The fundamentals of space-time: Part 3 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

أساسيات الزمكان : الجزء الثالت - أندرو بونتزن وتوم واينتاي

المترجم: Abd Al-Rahman Al-Azhurry المدقّق: khalid marbou

Gravity. It controls the universe.

الجاذبية. إنها تتحكم بالكون.

Everything attracts everything else.

جميع الأشياء تجذب بعضها.

Ouch!

أوتش!

Including you.

بما فيهم أنت.

Ow!

أو!

In this final lesson,

في هذا الدرس الأخير،

we'll explore what gravity means for space-time,

سنشرح ما تعنيه الجاذبية بالنسبة للزمكان،

or rather what space-time means for gravity.

أو بالأحرى ما يعنيه الزمكان للجاذبية.

Until now, we've been dealing with things moving

حتى الآن، كنا نتعامل مع أشياءٍ تتحرك

at constant speeds,

بسرعات ثابتة،

with straight world lines in space-time.

مع خطوط عالم مستقيمة في الزمكان.

But once you add gravity,

لكن، عندما تضيف الجاذبية،

if you measure a speed at one moment,

إذا قمت بقياس السرعة في لحظة ما،

then again a bit later,

وأعدت القياس بعد فترة قصيرة،

the speed may have changed.

من الممكن أن تكون السرعة قد تغيرت.

In other words, as I discovered,

وبعبارة أخرى، وكما اكتشفت،

gravity causes acceleration,

الجاذبية تسبب تسارعًا،

so we need the world line to look different

لذا فنحن بحاجة إلى تغيير شكل خط العالم

from one moment to the next.

بين لحظة وأخرى.

As we saw in the last lesson,

كما رأينا في الدرس الماضي،

the correct way to tilt an object's world line

فإن أفضل طريقة لإمالة خط عالم جسمٍ ما

is using a Lorentz transformation:

هي باستخدام تحويل لورينتز:

Einstein's stretch and squash trick.

خدعة أينشتاين للتمدد والهرس.

So, to map out what gravity is doing to Tom's motion,

لذا، لتمثيل ما تفعله الجاذبية بحركة توم،

we need to create a whole load of little patches of space-time,

علينا أن ننشأ مجموعة كاملة من رقع الزمكان الصغيرة،

each transformed by different amounts.

كل واحدة منها متحولة بنسب مختلفة.

So that my world line is at a different angle in each one.

بحيث يكون خط عالمي بزاوية مختلفة في كل واحدة.

And then, we're ready to stitch everything together.

وعندها، نكون جاهزين لنخيطهم معًا.

We assemble a cozy quilt of space-time

سنجمع لحافًا دافئًا من الزمكان

where world lines look curved.

حيث تكون خطوط العالم منحنية.

Where the world lines join, the objects collide.

وحيث تتلاقى خطوط العالم، تتصادم الأشياء.

By making these connections between the patches,

وبوصل هذه الرقع مع بعضها البعض،

a curvature gets built into space-time itself.

يتكون جسمٌ منحنٍ في الزمكان بحد ذاته.

But Einstein's true genius

لكن عبقرية أينشتاين الحقيقة

was to describe precisely how each patch

كانت بوصفه بدقة لكيفية

is stretched and squashed

تمدد وهرس كل رقعة

according to nearby mass and energy.

وفقًا للكتل والطاقة المحيطين بها.

The mere presence of stuff curves the space-time,

مجرد وجود الأشياء يحني الزمكان،

and curving space-time moves the stuff around.

وانحناء الزمكان يحرك الأشياء.

This is gravity, according to Einstein.

وفقًا لأينشتاين، هذه هي الجاذبية.

Previously, Isaac Newton had explained gravity

سابقًا، قام إسحاق نيوتن بشرح الجاذبية

using the ideas of force and acceleration,

باستخدام فكرة القوة والتسارع،

without any wibbily wobbly space-time,

من دون الزمكان المتذبذب،

and that did pretty well.

ولاقى ذلك نجاحًا باهرًا.

But Einstein's theory does just slightly better

ولكن نظرية أينشتاين كانت أفضل منها قليلًا

at predicting, for example,

بتنبؤ مدار عطارد

the orbit of Mercury around the Sun,

حول الشمس، على سبيل المثال،

or the way that light rays are deflected by massive objects.

أو بتنبؤ كيف تحرف الأجسام الضخمة الأشعة الضوئية.

More importantly, Einstein's theory predicts things

والأكثر أهمية، هو أن نظرية أينشتاين تتنبؤ بأشياء

that simply don't exist in older theories

لم تكن موجودة في النظريات القديمة

where space, time and gravity were separate.

حيث كان المكان والزمان والجاذبية منفصلة عن بعضها البعض.

The stitching can leave wrinkles in the space-time material.

الخياطة يمكن أن تترك تجاعيدًا في مادة الزمكان.

These are called gravitational waves,

والتي تدعى بموجات الجاذبية،

which should be detectable as tiny, repetitive,

والتي يمكن رؤيتها كتمددات وهرسٍ صغيرين

subtle squashes and stretches in space.

ومتكررين ورقيقين في المكان.

So we're building experiments to check if they are there.

لذا فنحن نقوم بتجاربٍ للتأكد من وجودها.

In the meantime, indirect evidence,

في هذه الأثناء، دليل غير مباشر

most recently in the polarization patterns of light

اكتشف مؤخرًا في أنماط استقطاب الضوء

left over from the Big Bang,

الناتج عن الانفجار الكبير،

strongly suggest that they are.

تشير بقوة إلى أنها موجودة.

But despite Einstein's successes,

ولكن برغم نجاحات أينشتاين،

when too much stuff gets concentrated

فعندما تتركز العديد من الأشياء

in too small a space,

في مكان صغير جدًا،

like in a black hole,

كالثقب الأسود،

the curvature of space-time becomes so large,

فإن الجسم المنحني للزمكان يصبح كبيرًا جدًا،

that his equations collapse.

لدرجة أن معادلاته تنهار.

We need a new picture of space-time

نحن بحاجة إلى صورة جديدة للزمكان

that incorporates quantum mechanics

والتي تشتمل على ميكانيك الكم

to unlock the secret at the heart of black holes.

لكشف السر في قلب الثقب الأسود.

Which means there's plenty more to be discovered

ما يعني أنه هناك الكثير لنكتشفه

about space, time, and space-time in the future.

عن المكان والزمان والزمكان في المستقبل.