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

공간-시간의 토대: 1부-- Andrew Pontzen and Tom Whyntie

번역: Sanghyun Hahn 검토: Jeong-Lan Kinser

Space: it's where things happen.

공간: 그건 일들이 발생하는 장소입니다.

Time: it's when things happen.

시간: 그간 일들이 발생하는 때죠.

We can measure where things are

우리는 일들이 발생하는 장소들과

and when things take place,

일들이 발생할 때를 측정할 수 있지만

but in modern physics,

현대 물리학에서,

we realize when and where

우리른 때와 장소가

are actually part of the same question.

실제로 같은 질문의 일부라는것을 꺠달았습니다.

Because when it comes to understanding the universe,

왜냐하면, 우주를 이해하게 될 때,

we need to replace three-dimensional space plus time

우리는 3차원의 공간과 시간을

with a single concept:

한개의 개념으로 대체해야 할 필요가 있거든요:

four-dimensional space-time.

4차원의 공간-시간으로요.

We'll explore and explain space-time

저희가 일련의 에니메이션으로

in this series of animations.

공간-시간을 탐구하고 설명하려고 합니다.

Animations?

에니메이션?

Yeah.

맞아요.

Well, we're not very animated are we?

글쎄요, 우리는 별로 움직일 수 없잖아요?

Sure we are! Look, I can go from here to here.

물론 우리는 움직일 수 있어요! 보세요, 저는 이곳에서 이곳으로 갈 수 있어요.

Whoa! How'd you get from here to there?

와! 여기에서 거기까지 어떻게 갔나요?

How fast did you go?

얼마나 빨리 갔죠?

Did you run? Walk?

달려 갔나요? 걸어 갔나요?

Did you even go in a straight line?

직선으로 가시기까지 했나요?

Ah! To answer that, you'll need to make our cartoon physics

아! 그것에 대답하기 위해서는 당신은 우리의 만화 물리학을

look more like physics physics.

더욱 물리학적인 물리학과 같이 보이도록 만들어야 해요.

You'll need more panels.

당신에겐 패널도 더 필요하죠.

More panels, please!

더 많은 패널들을 부탁해요!

Okay, in each panel, Andrew's in a slightly different place.

그래요, 각 패널에, Andrew는 약간 다른 장소에 있어요.

So I can see each one records

그래서 Andrew가 각각 다른 시간에 있는

where Andrew is at a different time.

장소의 개별적 기록을 볼 수 있어요.

That's great. But it would be easier to see

그건 굉장하군요. 하지만 만약 우리가

what's going on if we could cut out

수백장의 패널들을 잘라서

all the hundreds of panels and stack them up

그것들을 쌓을 수 있다면 시청하기가 더 쉬울거예요.

like a flip book.

플립북처럼 말예요.

Right, now let's flip through the book

맞아요, 자 이제 그 책을 넘겨봅시다

so that we can see one panel after another

그래서 우리가 매 초마다 24 장을 넘기며

getting through 24 in every second.

한 패널 다음에는 다른 패널을 볼 수 있도록이요.

See! I told you it was an animation.

보세요! 에니메이션이라고 제가 말했죠.

Now you can see me walking along.

자 이제 당신은 제가 걸어가고 있는것을 볼 수 있어요.

Drawing all those panels and putting them into a flip book

그 모든 패널들을 전부 그리는 것과 그것들을 플립북안에 집어 넣는것은

is just one way of recording the way I'm moving.

제가 움직이는 것을 기록하는 한가지 방법일 뿐이죠.

It's how animation, or even movies, work.

그게 에니메이션이나, 영화까지도 작업하는 방법이죠.

As it turns out, at my walking speed,

밝혀진 바에 의하면, 저의 걸음 속도로,

it takes two seconds to get past each fence post,

각 울타리 표지판을 지나가는 것에 2초가 걸리고,

and they're spaced four meters apart.

그것들은 4미터로 떨어져 있는 공간이죠.

So we can calculate my velocity --

그래서 우리는 제 속도가--

how fast I'm moving through space - -

공간을 통해 제가 얼마나 빨리 움직이는지--

is two meters per second.

매 초마다 2 미터라고 계산할 수 있어요.

But I could've worked that out from the panels

하지만 저는 패널들을 넘기지 않고서도

without flipping through them.

알 수 있었어요.

From the edge of the flip book,

플립북의 가장자리에서부터,

you can see all of the copies of the fence posts

울타리 표지판의 모든 복사물과

and all of the copies of Andrew

Andrew의 모든 복사물을 볼 수 있는데

and he's in a slightly different place in each one.

그는 각 패널에 약간씩 다른 곳에 있어요.

