Einstein'ın teorisinde küçük topların ve mermilerin hareketinden uzay-zamanın bükülmesini anlamak
Yerçekimi bir çekim değil uzayın bükülmesi dersek, neden namlu ağzının belirli bir açısından yüksek hızlı mermiler ve aynı açıyla atılan düşük hızlı toplar düştüklerinde farklı yörüngelere sahip olurlar? Bu, uzay bozulmasının bir tezahürüdür ve nesneler sadece uzayın eğriliğini takip eder.Neden nesnelerin kendi düşme yörüngeleri vardır?
Bu, Einstein'ın teorisinin özüne işaret eden iyi bir sorudur - neden yerçekimi sadece uzayın eğriliği değil, uzay-zamanın eğriliği.
Aşağıdaki şekil problem tarafından tanımlanan senaryoyu göstermektedir: top ve mermi aynı yol boyunca hareket etmeye başlar (yatay olarak kişinin başının tepesinden başlayarak). Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, yörüngeleri kısa bir süre sonra farklı olacak - küçük bir topa göre, merminin yere düşmeden önce kat edeceği yatay mesafe küçük topdan daha uzak olacaktır.
Geçmişte insanların bu fenomenle ilgili çok fazla sorusu olmazdı, ancak Einstein yerçekimini yeniden tanımladıktan sonra bu çok önemli bir soru. Einstein'ın teorisi, nesneleri dünyaya çekmek için yerçekimi gibi bir "kuvvet" olmadığına inanıyor. Bir eğri boyunca düşen nesnelerin, aslında çevreleyen alanın bükülmesini algılayamadığımız yanılsaması olduğunu düşünüyoruz. Aslında, bu düşen nesneler Nesne düz bir çizgide hareket ediyor.
Bu doğruysa, top ve mermi başlangıçta aynı yol boyunca hareket ederse, sonraki yörünge de aynı olmalıdır. Sonuçta, dünya yüzeyi gibi küresel bir yüzeyde yürüdüğünüzü hayal edin.Belirli bir noktadan başlayıp doğuya doğru düz bir çizgide yürürseniz ve arkadaşınız aynı yerden doğuya doğru düz bir çizgide koşarsa, ikiniz de aynı şekilde yürüyeceksiniz. ! Hangi hızda ilerlerseniz ilerleyin, sonunda ikiniz aynı sonuca varacaksınız. Öyleyse neden top ve mermi aynı uçta buluşmuyor?
Tek açıklama, Einstein'ın teorisinde bahsedilen "uzay-zaman eğriliğinde" bunun sadece uzay değil, aynı zamanda zaman olduğudur. Aşağıdaki şekil bu kavramı daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir. Resimde anlatılan toplar ve mermiler yukarıda bahsedilen durumla tamamen aynıdır, ancak yukarıdaki uzay diyagramı ile karşılaştırıldığında bu sefer diyagram, uzay ve zamanın bir diyagramıdır (yani "uzay-zaman").
İlk resimdeki gibi, diyagramın yatay ekseni, uzaydaki yatay mesafeyi temsil eder; bununla birlikte, dikey eksen artık dikey mesafeyi değil zamanı temsil eder.Kesin olmak gerekirse, küçük top ve mermiden hesaplanır. zaman. İlk resim görsel olarak algılayabildiğimiz şeydir (bu yüzden ilk resme bir kişi ekledim) ve ikinci resim sadece zihinde hayal edilebilir. İki grafik bize, aynı zamanda, merminin toptan daha fazla mesafe katettiğini söylüyor, bu da merminin daha hızlı olduğu düşünüldüğünde oldukça makul.
Yukarıdaki iki resim, top ve merminin uzayda aynı yönde hareket etmeye başladıkları halde aslında uzay-zaman kategorisinde farklı yönlerde hareket ettiklerini göstermektedir. Yani problemi sadece uzay perspektifinden değil, zaman ve mekan perspektifinden düşündüğümüzde, topla merminin neden aynı yere düşmediğini anlayabiliriz. Tıpkı doğuya gittiğiniz ve arkadaşınızın kuzeydoğuya gittiği gibi, sizin ve arkadaşınızın farklı yerlere gideceğinizden ve top ve mermi (Zaman ve mekanda) Hareketin yönü farklıdır, bu nedenle farklı yerlere de düşeceklerdir.
Biraz daha düşünün, iki nesnenin başlangıçta aynı uzay-zaman yönünde hareket ettiğini hayal edin. Bu durumun ancak iki nesnenin başlangıç yönü ve hızı aynı olduğunda gerçekleşebileceğini anlamalısınız. Örneğin, aynı şeyi kullanıyoruz Bir mermi ve bir gülle gibi farklı malzemelerden iki mermi ile ateşleyin. Bunlar uzayda aynı noktaya aynı hızda ateşlenirler. Hava direnci gibi başka bir kuvvet yoksa onları takip edeceklerdir. Aynı mesafe aynı anda aynı konuma düşer. Bu, Einstein'ın teorisiyle tamamen uyumludur - bir nesnenin uzay-zamandaki yolu yalnızca başlangıçtaki uzay-zaman yönüne bağlıdır ve kütlesi veya malzemesiyle değişmeyecektir.
Einstein'ın teorisi bize zamanı ve mekanı (sadece uzayı değil) evrendeki olaylar için temel "spor alanı" olarak görmemizi söyler. Etrafımızdaki tüm fiziksel nesnelerin aslında uzayda anlamaktan daha karmaşık olan zaman ve mekan kategorisinde var olduğunu derinden anlamalıyız.
