مفاهیم بنیادی فضا و زمان پاورپوینت بررسی مفاهیم بنیادی فضا و زمان

پاورپوینت بررسی مفاهیم بنیادی فضا و زمان

در سال 1908، سه سال پس از انتشار نظریه نسبیت خاص انیشتین، مینکوفسکی اتحاد زمان و مکان را برای اولین بار اعلام کرد: «از این پس فضا به خودی خود و زمان به خودی خود محکوم به محو شدن در سایه های محض هستند، و تنها یک نوعی اتحاد این دو، یک واقعیت مستقل را حفظ خواهد کرد». ایده مینکوفسکی برای ترکیب فضای سه بعدی با زمان یک بعدی و تشکیل یک پیوستار چهار بعدی جدید از آن زمان در فیزیک نسبیتی استفاده شده است و فضازمان نامیده می شود. فضا-زمان در واقع بیش از زمان و مکان به تنهایی مخالف است، زیرا علاوه بر اینکه هنوز اساساً درک آن دشوار است، قراردادهای انسانی ما را نیز نقض می کند. اما اگر برای لحظه‌ای، فیزیک نسبیتی (فیزیکی که جهان را با سرعت‌های نزدیک به سرعت نور توضیح می‌دهد) فراموش کنیم، متوجه می‌شویم که گاهی اوقات در تجربه مشترکمان، به نوعی به طور فرضی به نقطه‌ای در فضا-زمان فکر می‌کنیم. به عنوان مثال، وقتی می خواهیم در زمان مناسب در مکان مناسب باشیم، ساده لوحانه یک نقطه طلایی در فضازمان را تصور می کنیم. اشکالی ندارد اگر تا به حال به این روش فکر نکرده باشید. نظر من این است که کاملاً دیوانه کننده نیست که فضازمان را یک موجودیت در نظر بگیریم. اگر بتوانیم به طور جداگانه با مفاهیم دشوار فضا و زمان مقابله کنیم، می‌توانیم مغز خود را برای مقابله با یک کمیت، یعنی فضازمان، آموزش دهیم. وقتی در مورد اجسام متحرک صحبت می کنیم، مفهوم فضازمان معنادارتر می شود. خبر خوب این است که اشیا در جهان در حال حرکت هستند (نسبت به یکدیگر)، بنابراین ما در اینجا مشکلی در معنادارتر کردن چیزها نداریم. هر جسمی (انسان، سگ، کامپیوتر، ذره و غیره) جهان را از طریق عدسی منحصر به فرد خود رصد می کند. اما آیا ناظران مختلف در مورد مشاهدات خود نتایج یکسانی دارند؟ آیا آنها وقوع یک رویداد خاص را به طور مشابه درک می کنند؟ اینها برخی از سؤالات اساسی است که اینشتین بر اساس تمام کارهای شگفت انگیز قبلی در اوایل قرن بیستم حل کرد. او به دو ساختار رسید که بر اساس آنها نظریه نسبیت خاص را بنا کرد. یکی از این دو اصل نسبیت است که می گوید هرگاه از سرعت (یا سرعت) صحبت می کنیم، باید مشخص کنیم که از منظر چه کسی نگاه می کنیم. مورد دوم فقط در مورد نور است. بیان می کند که سرعت نور بدون توجه به اینکه چه کسی آن را اندازه می گیرد ثابت است. این دو ساختار بسیار ساده، اما در عین حال بسیار عمیق و ضد شهودی هستند. در یک جمله، نسبیت خاص بیان می کند که زمان و مکان مطلق نیستند. آنها از چارچوب مرجع یک ناظر به چارچوب دیگر تغییر می کنند. آنها به این بستگی دارند که چه کسی مشاهدات را انجام می دهد. البته هر ناظری متوجه می شود که ساکن هستند و دیگران در حال حرکت هستند. مفهوم حرکت نسبی است. بنابراین، در حالی که هر ناظری درک می کند که در مرکز جهان قرار دارد، چنین نقطه ای در فضازمان وجود ندارد. این من را به یاد اصل کوپرنیک می اندازد که می گوید انسان های روی زمین ناظران ممتاز جهان نیستند! با بازگشت به این سؤال که آیا ناظران مختلف در مورد مشاهدات خود نتایج یکسانی دارند یا خیر، بیایید به وقوع یک رویداد فکر کنیم، مانند یک اتومبیل در حال عبور، یک چشم به هم زدن، یک ضربان قلب، یک مسابقه فوتبال، هر چیزی که مدت زمانی که ممکن است آن را یک رویداد بنامید. آیا ناظران مختلفی که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، زمان و مکان این رویدادها را یکسان درک می کنند؟ آیا رویدادها برای همه ناظران به طور همزمان اتفاق می افتد؟ یکی از آزمایش‌های فکری جالب برای بررسی همزمانی رویدادها، نمونه امضای توافقنامه آتش‌بس توسط رهبران فواردلند و عقب‌لند در قطار در حال حرکت است. برایان گرین در کتاب خود با عنوان «جهان زیبا» با کاوش در مراسم امضای قرارداد بر روی یک سکوی ثابت، این موضوع را به شیوایی توضیح می دهد: