The fundamentals of space-time: Part 1 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

Основи на пространство-времето: Част 1 - Андрю Понцен и Том Уайнти

1,535,272 views

2014-03-24 ・ TED-Ed


New videos

The fundamentals of space-time: Part 1 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

Основи на пространство-времето: Част 1 - Андрю Понцен и Том Уайнти

1,535,272 views ・ 2014-03-24

TED-Ed


Моля, кликнете два пъти върху английските субтитри по-долу, за да пуснете видеото.

Translator: Kitchka Dyankova Reviewer: Anton Hikov
00:06
Space: it's where things happen.
0
6539
3419
Пространство - там, където се случват нещата.
00:09
Time: it's when things happen.
1
9958
2617
Време - кога нещата се случват.
00:12
We can measure where things are
2
12575
1749
Можем да измерим къде са нещата
00:14
and when things take place,
3
14324
1334
и кога се случват,
00:15
but in modern physics,
4
15658
1499
но от съвременната физика
00:17
we realize when and where
5
17157
1836
разбираме, че кога и къде
00:18
are actually part of the same question.
6
18993
3474
всъщност са части от един и същ въпрос.
00:22
Because when it comes to understanding the universe,
7
22467
2212
Защото, за да разберем Вселената,
00:24
we need to replace three-dimensional space plus time
8
24679
3376
трябва да заменим триизмерното пространство плюс времето
00:28
with a single concept:
9
28055
1792
с една единствена идея:
00:29
four-dimensional space-time.
10
29847
3797
четириизмерно пространство-време.
00:33
We'll explore and explain space-time
11
33644
2129
Ще изследваме и обясняваме пространство-времето
00:35
in this series of animations.
12
35773
2500
в тази поредица от анимации.
00:38
Animations?
13
38273
961
Анимации?
00:39
Yeah.
14
39234
1083
Да.
00:40
Well, we're not very animated are we?
15
40317
2206
Е, не сме много раздвижени, нали?
00:42
Sure we are! Look, I can go from here to here.
16
42523
4336
Разбира се, че сме! Виж, мога да отида от тук до тук.
00:46
Whoa! How'd you get from here to there?
17
46859
1800
Ехаа! Как стигна от тук до там?
00:48
How fast did you go?
18
48659
1365
Колко бързо се движеше?
00:50
Did you run? Walk?
19
50024
1665
Тича ли? Или вървя?
00:51
Did you even go in a straight line?
20
51689
1668
В права линия ли се движеше?
00:53
Ah! To answer that, you'll need to make our cartoon physics
21
53357
3751
А! За да отговорим, ще трябва да преправим нашата рисувана физика,
00:57
look more like physics physics.
22
57108
2435
за да прилича повече на физичната физика.
00:59
You'll need more panels.
23
59543
2564
Ще ни трябват още картинки.
01:02
More panels, please!
24
62107
3194
Още картинки, моля!
01:05
Okay, in each panel, Andrew's in a slightly different place.
25
65301
4795
Добре, на всяка картинка Андрю е на малко по-различно място.
01:10
So I can see each one records
26
70096
1879
Виждам, че всяка от тях е запис
01:11
where Andrew is at a different time.
27
71975
2917
на местоположението на Андрю в различен момент от времето.
01:14
That's great. But it would be easier to see
28
74892
4089
Това е чудесно. Но би било по-лесно да видим
01:18
what's going on if we could cut out
29
78981
1459
какво става, ако изрежем
01:20
all the hundreds of panels and stack them up
30
80440
2333
стотиците картинки и ги наредим еднa върху другa,
01:22
like a flip book.
31
82773
3296
като книжка за прелистване.
01:26
Right, now let's flip through the book
32
86069
2086
Готово, нека сега да прелистим книжката,
01:28
so that we can see one panel after another
33
88155
2452
така че да виждаме страница след страница,
01:30
getting through 24 in every second.
34
90607
3751
минавайки през 24 страници за секунда.
01:34
See! I told you it was an animation.
35
94358
2081
Видяхте ли? Казах ви, че е анимация.
01:36
Now you can see me walking along.
36
96439
2937
Сега ме виждате как ходя.
