În articolul precedent, am atins deja semnificația geometrică a spațiului-timp considerat. Să vedem acum cum se leagă de realitatea noastră.
Intervale de timp și distanță
Toate intervalele temporale descriu intervale de timp simple. Segmentele asemănătoare spațiului corespund distanțelor spațiale.
Să aruncăm o privire la imaginea din nota anterioară:
Segmentele verzi corespund intervalelor de timp (timp de trei secunde, deoarece lungimea ambelor este de trei).
Segmentele roșii corespund intervalelor de distanță, lungimea "trei" în unitățile noastre. Permiteți-mi să vă reamintesc că avem o unitate de distanță egală cu distanța parcursă de lumină într-o secundă. Adică distanța egală cu "trei" este 3c. care este de 3 · 299,792,458 = 899,377,374 de metri (70 de ori diametrul pământului).
Conul ușor
Unul dintre cele mai importante obiecte ale spațiului-timp este conul luminos. Ce este?
Să ne imaginăm pentru un timp, un spațiu-timp tridimensional, unde două dimensiuni sunt lungimea și lățimea obișnuite, iar timpul este reprezentat pe verticală. Cum va arăta procesul de propagare a luminii într-un astfel de sistem?
La punctul zero, când a apărut focarul, spațiul nostru este reprezentat ca un plan orizontal alb:
Momentele ulterioare ale timpului sunt arătate de planuri albe transparente. Mai mult timp a trecut de la blițul, mai departe valul de lumină (cercuri roșii) și toate punctele care trece unda în spațiu-timp, formează un con (în galben).
În spațiul-spațiu bidimensional, prezentat în figură cu un plan albastru, lumina atrage două linii drepte (sau, mai precis, jumătăți de linie). Și dacă rămânem la unitățile de măsură introduse anterior. atunci aceste linii vor fi amplasate la un unghi de 45 de grade. Acestea sunt punctele distanțate de origine cu 0 unități. Și la origine, cum vă amintiți, și a fost o bliț. Adică, în termeni de timp-spațiu, fotonii (particulele de lumină) sunt imobili, nu trec deloc și nu simt cursul timpului, ci doar stau în locul lor.
Aici trebuie să înțelegem că vorbim de timpul fotonului, adică de momentul în care orele sunt atașate la spectacolul de fotoni. Același lucru este valabil și pentru distanță. În plus, fotonul se odihnește exact în termeni de spațiu-timp. Acest lucru nu înseamnă că trece prin zero sau zero. Aceasta înseamnă doar că intervalul dintre oricare două puncte prin care trece fotonul este zero.
Pentru dvs., în calitate de observator, se poate părea că fotonul a depășit destul de bine distanțele non-zero și există pentru o lungă perioadă de timp. Însă vom observa în curând că intervalele și spațiile pe care le măsurăm depind de viteza noastră și nu sunt caracteristicile universale ale mișcării, adică intervalul spațiu-timp.
Linii mondiale și contorizarea timpului
Mai întâi vreau să spun câteva cuvinte importante despre modul în care voi alege și se referă la axe și direcții. Nu am de gând să schimbe tradiția și în conformitate cu figura anterioară va avea axa de timp este verticală și coordonatele spațiale ale axei - orizontal. Dar nu lăsați asta să vă rătăcească! Axa orizontală nu coincide în niciun fel cu spațiul. Așa cum vom vedea în curând, nu există un spațiu unic, universal pentru toți observatorii. Același lucru este valabil și pentru timp. Pentru a nu te expune la ispite excesive, nu voi semna axele. Perpendicular pe axa, în general, face sens doar pentru un observator în repaus, și nu doar nici mai bine, nici mai rău decât un număr infinit de alte axe care definesc spațiul și timpul tuturor observatorilor posibili.
După cum se știe, nici un corp și nici un semnal nu se pot mișca mai repede decât lumina. prin urmare, toate liniile lumii de corpuri în mișcare se află întotdeauna în interiorul conului de lumină.
În acest caz, intervalele trecute (în termeni de spațiu-timp) sunt temporare și au sensul de timp trecut pentru un observator în mișcare.
Următoarea figură prezintă conul de lumina (două fascicul albastru cu o pantă de 45 de grade), iar punctele de linie, la distanta de la origine este 4 și 8 secunde (două curbe marcate «t = 4» și «t = 8" ).
Aceeași imagine prezintă două linii mondiale. Verde strălucitor (care trece prin punctele O, E, D, A) este linia observatorului în repaus. verde închis (care trece prin punctul O, J, C, B) - observator care se deplasează cu viteza c / 2, sau în unitățile noastre - 1/2.
Ceas spectacol observator staționar 4 secunde la punctul E, ceasul arată observatorul în mișcare, în același timp, J. Și punctul E, și J punctul se află pe o linie de «T = 4" , iar în ceea ce privește observator spațiu-timp echidistante față de punctul de plecare O.
În mod similar, ceasul celor doi observatori va arăta 8 secunde la punctele A și B, situate pe linia "t = 8".
Spații simultane
Spațiul simultan al observatorului este spațiul pe care observatorul îl crede că există în prezent.
Strict vorbind, acesta este spațiul (sau acele puncte ale spațiului-timp), toate orele în care se păstrează sincronizarea cu ceasul observatorului. Împingându-ne de această definiție, putem prezenta dovezile mai strict, dar din moment ce nu voi da dovezi puternice aici, o definiție strictă este inutilă.
Firește, pentru diferiți observatori aceste spații vor fi diferite, sunt tangente la linii de timp egal.
Nu aș vrea să analizez în detaliu de ce este tangențială. Cititorii interesați pot găsi o explicație în literatura de specialitate. Cu toate acestea, această afirmație poate fi ușor susținută de considerente simple.
Observatorul poate găsi mereu puncte în spațiul său simultan, care sunt lângă el. Aceste puncte, desigur, vor sta pe curbe la un timp egal. Împingându-se departe de această direcție (care stabilește direcția tangentei la curbe la un timp egal), puteți construi un întreg spațiu extins simultan.
Spațiile simultane ale celor doi observatori în momentele "t = 4" și "t = 8" sunt prezentate în figură în linii roșii și portocalii.
Se poate observa din construcție că, deoarece unghiul de înclinare a liniilor lumii este întotdeauna mai mare de 45 de grade, unghiul de înclinare al spațiilor simultane este întotdeauna mai mic de 45 de grade. Adică spațiile simultane sunt mereu asemănătoare spațiului.
Pe liniile spațiale din figură sunt afișate intervale unice (în ceea ce privește spațiul de timp).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: