Vad är Spacetime Continuum?
”Spacetime Continuum” kanske låter som en tung term, men det är inte så svårt att förstå om vi bryter ner det.
”rymdtid” är bara ett sätt att se rum och tid som sammanvävda begrepp – två delar av samma helhet. Albert Einstein myntade termen när han föreslog relativitetsteorin i början av 1900-talet. Du kan hitta vad som helst och vem som helst inom rymdtid med fyra koordinater; de tre dimensionerna av rymden (bredd, bredd och längd) och tid. Låter komplicerat, eller hur? Låt oss tillämpa denna information på ett praktiskt scenario.
låt oss säga att du vill träffa en vän. För att göra det måste du definiera en specifik plats och en specifik tid för att träffas. Att planera att ”träffas imorgon” räcker inte – du måste ange när och var du vill träffas. Så, du skulle förmodligen säga något så här; ” låt oss träffas imorgon klockan 10:00 på Johnsons Park.”Denna enkla begäran är ett exempel på rymdtid på spel! Du kan inte ockupera ett visst utrymme i vårt universum utan att också uppta en viss tid – därmed rymdtid!
”Continuum” är ett fint ord som hänvisar till något som pågår för evigt och bara upplever gradvisa förändringar på vägen. Tänk på en gigantisk karta utan några raster, luckor eller tomma utrymmen. Denna karta står för allt och alla i vårt universum över varje tidpunkt som det finns. Vad du just har föreställt dig är ”spacetime continuum” i ett nötskal!
du finns inom rumtiden kontinuum, tillsammans med stjärnorna på himlen, planeterna i vårt solsystem, och vilken enhet du använder för att läsa den här artikeln!
vem föreslog Spacetime Continuum?
som vi tidigare nämnde myntade Albert Einstein termen rymdtid. Han introducerade först konceptet i sitt 1905-papper”On the Electrodynamics of Moving Bodies”. De två stora takeawaysna från detta papper (#1 fysikens lagar är konsekventa över alla referensramar utan acceleration, och # 2 ljusets hastighet är konstant i vakuum för alla observatörer) utgör grunden för Einsteins teori om speciell relativitet.
du har sannolikt stött på ”E = mc2″– eller ”energi är lika med massa gånger ljusets hastighet i kvadrat” – någon gång i ditt liv. Detta är mass – energiekvivalensformeln, där” E ”står för” energi”,” m ”representerar” massa ”och” c2 ”symboliserar”ljusets hastighet i kvadrat”. Denna formel betyder helt enkelt att objekt får mer massa ju snabbare de rör sig. Så om ett objekt närmade sig ljusets hastighet skulle dess massa så småningom bli oändlig-tillsammans med den energi som krävs för att flytta den längre!
Hur spelar teorin om allmän relativitet in?
Einstein föreslog senare teorin om allmän relativitet 1916 för att förklara hur gravitation och massa påverkar rymdtidskontinuumet. Föreställ dig rumtiden som en madrass och en planet som en bowlingboll. Om du placerar bowlingbollen ovanpå madrassen kommer den att kurva tyget runt sig själv. Om du placerar en golfboll bredvid den bowlingbollen kommer den att falla i den buckla som orsakas av det större objektet.
stora objekt gör samma sak med rymdtid. Ju större ett objekt är desto mer böjer det rumtiden runt sig själv och leder andra närliggande objekt att röra sig genom rymden (och tiden) mot den. Det är gravitation i ett nötskal! Jorden är till exempel så massiv att den böjer rumtiden för att hålla oss på ytan.
Är Tidsresor Möjliga?
efter århundraden av intensiv studie är det vetenskapliga samfundets svar fortfarande ett rungande ” kanske?”Vi måste sammanfatta för att förklara varför. Einstein upptäckte att ljusets hastighet är konstant oavsett hur snabbt andra objekt rör sig. Han lärde sig också att ingenting kan röra sig snabbare än ljus (utan att få oändlig massa). Så, överväga detta; två personer som rör sig i olika hastigheter kommer att se ljus resa i exakt samma takt. Detta kommer faktiskt att få dessa individer att uppleva tiden annorlunda, så omöjligt som det kanske låter.
du ser, tiden kommer att sakta ner när ett snabbt rörligt objekt jämförs med ett annat, inte så snabbt rörligt objekt. Detta unika fenomen kallas tidsutvidgning. Flera stora filmer (som X-Men: Days of Future Past Och Interstellar) visar tidsutvidgning i aktion! Dessutom, om en person skulle gå ombord på ett rymdskepp och resa med halva ljusets hastighet, skulle de åldras mycket långsammare än en annan person tillbaka på jorden!
ännu lägre hastigheter kan skapa denna effekt. Forskare använde speciella klockor för att bestämma att en satellit som kretsar runt jorden fick 38 mikrosekunder varje dag. Satelliten passerade genom tiden bara lite långsammare än forskarna på jorden, vilket stöder tanken att objekt rör sig genom tid och rum i förhållande till varandra.
många forskare är överens om att tidsutvidgning är den enda möjliga formen av tidsresor. Einsteins relativitetsteori inkluderar dock maskhål eller direkta passager mellan separata punkter i rymdtid. Snabbare än ljusresor kan vara omöjligt i konventionell mening, men ett maskhål mellan två punkter i rymdtid skulle låta ett objekt flytta från A till B omedelbart! Maskhål är för närvarande en abstrakt ide, men forskare kan räkna ut hur man använder dem en dag.
där vi får rymdtid fel
det finns några saker som Einsteins relativitetsteori och vår nuvarande kunskap om rymdtidskontinuum inte kan förklara. På atomnivå, till exempel, rör sig partiklar inte alltid som de ska enligt relativitet. På samma sätt förstår vi inte vad som händer med materia när det faller i ett svart hål – en region i rymden som har praktiskt taget oändlig densitet. Nya ideer som strängteori försöker få relativitetsteorin att fungera i dessa situationer, medan begreppet fasutrymme antyder att hela rymdtidskontinuumet kan vara relativt!
nyfikna sinnen hjälpte oss att utveckla vår nuvarande förståelse av spacetime continuum. Vi tror att dagens missuppfattningar kommer att bana väg för morgondagens svar. Men vänta inte på att en annan teoretisk fysiker trycker på kuvertet. Fortsätt lära dig om vårt universum och personligen bidra till vetenskaplig diskurs!