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

پایه و اساس فضا-زمان: قسمت ۳ - اندرو پونتستن و تام وینتی

Translator: sadegh zabihi Reviewer: masoud paktinat

Gravity. It controls the universe.

گرانش، جهان را کنترل می‌کند.

Everything attracts everything else.

همه چیزها همدیگر را جذب می‌کنند.

Ouch!

آخ!

Including you.

از جمله شما.

Ow!

اوی!

In this final lesson,

در این درس پایانی،

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

شرح می‌دهیم گرانش در فضا-زمان یعنی چه،

or rather what space-time means for gravity.

یا اینکه فضا-زمان برای گرانش چه معنایی دارد.

Until now, we've been dealing with things moving

تا حالا با چیزهایی سر و کار داشتیم

at constant speeds,

که با سرعت ثابت،

with straight world lines in space-time.

و با خطوط جهانی مستقیم در فضا-زمان حرکت می‌کردند.

But once you add gravity,

اما وقتی که گرانش را اضافه کنید،

if you measure a speed at one moment,

اگر سرعت را در یک لحظه،

then again a bit later,

و سپس لحظه بعد اندازه‌گیری کنید،

the speed may have changed.

تغییر خواهد کرد.

In other words, as I discovered,

به بیان دیگر، آن طور که من کشف کردم،

gravity causes acceleration,

گرانش باعث شتاب می‌شود،

so we need the world line to look different

پس خط جهانی از یک لحظه

from one moment to the next.

تا لحظه بعد تغییر خواهد کرد.

As we saw in the last lesson,

همان طور که در درس قبل دیدیم،

the correct way to tilt an object's world line

راه درست کج کردن خط جهانی یک جسم

is using a Lorentz transformation:

استفاده از انتقال لورنتس است:

Einstein's stretch and squash trick.

ترفند کش و قوس انیشتین.

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

پس برای درک اینکه گرانش با حرکت تام چه می‌کند،

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

باید تکه‌های کوچک زیادی از فضا-زمان بسازیم،

each transformed by different amounts.

که هرکدام با مقدار متفاوتی انتقال می‌یابند.

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

بنابراین خط جهانی من در هر کدام از آنها زاویه متفاوتی خواهد داشت.

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

و بعد، آماده‌ایم تا همه چیز را به هم بدوزیم.

We assemble a cozy quilt of space-time

لحاف گرم و نرمی از فضا-زمان را

where world lines look curved.

جایی که خطوط جهانی منحنی می‌شوند سرهم می‌کنیم.

Where the world lines join, the objects collide.

جایی که خطوط جهانی به هم می‌رسند، اجسام برخورد می‌کنند.

By making these connections between the patches,

با ایجاد این ارتباطات بین بخیه‌ها،

a curvature gets built into space-time itself.

در خود فضا-زمان هم یک منحنی ساخته می‌شود.

But Einstein's true genius

اما نبوغ حقیقی انیشتین

was to describe precisely how each patch

در توصیف دقیق این بود

is stretched and squashed

که هر بخیه با توجه به به جرم و انرژی نزدیک خود

according to nearby mass and energy.

چطور کش و قوس می‌آید.

The mere presence of stuff curves the space-time,

صرف وجود هر چیزی در فضا-زمان انحنا ایجاد می‌کند،

and curving space-time moves the stuff around.

و انحنای فضا-زمان اجسام را حرکت می‌دهد.

This is gravity, according to Einstein.

بنا به نظر انیشتین، این گرانش است.

Previously, Isaac Newton had explained gravity

پیش از آن، اسحق نیوتن گرانش را

using the ideas of force and acceleration,

با ایده نیرو و شتاب

without any wibbily wobbly space-time,

و بدون جادو جمبل فضا-زمان شرح داده بود،

and that did pretty well.

که خیلی هم خوب بود.

But Einstein's theory does just slightly better

اما نظریه انیشتین

در پیش‌گویی کمی بهتر بود، برای مثال،

at predicting, for example,

the orbit of Mercury around the Sun,

چرخش عطارد دور خورشید،

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

یا منحرف شدن نور توسط اجرام خیلی سنگین.

More importantly, Einstein's theory predicts things

از آن مهم‌تر، نظریه انیشتین چیزهایی را پیش‌بینی می‌کند

that simply don't exist in older theories

که به سادگی در نظریه‌های قدیمی

where space, time and gravity were separate.

که فضا، زمان و جاذبه از هم جدا بودند اصلاً وجود نداشتند.

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

این دوخت و دوز در فضا-زمان چروک ایجاد می‌کند.

These are called gravitational waves,

به این‌ها موج گرانشی گفته می‌شود،

which should be detectable as tiny, repetitive,

که باید به صورت انبساط و انقباض‌های کوچکی

subtle squashes and stretches in space.

در فضا قابل ردیابی باشند.

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

خوب داریم آزمایش‌هایی می‌سازیم ببینیم وجود دارند یا نه.

In the meantime, indirect evidence,

در عین حال، شواهد غیر مستقیم،

most recently in the polarization patterns of light

که اخیراً با دوقطبی سازی نوری

left over from the Big Bang,

که از انفجار بزرگ باقی مانده است، به دست آمده

strongly suggest that they are.

قویاً وجود آنها را تأیید می‌کنند.

But despite Einstein's successes,

اما با وجود موفقیت‌های انیشتین،

when too much stuff gets concentrated

وقتی که چیزهای خیلی زیادی

in too small a space,

در فضایی بسیار اندک متمرکز شوند،

like in a black hole,

مثل سیاه‌چاله‌ها،

the curvature of space-time becomes so large,

انحنای فضا-زمان به حدی زیاد می‌شود،

that his equations collapse.

که معادلات او متلاشی می‌شوند.

We need a new picture of space-time

برای اینکه پرده از اسرار موجود در قلب یک سیاه‌چاله برداریم،

that incorporates quantum mechanics

به تصویر جدیدی از فضا-زمان نیاز داریم

to unlock the secret at the heart of black holes.

که مکانیک کوانتومی را هم شامل شود.

Which means there's plenty more to be discovered

که یعنی چیزهای خیلی زیادی

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

درباره فضا، زمان، و فضا-زمان باقی مانده است تا در آینده کشف کنیم.