Ce este continuumul spațiu-timp?
„continuumul spațiu-timp” ar putea suna ca un termen greu, dar nu este prea greu de înțeles dacă îl descompunem.
„spațiu – timp” este doar un mod de a vedea spațiul și timpul ca concepte întrețesute-două părți ale aceluiași întreg. Albert Einstein a inventat termenul când a propus teoria relativității la începutul anilor 1900. puteți localiza orice și oricine în spațiu-timp folosind patru coordonate; cele trei dimensiuni ale spațiului (lățime, lățime și lungime) și timp. Sună complicat, nu? Să aplicăm aceste informații unui scenariu practic.
să presupunem că vrei să te întâlnești cu un prieten. Pentru a face acest lucru, va trebui să definiți o anumită locație și o anumită oră pentru întâlnire. Planificarea „întâlnirii de mâine” nu este suficientă – trebuie să specificați când și unde doriți să vă întâlniți. Deci, probabil că ați spune ceva de genul acesta; „să ne întâlnim mâine la 10:00 la Johnson’ s Park.”Această cerere simplă este un exemplu de spațiu-timp în joc! Nu puteți ocupa un anumit spațiu în universul nostru fără a ocupa și un anumit timp – de aici spațiu-timp!
„Continuum” este un cuvânt fantezist care se referă la ceva care continuă pentru totdeauna și experimentează doar schimbări treptate pe parcurs. Gândiți-vă la o hartă gigantică fără pauze, goluri sau spații goale. Această hartă reprezintă totul și toată lumea din universul nostru în fiecare moment în care există. Ceea ce tocmai v-ați imaginat este „continuumul spațiu-timp” pe scurt!
existați în continuumul spațiu-timp, alături de stelele de pe cer, de planetele din sistemul nostru solar și de dispozitivul pe care îl utilizați pentru a citi acest articol!
cine a propus continuumul spațiu-timp?
așa cum am menționat anterior, Albert Einstein a inventat termenul spațiu-timp. El a introdus pentru prima dată conceptul în lucrarea sa din 1905 „despre electrodinamica corpurilor în mișcare”. Cele două mari preluări din această lucrare (#1 legile fizicii sunt consecvente în toate cadrele de referință fără accelerație și # 2 viteza luminii este constantă în vid pentru toți observatorii) formează baza teoriei relativității speciale a lui Einstein.
probabil că ați întâlnit „E = mc2″– sau „energia este egală cu masa ori viteza luminii la pătrat” – la un moment dat în viața voastră. Aceasta este formula de echivalență masă-energie, unde ” E „înseamnă” energie”,” m „reprezintă” masă”, iar” c2 „simbolizează”viteza luminii la pătrat”. Această formulă înseamnă pur și simplu că obiectele câștigă mai multă masă cu cât se mișcă mai repede. Deci, dacă un obiect s – ar apropia de viteza luminii, masa sa ar deveni în cele din urmă infinită-împreună cu energia necesară pentru a-l mișca mai departe!
cum intră în joc Teoria Relativității Generale?
Einstein a propus ulterior Teoria Relativității Generale în 1916 pentru a explica modul în care gravitația și masa afectează continuumul spațiu-timp. Imaginați-vă spațiu-timpul ca o saltea și o planetă ca o minge de bowling. Dacă așezați mingea de bowling deasupra saltelei, aceasta va curba țesătura în jurul ei. Dacă plasați o minge de golf lângă acea minge de bowling, aceasta va cădea în adâncitura cauzată de obiectul mai mare.
obiectele uriașe fac același lucru cu spațiu-timpul. Cu cât un obiect este mai mare, cu atât se îndoaie mai mult spațiu-timpul în jurul său, determinând alte obiecte din apropiere să se deplaseze prin spațiu (și timp) spre el. Asta e gravitația pe scurt! Pământul, de exemplu, este atât de masiv încât îndoaie spațiu-timpul pentru a ne menține pe suprafața sa.
Este Posibilă Călătoria În Timp?
După secole de studiu intens, răspunsul comunității științifice este încă un răsunător „poate?”Va trebui să recapitulăm pentru a explica de ce. Einstein a descoperit că viteza luminii este constantă indiferent de cât de repede se mișcă alte obiecte. De asemenea, a aflat că nimic nu se poate mișca mai repede decât lumina (fără a câștiga masă infinită). Deci, ia în considerare acest lucru; doi oameni care se mișcă la viteze diferite vor vedea călătoria luminii la exact același ritm. Acest lucru îi va determina pe acești indivizi să experimenteze timpul diferit, oricât de imposibil ar părea.
vedeți, timpul va încetini atunci când un obiect în mișcare rapidă este comparat cu un alt obiect, nu atât de rapid. Acest fenomen unic se numește dilatarea timpului. Mai multe filme majore (cum ar fi X-Men: Days Of Future Past și Interstellar) arată dilatarea timpului în acțiune! Mai mult, dacă o persoană s-ar îmbarca pe o navă spațială și ar călători cu jumătate din viteza luminii, ar îmbătrâni mult mai lent decât o altă persoană de pe Pământ!
chiar și viteze mai mici pot crea acest efect. Oamenii de știință au folosit ceasuri speciale pentru a determina că un satelit care orbitează Pământul a câștigat 38 de microsecunde în fiecare zi. Satelitul a trecut prin timp doar puțin mai lent decât oamenii de știință de pe Pământ, ceea ce susține ideea că obiectele se mișcă prin timp și spațiu unul față de celălalt.
mulți oameni de știință sunt de acord că dilatarea timpului este singura formă fezabilă de călătorie în timp. Cu toate acestea, teoria relativității a lui Einstein include găuri de vierme sau pasaje directe între puncte separate în spațiu-timp. Călătoria mai rapidă decât lumina ar putea fi imposibilă în sensul convențional, dar o gaură de vierme între două puncte în spațiu-timp ar permite unui obiect să se deplaseze instantaneu de la A la B! Găurile de vierme sunt în prezent o idee abstractă, dar oamenii de știință ar putea să-și dea seama cum să le folosească într-o zi.
unde greșim spațiul-timp
există câteva lucruri pe care teoria relativității lui Einstein și cunoștințele noastre actuale despre continuumul spațiu-timp nu le pot explica. La nivel atomic, de exemplu, particulele nu se mișcă întotdeauna așa cum ar trebui conform relativității. De asemenea, nu înțelegem ce se întâmplă cu materia atunci când cade într – o gaură neagră-o regiune a spațiului care are o densitate practic infinită. Idei noi, cum ar fi teoria corzilor, încearcă să facă relativitatea să funcționeze în aceste situații, în timp ce conceptul de spațiu de fază sugerează că întregul continuum spațiu-timp ar putea fi relativ!
mințile curioase ne-au ajutat să ne dezvoltăm înțelegerea actuală a continuumului spațiu-timp. Avem credința că concepțiile greșite de astăzi vor deschide calea pentru răspunsurile de mâine. Dar nu așteptați ca un alt fizician teoretic să împingă plicul. Continuați să învățați despre universul nostru și contribuiți personal la discursul științific!