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

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: Myo Aung

Space: it's where things happen.

ဟင်းလင်းပြင်- အဲဒါက အရာ၀တ္ထုတွေ ရှိတတ်ကြတဲ့ နေရာပါ။

Time: it's when things happen.

အချိန်- ၎င်းက အရာ၀တ္ထုတွေ ဖြစ်ပွားကြတဲ့ ကာလပါ။

We can measure where things are

အရာတွေ ရှိတဲ့ နေရာနဲ့ ဖြစ်တဲ့ အချိန်ကို

and when things take place,

တိုင်းနိုင်ပါတယ်။

but in modern physics,

သို့သော် ခေတ်သစ် ရူပဗေဒမှာ

we realize when and where

အချိန်နဲ့ နေရာကို သိရှိနားလည်ပုံဟာ

are actually part of the same question.

လက်တွေ့တွင် တစ်ဂါထာကို နှစ်မျိုး ဖတ်သလို ဖြစ်နေပါတယ်။

Because when it comes to understanding the universe,

အကြောင်းမှာ... စကြ၀ဠာကြီးကို နားလည်လာကြတဲ့အခါ

we need to replace three-dimensional space plus time

ကျုပ်တို့က၊ သုံးဘက်တိုင်း ဟင်းလင်းပြင် နဲ့ အချိန်ကို

with a single concept:

တစ်ခုတည်းသော ခံယူချက်ဖြစ်တဲ့

four-dimensional space-time.

လေးဘက်တိုင်း ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ဆိုတာနဲ့ အစားထိုးဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

We'll explore and explain space-time

ဒီ ဇာတ်လမ်းတွဲတွေထဲမှာ ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ကို

in this series of animations.

ကျုပ်တို့တွေ စူးစမ်းပြီး ရှင်းပြသွားမှာပါ။

ကာတွန်းရုပ်ကြွတွေနဲ့လား။

Animations?

Yeah.

ဟုတ်ပါ့ဗျာ။

Well, we're not very animated are we?

ကျုပ်တို့ကိုတော့ ဖုတ်သွင်းမထားပါဘူးနော်။

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

ဟုတ်ပါတယ်။ ကြည့်၊ ဒီကနေ ဒီကို ကျုပ် ပြေးနိုင်တယ်။

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

အူး... ဟိုကနေ ဒီကို ဘယ်လိုရောက်လာလဲ။

How fast did you go?

ခင်ဗျား ဘယ်လောက်မြန်မြန် သွားခဲ့လဲ။

Did you run? Walk?

ပြေးတာလား၊ လျှောက်တာလား။

Did you even go in a straight line?

မျဉ်းဖြောင့်အတိုင်း သွားတာလား။

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

အာ! ဒါဖြေဖို့.. ရူပဗေဒကို ရူပဗေဒဆန်ဆန် ကျုပ်တို့ရဲ့ ကာတွန်း ရူပဗေဒကိုလုပ်ဖို့

look more like physics physics.

ခင်ဗျား လိုအပ်လိမ့်မယ်။

You'll need more panels.

ရုပ်ငြိမ်ကားချပ်တွေတော့ ခင်ဗျား ထပ်လိုလိမ့်ဦးမယ်။

More panels, please!

နောက်ထပ် ရုပ်ငြိမ်ကားချပ်တွေကို လုပ်ဗျာ...။

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

ကောင်းပြီ၊ ကားချပ်တိုင်းထဲမှာ အနည်းငယ် ကွဲပြားတဲ့ တစ်နေရာစီမှာ Andrew ရှိပါတယ်။

ဒီတော့ မတူတဲ့ အချိန်တွေမှာ Andrew ရှိနေတဲ့

So I can see each one records

where Andrew is at a different time.

မှတ်တမ်းတွေကို ကျုပ်တို့ မြင်တွေ့နိုင်ပါတယ်။

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

ကောင်းသားပဲဗျ။ ဒါပေမဲ့ ကားချပ်တွေကို အလွှာပေါင်း

what's going on if we could cut out

ရာချီ လွှာထုတ်လိုက်ပြီး

all the hundreds of panels and stack them up

ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်လို ဒါတွေကို

like a flip book.

