The fundamentals of space-time: Part 2 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

A téridő alapjai: 2. rész - Andrew Pontzen és Tom Whyntie

Fordító: Mihály Szabó Lektor: Laszlo Kereszturi

Light: it's the fastest thing in the universe,

A fény a leggyorsabb dolog az univerzumban,

but we can still measure its speed

mégis meg tudjuk mérni a sebességét.

if we slow down the animation,

Ha lelassítjuk a lendületet,

we can analyze light's motion using

téridő-grafikon használatával

a space-time diagram,

elemezhetjük a fény mozgását,

which takes a flipbook of animation panels,

amihez egy animációs panel flipbook kell,

and turns them on their side.

ami láthatóvá teszi a dolgokat.

In this lesson, we'll add the single experimental fact

Ma azt a tapasztalaton alapuló tényt adjuk hozzá,

that whenever anyone measures just how fast light moves,

hogy ha az ember megpróbálja megmérni a fény sebességét,

they get the same answer:

mindig ugyanarra az eredményre jut:

299,792,458 meters every second,

299 792 458 méter per másodperc.

which means that when we draw light

Ez azt jelenti, hogy ha felrajzoljuk a fényt

on our space-time diagram,

a téridő-grafikonunkra,

it's world line always has to appear at the same angle.

a világvonalának mindig ugyanolyan szöget kell bezárnia.

But we saw previously that speed,

Azonban korábban már láttuk, hogy a fény,

or equivalently world line angles,

illetve a világvonal által bezárt szög

change when we look at things from

megváltozik, ha más valaki nézőpontjából

other people's perspective.

látjuk az eseményeket.

To explore this contradiction,

Vizsgáljuk meg ezt az ellentmondást,

let's see what happens if I start moving

lássuk, mi történik, ha mozogni kezdek -

while I stand still and shine the laser at Tom.

miközben én egy helyben állok, és Tomra világítok a lézerrel.

First, we'll need to construct the space-time diagram.

Először is fel kell rajzolnunk egy téridő-grafikont.

Yes, that means taking all of

Igen, vagyis az összes panelt,

the different panels showing the different moments in time

amelyek a különböző időpillanatokat mutatják,

and stacking them up.

össze kell szednünk és felhalmoznunk.

From the side, we see the world line

Oldalról láthatjuk a lézerfény világvonalát

of the laser light at its correct fixed angle,

a rá jellemző állandó, megfelelő szögben,

just as before.

pont mint korábban.

So far, so good.

Eddig minden rendben.

But that space-time diagram represents Andrew's perspective.

De ez a téridő-diagram Andrew nézőpontját mutatja.

What does it look like to me?

Hogy néz ki felőlem nézve?

In the last lesson, we showed

A múltkori leckében megmutattuk

how to get Tom's perspective moving all the panels

hogyan láthatjuk Tom nézőpontjából, elmozdítva kissé

along a bit until his world line is completely vertical.

a paneleket, amíg a világvonala teljesen függőleges lesz.

But look carefully at the light world line.

De nézzük meg jobban a fény világvonalát.

The rearrangement of the panels

A panelek átrendezése miatt

means it's now tilted over too far.

most túlzottan eldőlt.

I'd measure light traveling faster than Andrew would.

Én gyorsabbnak látom a fény mozgását, mint Andrew.

But every experiment we've ever done,

De minden kísérlet, amit valaha csináltunk,

and we've tried very hard,

és a legjobb tudásunk szerint dolgoztunk,

says that everyone measures light to have a fixed speed.

azt mutatja, hogy a fény sebessége állandó.

So let's start again.

Kezdjük tehát újra.

In the 1900s, a clever chap named Albert Einstein

1900-ban egy okos fickó, bizonyos Albert Einstein

worked out how to see things properly,

kidolgozta, hogyan láthatjuk helyesen a dolgokat

from Tom's point of view,

Tom nézőpontjából,

while still getting the speed of light right.

miközben helyes eredményt kapunk a fénysebességre is.

First, we need to glue together the separate panels

Először is össze kell ragasztanunk a különálló paneleket

into one solid block.

egyetlen szilárd tömbbé.

This gives us our space-time,

Ez lesz a mi téridőnk,

turning space and time into

ami a teret és az időt egyetlen,

one smooth, continuous material.

folyamatos anyaggá változtatja.

And now, here is the trick.

És itt jön a trükk.