Now we can predict everything that will happen to Andrew

이제 우리는 Andrew에게 일어날 모든 일을 예측할수 있어요

when we flip through 24 pages every second,

우리가 그의 움직임의 속도를 포함하여,

including his speed of motion,

매 초마다 25장을 넘겨,

just by looking.

보기만 할 때도 말이죠.

No need to flip through at all.

전부를 넘길 필요가 전혀 없어요.

The edge of this flip book

이 플립북의 가장자리는

is known as a space-time diagram

여러분이 짐작하셧듯이, 공간과 시간을 통한

of Andrew's journey through, you guessed it,

Andrew의 여행의

space and time.

장소-시간 다이어그램이라고 알려져 있어요.

We call the line that represents Andrew's journey

우리는 Andrew의 여행를 재현하는 그 선을

his world line.

그의 세계선이라고 불러요.

If i jog instead of walking,

만일 제가 걷지 않고 조깅을 한다면,

I might be able to get past a fence post every second.

울타리 표지판을 매 초마다 지나칠 수 있을지도 몰라요.

He's not very athletic.

그는 체육을 잘하는 사람이 아니에요.

Anyway, when we look at this new flip book from the edge,

어쨌든, 이 새로운 플립북을 가장자리에서 보면,

we can do the same analysis as before.

이전과 같은 분석을 할 수 있어요.

The world line for Andrew jogging

Andrew가 조깅하는 것의 세계선은

is more tilted over

Andrew가 걷는것의 세계선보다

than the world line for Andrew walking.

더 경사져 있어요.

We can tell he's going twice as fast as before

우리는 패널을 넘기지 않고서도

without flipping the panels.

그가 전보다 두배로 빨리간다는 것라고 말할 수 있어요.

But here's the clever bit.

하지만 여기 약간 스마트한 정보가 있어요.

In physics, it's always good to view things from other perspectives.

물리학에서, 사물을 다른 각도에서 보는것은 항상 좋은것이죠.

After all, the laws of physics

결국, 물리학의 모든 법칙들은

should be the same for everyone

모든이들에게 갇아야만 하고

or no one will obey them.

그렇지 않으면 누구도 그것들을 따르지 않을거예요.

So let's rethink our cartoon

그러니 우리 만화를 다시 생각해보고

and have the camera follow Andrew jogging along

Andrew가 울타리 표지판에 근접하고 그것을 지나치면서

as the fence posts approach and pass behind him.

조깅하는것을 카메라가 따라가게 해 보죠.

Still viewing it as a flip book of panels,

여전히 그것을 플립북의 패널처럼 보여서,

we don't need to redraw anything.

우리는 어떤것도 다시 그릴 필요가 없어요.

We simply move all of the cutout frames slightly

우리는 단순히 잘린 프레임 전부를 약간 옮김니다

until Andrew's tilted world line

Andrew의 경사진 세계선이

becomes completely vertical.

완전히 수직이 될 때가지요.

To see why, let's flip it.

왜 그런지를 보기 위해, 넘겨보죠.

Yes, now I'm stationery, just jogging on the spot,

그래요, 이제 저는 패널의 중심에 있는

in the center of the panel.

그 지점에서 단지 조깅을 하며, 고정되어 있죠.

On the edge of the flip book,

플립북 가장자리의

my world line was going straight upwards.

제 세계선은 똑바른 위쪽으로 가고 있었죠.

The fence posts are coming past me.

그 울타리 표지판이 저를 지나가고 있어요.

It's now their world lines that are tilted.

이제는 그들의 경사진 세계선이죠.

This rearrangement of the panels is known as a

이 패널의 재배치는

Galilean transformation,

Galilean의 변모라고 알려져 있고

and it lets us analyze physics from someeone else's perspective.

그건 우리가 다른 사람의 각도에서 물리학을 분석하도록 해줍니다.

In this case, mine.

이 사례에서는, 저의 각도이죠.

After all, it's always good to see things from other points of view,

결국, 다른 시각으로 사물을 보는것은 항상 좋은거죠,

especially when the viewers are moving

특히 시청자들이

at different speeds.

다른 속도로 움직일때요.

So long as the speeds aren't too high.

그 속도가 너무 빠르지 않은 이상은요.

If you're a cosmic ray moving at the speed of light,

만일 당신의 빛의 속도로 움직이는 광선이라면,

our flip book of your point of view falls apart.

당신의 관점의 우리 플립북은 산산히 부서지죠.

To stop that from happening,

그것이 발생하는 것을 막으려면,

we'll have to glue panels together.

우리는 패널들을 함께 붙여야 해요.

Instead of a stack of separate panels,

떨어진 패널의 한 무더기 대신에

we'll need a solid block of space-time,

우리는 시간-공간의 단단한 블록이 필요해요,

which we'll come to in the next animation.

그것은 우리가 다음의 에니메이션에서 보여지게 될 것입니다.