시공간의 구조는 공간의 3 차원을 4 차원의 시간과 결합한 개념적 모델입니다. 현재 물리 이론의 최고에 따르면, 시공간은 우주에서 거대한 물체의 움직임뿐만 아니라 빛의 속도에 가까워 질 때 발생하는 비정상적인 상대 론적 효과를 설명합니다.
누가 시공간을 발견 했습니까?
유명한 물리학 자 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 그의 상대성 이론의 일부로서 시공간 개념을 발전시키는 데 도움을 주었다. NASA에 따르면 과학자들은 개척 이전에 물리적 현상을 설명하기 위해 두 가지 분리 된 이론을 가졌다. 아이작 뉴턴의 물리 법칙은 거대한 물체의 움직임을 묘사 한 반면 제임스 클러 크 맥스웰의 전자기 모델은 빛의 성질을 설명했다.
그러나 19 세기 말에 수행 된 실험은 빛에 특별한 무언가가 있음을 시사했습니다. 측정 결과 빛이 항상 같은 속도로 움직 였다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 1898 년 프랑스 물리학 자이자 수학자 인 앙리 포인 카레 (Henri Poincaré)는 빛의 속도가 타의 추종을 불허하는 한계가 있다고 추측했다. 같은시기에 다른 연구자들은 물체의 속도에 따라 물체의 크기와 질량이 변할 가능성을 고려하고있었습니다.
아인슈타인은 1905 년 그의 특수 상대성 이론에서 빛의 속도가 일정하다고 가정하면서이 모든 아이디어를 종합했습니다. 이것이 사실이 되려면, 공간과 시간은 모든 관찰자들에게 빛의 속도를 동일하게 유지하기 위해 공모하는 단일 프레임 워크로 결합되어야했습니다.
초고속 로켓에있는 사람은 훨씬 느린 속도로 이동하는 사람과 비교할 때 더 느리게 이동하는 시간과 더 짧은 물체의 길이를 측정합니다. 공간과 시간이 상대적이기 때문에 관찰자의 속도에 따라 달라집니다. 그러나 빛의 속도는 어느 것보다 기본입니다.
시공간이 단일 직물이라는 결론은 아인슈타인이 스스로 달성 한 것이 아닙니다. 그 아이디어는 1908 년 한 콜로키움에서 "그 자체로 공간과 시간 자체가 단순한 그림자로 사라질 운명에 처해 있으며, 두 사람의 일종의 연합 만이 독립적 인 현실을 보존 할 것"이라고 말한 독일의 수학자 Hermann Minkowski에서 나왔습니다. "
그가 기술 한 시공간 시간은 여전히 Minkowski 시공간 시간으로 알려져 있으며 상대성 이론과 양자 장 이론에서 계산의 배경으로 사용됩니다. 후자는 물리학 자이자 과학 저술가 인 에단 시겔 (Ethan Siegel)에 따르면 아 원자 입자의 역학을 전계로 묘사하고있다.
시공간 작동 방식
요즘 사람들이 시공간에 대해 이야기 할 때, 종종 시공간을 고무 시트와 닮은 것으로 묘사합니다. 아인슈타인 (Ainstein)도 중력의 힘이 시공간 구조의 곡선으로 인한 것이라는 이론의 이론을 발전 시켰습니다.
지구, 태양 또는 당신과 같은 거대한 물체는 시공간에서 구부러지는 왜곡을 만듭니다. 이러한 곡선은 물체가이 휘어진 곡률을 따라 경로를 따라야하기 때문에 우주의 모든 것이 움직이는 방식을 제한합니다. 중력으로 인한 운동은 실제로 시공간의 비틀림과 회전을 따른 운동입니다.
GP-B (Gravity Probe B)라는 NASA 임무는 2011 년 지구 주위의 시공간 소용돌이 모양을 측정 한 결과 아인슈타인의 예측과 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다.
그러나 이것의 대부분은 대부분의 사람들이 머리를 감싸기 어렵습니다. 우리는 시공간을 고무 시트와 비슷한 것으로 논의 할 수 있지만, 그 비유는 결국 무너집니다. 고무 시트는 2 차원이며 시공간은 4 차원입니다. 시트가 나타내는 공간의 왜곡뿐만 아니라 시간의 왜곡도 발생합니다. 이 모든 것을 설명하는 데 사용되는 복잡한 방정식은 물리학 자조차도 다루기가 까다 롭습니다.
Live Science의 자매 사이트 인 Space.com의 천체 물리학 자 Paul Sutter는 "아인슈타인은 아름다운 기계를 만들었지 만 우리에게 사용자 매뉴얼을 정확하게 남겨 두지 않았습니다. "이론을 집으로 돌리기 위해, 일반 상대성 이론은 누군가가 방정식에 대한 해를 발견 할 때 그 해의 이름을 따서 해법을 얻었고 스스로 반 준법 사가되었습니다."
과학자들이 아직도 모르는 것
그 복잡성에도 불구하고, 상대성 이론은 우리가 알고있는 물리적 현상을 설명하는 가장 좋은 방법입니다. 그러나 과학자들은 상대성 이론이 양자 역학과 완전히 조화를 이루지 못하기 때문에 모델이 불완전하다는 것을 알고 있습니다. 이는 원자력 입자의 특성을 매우 정밀하게 설명하지만 중력을 포함하지 않습니다.
양자 역학은 우주를 구성하는 작은 비트가 분리되거나 양자화된다는 사실에 기초합니다. 따라서 빛을 구성하는 입자 인 광자는 별개의 패킷으로 나오는 작은 덩어리와 같습니다.
일부 이론가들은 아마도 시공간 자체가 양자화 된 청크에 들어 와서 상대성과 양자 역학을 연결하는 데 도움이 될 것이라고 추측했다. 유럽 우주국 (European Space Agency)의 연구원들은 지구 주위를 날고 감마선 폭발 (gamma-ray bursts)이라 불리는 먼, 강력한 폭발의 초정밀 측정을하는 감마선 천문학 국제 우주 시간 양자 탐사 (GrailQuest) 임무를 제안했다. 시공간의 근접성을 드러 낼 수 있습니다.
이러한 임무는 적어도 10 년 반 동안 발사되지는 않았지만, 물리학에 남아있는 가장 큰 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.
