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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

Gravity. It controls the universe.

כבידה: היא שולטת ביקום.

Everything attracts everything else.

הכל נמשך להכל.

Ouch!

אווצ'!

Including you.

כולל אתם.

Ow!

אוו!

In this final lesson,

בשיעור האחרון הזה,

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

נחקור מה המשמעות של כבידה במרחב-זמן,

or rather what space-time means for gravity.

או בעצם מה המשמעות של מרחב-זמן על הכבידה.

Until now, we've been dealing with things moving

עד עכשיו, טיפלנו בדברים נעים

at constant speeds,

במהירויות קבועות,

with straight world lines in space-time.

עם קוי עולם ישרים במרחב-זמן.

But once you add gravity,

אבל ברגע שמוסיפים כבידה,

if you measure a speed at one moment,

אם תמדדו מהירות ברגע מסויים,

then again a bit later,

ואז שוב מעט מאוחר יותר,

the speed may have changed.

המהירויות אולי השתנו.

In other words, as I discovered,

במילים אחרות, כמו שגיליתי,

gravity causes acceleration,

הכבידה גורמת לתאוצה,

so we need the world line to look different

אז אנחנו צריכים שקוי העולם יראו אחרת

from one moment to the next.

מרגע אחד לאחר.

As we saw in the last lesson,

כמו שראינו בשיעור האחרון,

the correct way to tilt an object's world line

הדרך הנכונה להטות קו עולם של עצם

is using a Lorentz transformation:

היא על ידי טרנספורמצית לורנץ:

Einstein's stretch and squash trick.

הטריק של איינשטיין של מתיחה ומעיכה.

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

אז, כדי למפות מה הכבידה עושה לתנועה של טום,

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

אנחנו צריכים ליצור הרבה טלאים של מרחב-זמן,

each transformed by different amounts.

כל אחד משתנה על ידי כמויות שונות.

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

כך שקו העולם שלי הוא בזווית שונה בכל אחד.

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

ואז, אנחנו מוכנים לתפור הכל יחד.

We assemble a cozy quilt of space-time

אנחנו מרכיבים שמיכה נעמיה של מרחב-זמן

where world lines look curved.

בה קווי עולם נראים מעוקלים.

Where the world lines join, the objects collide.

במקום בו קווי העולם מתאחדים, העצמים מתנגשים.

By making these connections between the patches,

על ידי יצירת החיבורים האלה בין הטלאים,

a curvature gets built into space-time itself.

עקומה נבנית למרחב-זמן עצמו.

But Einstein's true genius

אבל הגאונות האמיתית של איינשטיין

was to describe precisely how each patch

היתה לתאר בדיוק איך כל תלאי

is stretched and squashed

מתארך ונמעך

according to nearby mass and energy.

יחסית למסה קרובה ואנרגיה.

The mere presence of stuff curves the space-time,

רק הנוכחות של החומר מעקמת את המרחב-זמן,

and curving space-time moves the stuff around.

ומרחב-זמן מעוקל מזיז את הדברים.

This is gravity, according to Einstein.

זו כבידה, לפי איינשטיין.

Previously, Isaac Newton had explained gravity

בעבר, אייזק ניוטון הסביר את הכבידה

using the ideas of force and acceleration,

בשימוש ברעיונות של כוח ותאוצה,

without any wibbily wobbly space-time,

בלי מרחב-זמן המשוגע,

and that did pretty well.

וזה היה די טוב,

But Einstein's theory does just slightly better

אבל התאוריה של איינשטיין מצליחה מעט טוב יותר

at predicting, for example,

בצפיית, לדוגמה,

the orbit of Mercury around the Sun,

המסלול של חמה סביב השמש,

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

או הדרך בה קרני אוור מוחזרות מעצמים גדולים.

More importantly, Einstein's theory predicts things

וחשוב יותר, התאוריה של איינשטיין חוזה דברים

that simply don't exist in older theories

שפשוט לא קיימים בתאוריות הקודמות

where space, time and gravity were separate.

שם מרחב, זמן וכבידה היו נפרדים.

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

ההטלאה יכולה להשאיר קמטים בחומר המרחב-זמן.

These are called gravitational waves,

אלה נקראים גלים כבידתיים,

which should be detectable as tiny, repetitive,

שצריכים להיות ניתנים לגילוי, כמתיחות ודחיסות

subtle squashes and stretches in space.

זעירות וחוזרות של המרחב.

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

אז אנחנו בונים ניסויים בכדי לבדוק אם הם שם.

In the meantime, indirect evidence,

בינתיים, עדויות לא ישירות,

most recently in the polarization patterns of light

לאחרונה בדפוסי הקיטוב של אור

left over from the Big Bang,

שנשאר מהמפץ הגדול,

strongly suggest that they are.

מראות בחוזקה שהם קיימים.

But despite Einstein's successes,

אבל למרות ההצלחה של איינשטיין,

when too much stuff gets concentrated

כשיותר מדי חומר מתרכז

in too small a space,

במרחב קטן מדי,

like in a black hole,

כמו בחור שחור,

the curvature of space-time becomes so large,

העיקול של מרחב-זמן הופך לכל כך גדול,

that his equations collapse.

שהמשוואות שלו קורסות.

We need a new picture of space-time

אנחנו צריכים תמונה חדשה של מרחב-זמן

that incorporates quantum mechanics

שמשלבת את מכאניקת הקוונטים

to unlock the secret at the heart of black holes.

כדי לשחרר את הסוד בליבם של חורים שחורים.

Which means there's plenty more to be discovered

מה שאומר שיש עוד הרבה לגלות

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

על מרחב, זמן, ומרחב-זמן בעתיד.