Kết cấu của không-thời gian là một mô hình khái niệm kết hợp ba chiều không gian với chiều thứ tư của thời gian. Theo những lý thuyết vật lý tốt nhất hiện nay, không-thời gian giải thích các hiệu ứng tương đối tính bất thường phát sinh từ việc di chuyển gần ( Last Updated On : 03/07/2021 )Giải thích đơn thuần về cấu trúc của không-thời gian .Không-thời gian là quy mô khái niệm lý giải tốt nhất cách quản lý và vận hành của thiên hà. ( Tín dụng hình ảnh : Shutterstock )tốc độ ánh sáng cũng như chuyển động của các vật thể khối lượng lớn trong vũ trụ.
Ai đã mày mò ra không thời hạn ?
Nhà vật lý nổi tiếng Albert Einstein đã giúp phát triển ý tưởng về không-thời gian như một phần trong thuyết tương đối của ông. Trước công trình tiên phong của mình, các nhà khoa học đã có hai lý thuyết riêng biệt để giải thích các hiện tượng vật lý: Định luật vật lý của Isaac Newton mô tả chuyển động của các vật thể khối lượng lớn, trong khi các mô hình điện từ của James Clerk Maxwell giải thích các đặc tính của ánh sáng, theo NASA .
Nhưng những thí nghiệm được thực thi vào cuối thế kỷ 19 cho rằng có điều gì đó đặc biệt quan trọng về ánh sáng khả kiến. Các phép đo cho thấy ánh sáng luôn truyền với vận tốc như nhau, bất kể điều gì. Và vào năm 1898, nhà vật lý và toán học người Pháp Henri Poincaré đã suy đoán rằng tốc độ ánh sáng hoàn toàn có thể là một số lượng giới hạn không hề vượt qua. Cũng trong khoảng chừng thời hạn đó, những nhà nghiên cứu khác đang xem xét năng lực những vật thể đổi khác về kích cỡ và khối lượng, tùy thuộc vào vận tốc của chúng .
Einstein đã tích hợp tổng thể những sáng tạo độc đáo này lại với nhau trong thuyết tương đối hẹp năm 1905 của ông, triết lý này cho rằng vận tốc ánh sáng là một hằng số. Để điều này trở thành thực sự, khoảng trống và thời hạn phải được phối hợp thành một khuôn khổ duy nhất nhằm mục đích giữ cho vận tốc ánh sáng như nhau so với toàn bộ những người quan sát .
Một người trong tên lửa siêu nhanh sẽ đo thời hạn để hoạt động chậm hơn và độ dài của những vật thể ngắn hơn so với một người đi với vận tốc chậm hơn nhiều. Đó là chính do khoảng trống và thời hạn là tương đối – chúng phụ thuộc vào vào vận tốc của người quan sát. Nhưng vận tốc ánh sáng là cơ bản hơn cả .
Kết luận rằng không-thời gian là một tấm vải không phải do Einstein tự đưa ra. Ý tưởng đó đến từ nhà toán học người Đức Hermann Minkowski, người đã nói trong một câu truyện thường thì năm 1908, “ Từ nay về sau khoảng trống tự nó và thời hạn tự nó sẽ biến mất thành bóng tối đơn thuần, và chỉ có một kiểu phối hợp của cả hai sẽ bảo tồn một thực tại độc lập. ”
Không-thời gian mà ông miêu tả vẫn được gọi là Minkowski không-thời gian và là toàn cảnh của những phép tính trong cả thuyết tương đối và triết lý trường lượng tử. Theo nhà vật lý thiên văn và nhà văn khoa học Ethan Siegel, miêu tả động lực của những hạt hạ nguyên tử là trường .
Không-thời gian hoạt động thế nào ?
Ngày nay, khi mọi người nói về không-thời gian, họ thường diễn đạt nó giống như một tấm cao su đặc. Điều này cũng đến từ Einstein, người đã nhận ra khi ông tăng trưởng thuyết tương đối rộng của mình rằng lực mê hoặc là do những đường cong trong cấu trúc của không-thời gian .Các vật thể khổng lồ – như Trái đất, mặt trời hoặc bạn – tạo ra sự biến dạng trong không-thời gian khiến nó bị bẻ cong. Đến lượt nó, những đường cong này lại hạn chế những phương pháp mà mọi thứ trong ngoài hành tinh hoạt động, chính bới những vật thể phải đi theo những đường dọc theo đường cong biến dạng này. Chuyển động do trọng tải thực ra là hoạt động dọc theo sự xoắn và quay của không-thời gian .