ပြန်ထပ်လိုက်မယ်ဆိုရင် ကြည့်ဖို့ ပိုလွယ်သွားပါလိမ့်မယ်။

Right, now let's flip through the book

ဟုတ်ပြီ၊ စာအုပ်ကို အခု လိုက်လှန်ကြည့်ကြစို့

so that we can see one panel after another

ဒီလိုဆိုတော့ တစ်စက္ကန့်အတွင်းမှာ မြင်းကွင်း ၂၄ ချပ်ဟာ

getting through 24 in every second.

တစ်ခုပြီးတစ်ခု ဆက်တိုက် ပေါ်လာနေတာ တွေ့နိုင်တာပေါ့။

See! I told you it was an animation.

ဟေ့.. ဒါ ရုပ်ကြွကာတွန်းလို့ ကျုပ် ပြောတယ်နော်။

Now you can see me walking along.

ကျုပ်တစ်ယောက်တည်း လမ်းလျှောက်တာကို ခင်ဗျား အခု တွေ့နိုင်တယ်။

Drawing all those panels and putting them into a flip book

ဒီကားချပ်အားလုံး ပုံဆွဲပြီး ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်ထဲ ထည့်တာ

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

ကျုပ် ရွှေ့လျားနေတာကို မှတ်တမ်းတင်နည်း တစ်ခုပေါ့။

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

ဒါဟာ ရုပ်ငြိမ်တွေကို အသက်သွင်းနည်း၊ ရုပ်ရှင်လုပ်နည်းတွေပါ။

As it turns out, at my walking speed,

ကျုပ်လမ်းလျှောက်တဲ့ အလျင်ကို ပြောင်းလိုက်တဲ့အခါ

it takes two seconds to get past each fence post,

ခြံတိုင် တစ်တိုင်စီကို နှစ်စက္ကန့်နဲ့ ဖြတ်သွားမှာပါ။

and they're spaced four meters apart.

နောက်ပြီး တိုင်တွေကိုတော့ ကြားမှာ ၄ မီတာ ခြားထားပါတယ်။

So we can calculate my velocity --

ဒီတော့၊ ကျုပ်ရဲ့ အလျင်ကို တွက်နိုင်ပါတယ်။

how fast I'm moving through space - -

ကြားနေရာကို ကျုပ် ဖြတ်တာ ဘယ်လောက်မြန်လဲဆို--

is two meters per second.

တစ်စက္ကန့်ကို ၂ မီတာနှုန်းပါ။

But I could've worked that out from the panels

ကျုပ်တို့ ဒါကို ရုပ်ငြိမ်ကားချပ်တွေကနေ တွက်ထုတ်ပေမဲ့

without flipping through them.

ဒါတွေကို လှန်လှောနေစရာမလိုပါဘူး။

ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်ရဲ့ အစွန်းကနေ

From the edge of the flip book,

you can see all of the copies of the fence posts

ခြံတိုင်တွေရဲ့ ပုံပွား အစုံရယ်၊ Andrew ရဲ့ ပုံပွား အစုံရယ်၊

and all of the copies of Andrew

ပြီးတော့ သူက တစ်ပုံစီမှာ

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

နေရာနည်းနည်းစီ ကွဲသွားတာ ခင်ဗျား တွေ့နိုင်ပါတယ်။

Now we can predict everything that will happen to Andrew

အခု၊ Andrewရဲ့ ရွေ့လျားနှုန်းအပါအဝင် သူ့မှာ ဖြစ်လာမယ့်

when we flip through 24 pages every second,

အရာရာတိုင်းကို တစ်စက္ကန့်တိုင်း စာမျက်နှာ ၂၄ ခု

including his speed of motion,

လှန်ကြည့်ရုံနဲ့တင်

just by looking.

ကျုပ်တို့ ခန့်မှန်းနိုင်ပါပြီ။

No need to flip through at all.

လျှောက်လှန်ဖို့ လုံး၀ မလိုဘူးပေါ့။

ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်ရဲ့ အစွန်းကို

The edge of this flip book

is known as a space-time diagram

ဟင်းလင်းပြင်နဲ့ အချိန်တလျောက် Andrew ခရီးစဉ်ရဲ့

of Andrew's journey through, you guessed it,

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ကားချပ်လို့ ခေါ်တယ်ဆိုတာကို

space and time.

ဒါကို ခင်ဗျား ခန့်မှန်းမိခဲ့မှာပါ။

We call the line that represents Andrew's journey

Andrewရဲ့ ခရီးကို ကိုယ်စားပြုတဲ့ မျဉ်းကို ကျုပ်တို့က

his world line.