01:39
Drawing all those panels and putting them into a flip book
37
99376
2670
Рисуването на всички тези картинки и събирането им в книжка
01:42
is just one way of recording the way I'm moving.
38
102046
3711
е просто един от начините да запиша пътя, който съм изминал.
01:45
It's how animation, or even movies, work.
39
105757
4016
По този начин се прави анимацията и дори филмите.
01:49
As it turns out, at my walking speed,
40
109773
2573
Oказва се, че с моята скорост на ходене
01:52
it takes two seconds to get past each fence post,
41
112346
3345
ми отнема две секунди да мина покрай всеки стълб от оградата,
01:55
and they're spaced four meters apart.
42
115691
2830
а стълбовете са през четири метра.
01:58
So we can calculate my velocity --
43
118521
1957
Т.е. можем да изчислим, че скоростта ми –
02:00
how fast I'm moving through space - -
44
120478
2004
бързината на движението ми в пространството –
02:02
is two meters per second.
45
122482
3002
е два метра в секунда.
02:05
But I could've worked that out from the panels
46
125484
2754
Но аз можех да я изчисля от картинките
02:08
without flipping through them.
47
128238
2918
и без да ги прелиствам.
02:11
From the edge of the flip book,
48
131156
1337
По ръба на книжката
02:12
you can see all of the copies of the fence posts
49
132493
2115
се виждат всички стълбове от оградата
02:14
and all of the copies of Andrew
50
134608
1832
и всички образи на Андрю,
02:16
and he's in a slightly different place in each one.
51
136440
3684
който всеки път е на малко по-различно място.
02:20
Now we can predict everything that will happen to Andrew
52
140124
3106
Сега можем да предвидим всичко, което ще му се случи,
02:23
when we flip through 24 pages every second,
53
143230
3545
когато прелистваме 24 страници в секунда,
02:26
including his speed of motion,
54
146775
1357
включително скоростта му на движение,
02:28
just by looking.
55
148132
2211
като само гледаме.
02:30
No need to flip through at all.
56
150343
3044
Изобщо няма нужда да прелистваме.
02:33
The edge of this flip book
57
153387
1251
Ръбът на тази книжка
02:34
is known as a space-time diagram
58
154638
3063
се нарича пространствено-времева диаграма
02:37
of Andrew's journey through, you guessed it,
59
157701
2365
на пътуването на Андрю през, досетихте се,
02:40
space and time.
60
160066
2001
пространството и времето.
02:42
We call the line that represents Andrew's journey
61
162067
3084
Линията, която представя пътя на Андрю, наричаме
02:45
his world line.
62
165151
2359
негова световна линия.
02:47
If i jog instead of walking,
63
167510
2355
Ако тичам вместо да вървя,
02:49
I might be able to get past a fence post every second.
64
169865
4589
мога да минавам покрай стълб от оградата всяка секунда.
02:54
He's not very athletic.
65
174454
1583
Той не е много атлетичен.
02:56
Anyway, when we look at this new flip book from the edge,
66
176037
3170
Както и да е, ако прелистим новата книжка по ръба,
02:59
we can do the same analysis as before.
67
179207
3053
ще направим същия анализ като преди.
03:02
The world line for Andrew jogging
68
182260
1577
Световната линия на тичащия Андрю
03:03
is more tilted over
69
183837
1460
е по-наклонена
03:05
than the world line for Andrew walking.
70
185297
2462
от световната линия на ходещия Андрю.
03:07
We can tell he's going twice as fast as before
71
187759
3167
Можем да кажем, че той се движи два пъти по-бързо от преди
03:10
without flipping the panels.
72
190926
3469
без да прелистваме страниците.
03:14
But here's the clever bit.
73
194395
2243
Но ето и хитрината.
03:16
In physics, it's always good to view things from other perspectives.
74
196638
3723
Във физиката винаги е добре да разглеждаме нещата от други перспективи.
03:20
After all, the laws of physics
75
200361
1865
Все пак, законите на физиката