What you do is stretch your block of space-time

Ha a téridő-tömbünket kinyújtjuk

along the light world line,

a világvonal mentén,

then squash it by the same amount,

majd ugyanolyan mértékben összenyomjuk,

but at right angles to the light world line,

de a fény világvonalának megfelelő szögben...

and abracadabra!

Abrakadabra!

Tom's world line has gone vertical,

Tom világvonala függőleges lett,

so this does represent the world from his point of view,

ez tehát az ő nézőpontjából mutatja a világot.

but most importantly,

De ami még fontosabb:

the light world line has never changed its angle,

A fény világvonalának szöge nem változott meg,

and so light will be measured by Tom

így Tom is helyes értéket fog kapni

going at the correct speed.

a fénysebesség mérésekor.

This superb trick is known as

Ezt a kitűnő trükköt

a Lorentz transformation.

Lorentz-transzformációnak hívják.

Yeah, more than a trick.

Nos, több mint egy trükk.

Slice up the space-time into

Ha a téridőt új panelekre vágjuk,

new panels and you have

a fizikailag helyes

the physically correct animation.

lendületet kapjuk.

I'm stationary in the car,

Én mozdulatlanul ülök a kocsiban,

everything else is coming past me

minden más elhagy engem,

and the speed of light

a fénysebesség pedig

works out to be that same fixed value

a maga állandó értéket mutatja,

that we know everyone measures.

amelyet mindenki mérni szokott.

On the other hand,

Másrészről viszont

something strange has happened.

történt valami furcsa dolog is.

The fence posts aren't spaced a meter apart anymore,

A kerítésoszlopok már nem egyméteres távolságra vannak egymástól,

and my mom will be worried

anyukám pedig aggódni fog,

that I look a bit thin.

hogy miért látszom olyan soványnak.

But that's not fair. Why don't I get to look thin?

Ez nem fair. miért nem én látszom soványnak?

I thought physics was supposed to be the same

Azt hittem, a fizika törvényei mindenkire

for everyone.

egyformán vonatkoznak.

Yes, no, it is, and you do.

Igen, ez valóban így van.

All that stretching and squashing

A kinyúlások és összenyomódások

of space-time has just muddled together

a téridőben most összekeverték,

what we used to think of separately

amit külön-külön mint teret és időt

as space and time.

szoktunk emlegetni.

This particular squashing effect

Ami az összenyomódást illeti:

is known as Lorentz contraction.

azt Lorentz-kontrakciónak nevezik.

Okay, but I still don't look thin.

Oké, de én továbbra sem látszom soványnak.

No, yes, you do.

Attól függ, honnan nézzük.

Now that we know better about space-time,

Most, hogy jobban megismertük a téridőt,

we should redraw

rajzoljuk újra,

what the scene looked like to me.

hogy nézett ki a helyszín felőlem nézve.

To you, I appear Lorentz contracted.

Neked én tűnök összenyomottnak.

Oh but to you, I appear Lorentz contracted.

Neked viszont én tűnök összenyomottnak.

Yes.

Igen.

Uh, well, at least it's fair.

Nos, ez legalább igazságos.

And speaking of fairness,

És ha már itt tartunk:

just as space gets muddled with time,

ahogy a tér összekeveredik az idővel,

time also gets muddled with space,

az idő is összekeveredik a térrel,

in an effect known as time dilation.

az idődialációként ismert jelenség során.

No, at everyday speeds,

A mindennapi sebességnél,

such as Tom's car reaches,

mint például Tom autójáé,

actually all the effects are much, much smaller

a hatások valójában sokkal enyhébbek,

than we've illustrated them.

mint ahogy bemutattuk őket.

Oh, yet, careful experiments,

Azonban alapos kísérletek,

for instance watching the behavior of tiny particles

például apró részecskék megfigyelése,

whizzing around the Large Hadron Collider

ahogy a Nagy Hadronütköztetőben keringenek,

confirmed that the effects are real.

megerősítették a hatások valódiságát.

And now that space-time is

Most, hogy a téridő

an experimentally confirmed part of reality,

kísérletekkel bizonyítottan része a valóságnak,

we can get a bit more ambitious.

egy kissé ambiciózusabbak lehetünk.

What if we were to start playing

Mi lenne, ha játszani kezdenénk

with the material of space-time itself?

magával a téridő anyagával?

We'll find out all about that in the next animation.

A következő leckében mindent megtudhattok erről.