Kilęs iš Einšteino reliatyvumo teorijos. Kas yra erdvės ir laiko kontinuumas

Erdvės ir laiko kontinuumas yra viena iš sąvokų, kilusių iš Einšteino reliatyvumo teorijos. Daugelis žmonių yra girdėję apie tai, bet iki galo nesupranta, kaip ir su ja susijusi Einšteino lygtis E = mc². Deja, erdvėlaikis yra daug sunkiau suprantamas nei garsioji lygtis, tačiau tai nereiškia, kad jis turėtų būti traktuojamas kaip kažkas nesuprantamo, jei žmogus nėra fizikas, rašo „IFLScience“.

Erdvės-laiko idėja pagrįsta tuo, kad ji susideda iš keturių matmenų: trijų erdvinių ir vieno laiko. Tai yra, tai yra keturmatis dalykas. Įvykiai erdvėlaikyje vaizduojami keturiomis koordinatėmis. Trys iš jų (platuma, ilguma, aukštis) priklauso nuo to, kur tiksliai kažkas vyksta, o ketvirtoji koordinatė yra laikas, kada šis įvykis įvyksta.

Nors Einšteinas, pasitelkęs reliatyvumo teoriją, erdvėlaikio sampratą pavertė neatsiejama fizikos dalimi, mokslininkai apie vieną erdvėlaikį kalbėjo keletą metų, kol ši teorija pasirodė. Abi šias sąvokas vienija šviesos greitis vakuume, užtikrinantis, kad įvykio padariniai justi kitur.

Problema ta, kad žmonės laiką suvokia visai kitaip nei ilgį, plotį ir aukštį. Jei, pavyzdžiui, suvokiame, kad tam tikra kryptimi nuėjome per toli, galime pasukti atgal. Tačiau to negalima padaryti laiku.

Fizikai bando paaiškinti, kodėl laikas taip skiriasi nuo erdvinių matmenų. Tačiau laiko kaip ketvirtosios dimensijos, nors ir ypatingos, statusą galima įrodyti. Mokslininkai jau žino, kad laikas yra taip glaudžiai susijęs su kitais trimis matmenimis, kad dažnai jų neįmanoma tiksliai išmatuoti vieną be kito.

Sąlygomis, su kuriomis žmonės susiduria kasdieniame gyvenime, erdvės ir laiko suvokimas kaip atskiros dalys nėra problema, todėl erdvės-laiko idėja yra tokia prieštaringa. Bet jei žmogus galėtų keliauti greičiu, artimu šviesos greičiui jam svarbaus dalyko atžvilgiu, tada situacija būtų visiškai kitokia.

Pagrindinis reliatyvumo teorijos bruožas yra tas, kad laikas sulėtėja, kai judama greičiu, artimu šviesos greičiui, palyginti su nejudančio stebėtojo suvokimu. Panašiai, esant greičiui, artimam šviesos greičiui, erdvė susitraukia judėjimo kryptimi. Tai reiškia, kad jei žmogus, keliaujantis labai greitai, išmatuoja du įvykius ir palygina rezultatus su lėčiau keliaujančio asmens matavimais, jis gaus skirtingas reikšmes tiek erdvėje, tiek laike. Tačiau esant šviesos greičiui, kuris yra būtinas norint konvertuoti erdvės ir laiko vienetus, abu stebėtojai išmatuos tą patį erdvės ir laiko atstumą.

Šis erdvės ir laiko kontinuumas gali būti iškreiptas dėl gravitacijos, kuri daro įtaką laikui taip pat, kaip ir erdvei. Juk žinoma, kad didžiulę masę turintys objektai iškreipia erdvėlaikį, kaip numatė Einšteinas.

Masyvių objektų, tokių kaip pulsarai, judėjimo aplink vienas kitą matavimai patvirtina reliatyvumo teorijos prognozes, susijusias su erdvės ir laiko veikimu. Šie matavimai vis dar atliekami, iš dalies todėl, kad yra teorijų, alternatyvių reliatyvumo teorijų. Tačiau kadangi šios teorijos laiko prigimtį priima kaip dimensiją ir jo egzistavimą kontinuume su erdviniais matmenimis, net jei viena iš alternatyvių reliatyvumo teorijos versijų pasirodys esanti geresnė, tai nepanaikins erdvės laiko.

Nors mokslininkai žino, kad erdvės ir laiko kontinuumas egzistuoja, daug kas apie jį lieka nežinoma. Dešimtmečius fizikai nesugebėjo suderinti reliatyvumo ir kvantinės mechanikos. Kai kurie mokslininkai mano, kad kvantuotas erdvėlaikis gali būti šios problemos sprendimas, tačiau iki šiol niekas nerado būdo, kaip tai padaryti turint įtikinamų įrodymų.