03:22
should be the same for everyone
76
202226
1635
би трябвало да са еднакви за всички
03:23
or no one will obey them.
77
203861
2416
или никой няма да им се подчинява.
03:26
So let's rethink our cartoon
78
206277
2789
Затова, нека да преосмислим анимацията си и
03:29
and have the camera follow Andrew jogging along
79
209066
2586
да накараме камерата да следва Андрю, докато тича
03:31
as the fence posts approach and pass behind him.
80
211652
3585
и стълбовете на оградата го приближават и подминават.
03:35
Still viewing it as a flip book of panels,
81
215237
2540
Разглеждайки отново книжката за разлистване,
03:37
we don't need to redraw anything.
82
217777
2000
няма нужда да прерисуваме нищо.
03:39
We simply move all of the cutout frames slightly
83
219777
3055
Просто преместваме леко всички изрязани рамки,
03:42
until Andrew's tilted world line
84
222832
2278
докато изкривената световна линия на Андрю
03:45
becomes completely vertical.
85
225110
2893
не стане съвсем вертикална.
03:48
To see why, let's flip it.
86
228003
2692
За да разберем защо, нека да разлистим.
03:50
Yes, now I'm stationery, just jogging on the spot,
87
230695
3729
Да, сега съм неподвижен, просто тичам на място
03:54
in the center of the panel.
88
234424
1627
в центъра на картинката.
03:56
On the edge of the flip book,
89
236051
1501
По ръба на книжката
03:57
my world line was going straight upwards.
90
237552
2809
световната ми линия върви право нагоре.
04:00
The fence posts are coming past me.
91
240361
2666
Стълбовете на оградата минават покрай мен.
04:03
It's now their world lines that are tilted.
92
243027
3285
Сега техните световни линии са изкривени.
04:06
This rearrangement of the panels is known as a
93
246312
3126
Това пренареждане на картинките е известно като
04:09
Galilean transformation,
94
249438
2211
трансформация на Галилей
04:11
and it lets us analyze physics from someeone else's perspective.
95
251649
4591
и ни позволява да анализираме физиката от гледната точка на някой друг.
04:16
In this case, mine.
96
256240
2334
В този случай - от моята гледна точка.
04:18
After all, it's always good to see things from other points of view,
97
258574
3371
Все пак, добре е винаги да разглеждаме нещата от други гледни точки,
04:21
especially when the viewers are moving
98
261945
2749
особено щом наблюдателите се движат
04:24
at different speeds.
99
264694
1999
с различни скорости.
04:26
So long as the speeds aren't too high.
100
266693
3836
Докато скоростите не станат прекалено високи.
04:30
If you're a cosmic ray moving at the speed of light,
101
270529
2749
Ако сте космически лъч, който се движи със скоростта на светлината,
04:33
our flip book of your point of view falls apart.
102
273278
4750
книжката ни с вашата гледна точка ще се разпадне.
04:38
To stop that from happening,
103
278028
1777
За да предотвратим това,
04:39
we'll have to glue panels together.
104
279805
2335
ще трябва да залепим картинките една за друга.
04:42
Instead of a stack of separate panels,
105
282140
2472
Вместо купчина отделни картинки,
04:44
we'll need a solid block of space-time,
106
284612
3365
ще ни трябва солиден блок пространство-време,
04:47
which we'll come to in the next animation.
107
287977
2717
който ще разгледаме в следващата анимация.
Относно този уебсайт

Този сайт ще ви запознае с видеоклипове в YouTube, които са полезни за изучаване на английски език. Ще видите уроци по английски език, преподавани от първокласни учители от цял свят. Кликнете два пъти върху английските субтитри, показани на всяка страница с видеоклипове, за да възпроизведете видеото оттам. Субтитрите се превъртат в синхрон с възпроизвеждането на видеото. Ако имате някакви коментари или искания, моля, свържете се с нас, като използвате тази форма за контакт.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7