Genel Görelilik Teorisi: Uzay-zaman birliği kaç boyuttan oluşur?
Bugünün mucizesini okuduğunuzda ne düşündünüz? Zaman ve mekanın birliği size Star Trek filmindeki Star Wars'u ve uzay gemisindeki ışın kılıcını hatırlatıyor mu?
Durum buysa, normaldir. "Uzay-zaman birliği" gibi sözcükler kulağa insan sözcükleri gibi gelmez. Aslında bilim kurgu olmaktan uzaktır. Bu aslında varlığımızın teorik bilimsel yapısını açıklamaya yardımcı olabilir.
Zaman ve mekanın birliği fikri, Albert Einstein'ın zengin hayal gücünden kaynaklandı. Eşsiz ve evrensel görelilik kuramını geliştirme sürecinde Einstein, ışık hızıyla ilgili fizik yasalarını test etti.
Einstein, zaman ve uzayın, aslında birden çok boyutta iç içe geçmiş bir birlik (uzay-zaman olarak adlandırılır) oldukları için çok da ayrı ve ilgisiz fenomenler olmadığı sonucuna vardı. Peki uzay-zaman birliğinin kaç boyutu var?
Uzay-zaman birliği dört boyut içerir: uzayın üç boyutu (uzunluk, genişlik, yükseklik ... veya yukarı / aşağı, sol / sağ, ön / arka, onlara nasıl baktığınıza bağlı olarak) ve dördüncü boyut - zaman . Einstein'ın görelilik teorisi, diğer bilim insanlarına uzay ve zaman arasındaki ilişkiyi incelemeleri için ilham verdi.
Bütün bunlar biraz karışık mı görünüyor? Öyleyse endişelenme! Uzay-zamanın birliği ve Einstein'ın görelilik teorisi, hem ileri bilimsel düşüncelerdir hem de bilim adamlarının bazen anlamı ve önemi hakkında şüpheleri vardır. Kafa karıştırıcı ayrıntılara girmeden, zaman ve mekanın birliğinden kaynaklanan birkaç ilginç fikre bir göz atalım.
Resim: Bu şekil, küre üzerindeki x noktasının teğet uzayını gösterir. Bu vektör uzayı, 3'ün bir alt uzayı olarak kabul edilebilir. Vektöre "geometrik teğet vektör" denir. Aynı şekilde, düz bir uzayzamandaki herhangi bir noktadaki teğet uzay, uzay zamanın bir alt uzayı olarak kabul edilebilir.
Zaman ve mekanın birliğini tasavvur etmenin bir yolu, çarşaf gibi büyük bir kumaş parçasını hayal etmektir. Einstein, kişi veya dünya gibi kitlesel bir nesnenin zaman ve mekanda bir bozulma yarattığını fark etti.
Çarşafların arasına bir bowling topu koyduğunuzu hayal edin. Bowling topunun etrafındaki alan aşağı bastırılır ve çarşafta bir çöküntü yaratır. Bu çöküntüler, uzay-zaman birlik yapısının eğriliğini temsil eder. Einstein, bu uzay-zaman birliğindeki bükülmeyi evrensel çekim olarak tanımladı.
Örnek: Işık konisi, ışık hızıyla tek bir olayla nedensel olarak bağlanabilen Minkowski uzay-zamanındaki tüm noktaların bir toplamıdır.
Peki bu virajlar gerçek mi? Bilim adamları, zamanı ve mekanı gözlemleyemiyor veya ölçemiyor olsalar da, Einstein tarafından öngörülen bazı fenomenleri doğrulayabildiler. Örneğin, ışık büyük bir kütleye sahip bir nesneden geçtiğinde, ışık izi bükülür. Bu fenomen kütleçekimsel mercekleme olarak adlandırılır ve kütleçekimsel mercekleme teorisini büyük yıldızlar tarafından engellenen galaksileri, yıldızları veya diğer yıldızları incelemek için kullanan astronotlar tarafından gözlemlenir.
Örnek: Üç boyutlu Öklid uzayındaki her nokta, üç koordinatla belirlenir.
Einstein ayrıca, zaman ve uzayın göreliliğinin aynı zamanda hareket eden bir nesnenin zamanı diğer (nispeten durağan) nesnelerden daha yavaş hissedeceği anlamına geldiğini de düşünüyordu. Yeryüzünde bu fenomeni gözlemlemek için çok yavaşız. Bilim adamları bu teorinin doğruluğunu onaylamış olsalar da.
Örnek: Evrensel yerçekimi gezegenlerin kendi yörüngelerinde güneşin etrafında dönmesini sağlıyor
GPS'i oluşturan uydular her gün Dünya'daki saate kıyasla yaklaşık 38 mikrosaniye gecikme yaşar. Saatlerini dünyanın saatiyle senkronize tutmak için yerleşik bir kalibrasyon yoksa, bu onları etkileyecek ve birkaç millik zayıf konumlandırma doğruluğuna neden olacaktır. Böylece, bir dahaki sefere yer önbelleği tamamlamak için bir GPS cihazı kullandığınızda, arkadaşlarınıza konum bilgilerinizin çok yakın bir gelecekte geldiğini söyleyebilirsiniz!
Zaman ve uzay
Fizikte uzay-zaman, üç uzamsal boyutu ve bir zaman boyutunu birleştiren dört boyutlu birliğin belirsiz bir matematiksel modelidir. Uzay-zaman diyagramları, farklı gözlemcilerin bir olayın zamanı ve yeri hakkında neden farklı gözlemlere sahip olduğu gibi karşıt etkileri görselleştirebilir.
20. yüzyılın sonuna kadar, evrenin geometrik varsayımı hala üç boyutluydu (uzayda koordinatlar, uzaklık ve yön ile temsil edilir) ve zaman boyutu yoktur. Bununla birlikte, 1905'te Albert Einstein'ın öncü çalışması, özel görelilik teorisine dayanıyordu ve iki varsayımda bulundu: (1) Fizik yasaları, tüm eylemsiz çerçevelerde (yani, hızlanmayan referans çerçevelerinde) korunur. Değişmeyen (yani, tamamen aynı); (2) Bir vakumdaki ışığın hızının, ışık kaynağının hızıyla hiçbir ilgisi yoktur ve tüm gözlemcilere eşittir.
Referans
1. Wikipedia Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Yarım Yaprak Uçan Tekne-
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