Một thiên chức của NASA có tên Gravity Probe B ( GP-B ) đã đo hình dạng của xoáy không-thời gian xung quanh Trái đất vào năm 2011 và nhận thấy rằng nó gần giống với Dự kiến của Einstein .
Nhưng phần lớn điều này vẫn khó khăn đối với hầu hết mọi người. Mặc dù chúng ta có thể thảo luận về không-thời gian giống như một tấm cao su, nhưng sự tương tự cuối cùng đã bị phá vỡ. Một tấm cao su là hai chiều, trong khi không-thời gian là bốn chiều. Nó không chỉ cong theo không gian mà tấm biểu thị mà còn cong theo thời gian. Các phương trình phức tạp được sử dụng để giải thích tất cả những điều này rất khó đối với ngay cả các nhà vật lý học.
Nhà vật lý thiên văn Paul Sutter viết : “ Einstein đã tạo ra một chiếc máy tuyệt đẹp, nhưng ông ấy không để lại cho chúng tôi sách hướng dẫn sử dụng. “ Chỉ để lái xe về nhà, thuyết tương đối rộng phức tạp đến mức khi ai đó phát hiện ra giải thuật cho phương trình, họ sẽ nhận được lời giải được đặt theo tên của họ và trở thành bán lịch sử một thời theo đúng nghĩa của họ. ”
Cách đơn thuần nhất để hiểu cấu trúc của không-thời gian là tưởng tượng một tấm cao su đặc cong hướng cách mọi thứ trong thiên hà hoạt động. Nhưng sự tương tự như không trọn vẹn đúng chuẩn vì không-thời gian có bốn chiều, trong khi một tấm cao su đặc chỉ có hai chiều .
( Hình ảnh : Shutterstock )
Những gì những nhà khoa học vẫn chưa biết
Bất chấp sự phức tạp của nó, thuyết tương đối vẫn là cách tốt nhất để lý giải những hiện tượng kỳ lạ vật lý mà tất cả chúng ta biết. Tuy nhiên, những nhà khoa học biết rằng quy mô của họ chưa hoàn hảo vì thuyết tương đối vẫn chưa trọn vẹn hòa hợp với cơ học lượng tử, điều này lý giải những đặc tính của những hạt hạ nguyên tử với độ đúng chuẩn cực cao nhưng không phối hợp với lực mê hoặc .
Cơ học lượng tử dựa trên thực tế là các bit nhỏ tạo nên vũ trụ là rời rạc, hoặc lượng tử hóa. Vì vậy, các hạt photon, những hạt tạo nên ánh sáng, giống như những khối ánh sáng nhỏ có dạng gói riêng biệt.
Một số nhà triết lý đã suy đoán rằng có lẽ rằng bản thân không-thời gian cũng Open trong những khối lượng tử hóa này, giúp liên kết thuyết tương đối và cơ học lượng tử. Các nhà nghiên cứu tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã yêu cầu những tia gamma Phòng thí nghiệm quốc tế Thiên văn học cho Quantum Thăm dò-Time Space thiên chức ( GrailQuest ), trong đó sẽ bay vòng quanh hành tinh của tất cả chúng ta và làm cho phép đo siêu đúng mực về xa xôi, tiếng nổ can đảm và mạnh mẽ được gọi là tia gamma vụ nổ đó hoàn toàn có thể bật mý thực chất cận cảnh của không-thời gian .
Một thiên chức như vậy sẽ không khởi động trong tối thiểu một thập kỷ rưỡi nhưng nếu có, nó có lẽ rằng sẽ giúp xử lý 1 số ít huyền bí lớn nhất còn sống sót trong vật lý .
Nguồn tìm hiểu thêm :
- https://www.livescience.com/space-time.html
