośba jest przykładem czasoprzestrzeni w grze! Nie można zajmować określonej przestrzeni w naszym wszechświecie, nie zajmując również określonego czasu-stąd czasoprzestrzeń!
„Continuum” to fantazyjne słowo, które odnosi się do czegoś, co trwa wiecznie i tylko doświadcza stopniowych zmian po drodze. Pomyśl o gigantycznej mapie bez przerw, luk i pustych przestrzeni. Ta mapa opisuje wszystko i wszystkich w naszym wszechświecie w każdym punkcie czasu, w którym istnieje. To, co właśnie sobie wyobraziłeś, to „kontinuum czasoprzestrzeni” w skrócie!
istniejesz w kontinuum czasoprzestrzeni, obok gwiazd na niebie, planet w naszym Układzie Słonecznym i dowolnego urządzenia, którego używasz do przeczytania tego artykułu!
kto zaproponował kontinuum czasoprzestrzenne?
jak już wcześniej wspomnieliśmy, Albert Einstein ukuł termin czasoprzestrzeń. Po raz pierwszy wprowadził tę koncepcję w swojej pracy z 1905 roku „On The Electrodynamics of Moving Bodies”. Dwa duże wnioski z tego artykułu (#1 prawa fizyki są spójne we wszystkich klatkach odniesienia bez przyspieszenia, a #2 Prędkość światła jest stała w próżni dla wszystkich obserwatorów) stanowią podstawę teorii szczególnej teorii względności Einsteina.
prawdopodobnie napotkałeś „E = mc2” – lub „energia równa się masie razy prędkość światła do kwadratu” – w pewnym momencie swojego życia. Jest to wzór równoważności masy i energii, gdzie ” E „oznacza” energię”,” m „oznacza” masę”, a” c2 „symbolizuje”prędkość światła do kwadratu”. Ten wzór oznacza po prostu, że obiekty zyskują większą masę im szybciej się poruszają. Gdyby więc obiekt zbliżył się do prędkości światła, jego masa w końcu stałaby się nieskończona-wraz z energią potrzebną do poruszania się dalej!
W Jaki Sposób teoria ogólnej teorii względności wchodzi w grę?
Einstein później zaproponował teorię ogólnej teorii względności w 1916 roku, aby wyjaśnić, w jaki sposób grawitacja i masa wpływają na kontinuum czasoprzestrzeni. Wyobraź sobie czasoprzestrzeń jako materac, a planetę jako kulę do kręgli. Jeśli umieścisz kulkę do kręgli na górze materaca, zakrzywisz tkaninę wokół siebie. Jeśli umieścisz piłkę golfową obok tej kuli do kręgli, wpadnie ona w wgniecenie spowodowane przez większy obiekt.
ogromne obiekty robią to samo z czasoprzestrzenią. Im większy jest obiekt, tym bardziej wygina czasoprzestrzeń wokół siebie, prowadząc inne pobliskie obiekty do poruszania się w przestrzeni (i czasie) w jego kierunku. To jest grawitacja w pigułce! Na przykład ziemia jest tak masywna, że pochyla czasoprzestrzeń, aby utrzymać nas na swojej powierzchni.
Czy Podróż W Czasie Jest Możliwa?
po wiekach intensywnych badań, odpowiedź społeczności naukowej wciąż brzmi: „może?”Musimy podsumować, aby wyjaśnić, dlaczego. Einstein odkrył, że prędkość światła jest stała niezależnie od tego, jak szybko poruszają się inne obiekty. Dowiedział się również, że nic nie może poruszać się szybciej niż światło (bez uzyskania nieskończonej masy). Rozważmy to; dwie osoby poruszające się z różnymi prędkościami zobaczą, że światło porusza się dokładnie w tym samym tempie. Spowoduje to, że te osoby doświadczą czasu w inny sposób, tak niemożliwy, jak mogłoby się to wydawać.
widzisz, czas spowalnia, gdy szybko poruszający się obiekt jest porównywany do innego, niezbyt szybko poruszającego się obiektu. To unikalne zjawisko nazywa się dylatacją czasu. Kilka głównych filmów (takich jak X-Men: Days of Future Past I Interstellar) pokazuje dylatację czasu w akcji! Co więcej, gdyby ktoś wszedł na pokład statku kosmicznego i podróżował z prędkością o połowę mniejszą od prędkości światła, starzełby się znacznie wolniej niż inna osoba na Ziemi!
nawet niższe prędkości mogą stworzyć ten efekt. Naukowcy użyli specjalnych zegarów, aby ustalić, że Satelita krążący wokół Ziemi zyskiwał 38 mikrosekund dziennie. Satelita przechodził przez czas nieco wolniej niż naukowcy na Ziemi, co potwierdza tezę, że obiekty poruszają się w czasie i przestrzeni względem siebie.
wielu naukowców zgadza się, że dylatacja czasu jest jedyną możliwą formą podróży w czasie. Jednak teoria względności Einsteina obejmuje tunele czasoprzestrzenne lub bezpośrednie przejścia między oddzielnymi punktami w czasoprzestrzeni. Szybsze niż światło podróżowanie może być niemożliwe w konwencjonalnym sensie, ale tunel czasoprzestrzenny między dwoma punktami czasoprzestrzeni pozwoliłby obiektowi natychmiastowo poruszać się z A do B! Tunele czasoprzestrzenne są obecnie abstrakcyjnym pomysłem, ale naukowcy mogą kiedyś wymyślić, jak je wykorzystać.
gdzie mylimy czasoprzestrzeń
jest kilka rzeczy, których teoria względności Einsteina i nasza obecna wiedza o kontinuum czasoprzestrzeni nie mogą wyjaśnić. Na przykład na poziomie atomowym cząstki nie zawsze poruszają się tak, jak powinny, zgodnie z teorią względności. Podobnie, nie rozumiemy, co dzieje się z materią, gdy wpada ona do czarnej dziury-obszaru przestrzeni, który ma praktycznie nieskończoną gęstość. Nowe idee, takie jak teoria strun, próbują sprawić, by teoria względności działała w takich sytuacjach, podczas gdy koncepcja przestrzeni fazowej sugeruje, że całe kontinuum czasoprzestrzeni może być względne!
dociekliwe umysły pomogły nam rozwinąć nasze obecne rozumienie kontinuum czasoprzestrzeni. Wierzymy, że dzisiejsze nieporozumienia utorują drogę do jutrzejszych odpowiedzi. Ale nie czekaj, aż inny fizyk teoretyczny przesunie kopertę. Kontynuuj naukę o naszym wszechświecie i osobiście przyczyniaj się do dyskursu naukowego!