သူ့ရဲ့ world line လို့ခေါ်ပါတယ်။

If i jog instead of walking,

လမ်းလျှောက်တာအစား ကျုပ်က မှန်မှန် ပြေးရင်တော့

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

စက္ကန့်တိုင်း ခြံတစ်တိုင်ကို ဖြတ်သွား နိုင်ပါတယ်။

He's not very athletic.

သူက တကယ့် အားကစား သမားမှ မဟုတ်ဘဲ။

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

ဘာဖြစ်ဖြစ် ဒီ ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်ကို အစွန်းက ကျုပ်တို့ ကြည့်တဲ့အခါ

we can do the same analysis as before.

ရှေ့ကလိုပဲ တူညီတဲ့ သရုပ်ခွဲချက်ကို ကျုပ်တို့ လုပ်နိုင်ပါတယ်။

The world line for Andrew jogging

Andrew မှန်မှန်ပြေးနေတဲ့ world line က

is more tilted over

Andrew လမ်းလျှောက်နေတဲ့

than the world line for Andrew walking.

World line ထက် နည်းနည်းပို စောင်းပါတယ်။

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

သူ အရင်ထက် နှစ်ဆလောက်မြန်ကြောင်း ကားချပ်တွေကို

without flipping the panels.

လှန်မကြည့်ဘဲ ကျုပ်တို့ ပြောနိုင်ပါတယ်။

But here's the clever bit.

ဒါပေမဲ့၊ အဲ့ဒီမှာ ပါးနပ်ဖို့လိုတဲ့ ကိစ္စရှိပါတယ်။

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

ရူပဗေဒမှာ အရာ၀တ္ထုတွေကို အခြား ရူ့ထောင့်ကနေ အမြဲ ရှု့မြင်ဖို့ကောင်းပါတယ်။

After all, the laws of physics

ခြုံငုံကြည့်ပါက ရူပဗေဒ ဥပဒေသတွေဟာ

should be the same for everyone

အားလုံးအတွက် အတူတူပဲ ဖြစ်သင့်ပါတယ်

or no one will obey them.

{သို့မဟုတ် သူတို့ကို လိုက်နာသူ တစ်ဦးမှမရှိဘူး}

So let's rethink our cartoon

ဒီတော့ ကျုပ်တို့ရဲ့ ကာတွန်းနဲ့ မှန်မှန်ပြေးနေတဲ့ Andrewကို

and have the camera follow Andrew jogging along

ခြံတိုင်းတွေထံ ချဉ်းကပ်လာပြီး နောက်ဘက်ကို ဖြတ်တဲ့အထိ

as the fence posts approach and pass behind him.

သူ့နောက်ကို ကင်မရာက တောက်လျှောက် လိုက်တာတွေကို ပြန်စဉ်းစားကြည့်ပါ။

Still viewing it as a flip book of panels,

ရုပ်သေကားချပ်တွေကို ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်လို တွေ့ရသေးတော့

we don't need to redraw anything.

ကျုပ်တို့ ပြန်ဆွဲဖို့ ဘာမှ မလိုဘူးပေါ့။

We simply move all of the cutout frames slightly

Andrewရဲ့ တိမ်းစောင်းနေတဲ့ world line လုံး၀ တည့်မတ်သွားတဲ့အထိ

until Andrew's tilted world line

လွှာထားတဲ့ ဘောင်အားလုံးကို

becomes completely vertical.

ကျုပ်တို့က ခပ်ဖြည်းဖြည်း ရွှေ့ပေးလိုက်ရုံလေးပါပဲ။

To see why, let's flip it.

ဘာကြောင့်ဆိုတာ နားလည်ဖို့ ဒါကို လှန်ကြည့်ကြစို့။

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

ဟုတ်.. အခုက ရပ်နေတယ်၊ တစ်နေရာတည်းမှာ မှန်မှန်ပြေးရုံလေး

in the center of the panel.

မြင်းကွင်းကားချပ်ရဲ့ အလယ်ခေါင်က

ရုပ်ရှင်ပြတဲ့ စာအုပ်ရဲ့ အစွန်းမှာ

On the edge of the flip book,

my world line was going straight upwards.

ကျုပ်ရဲ့ world line က တည့်တည့်မတ်မတ် ဖြစ်သွားပါတယ်။

The fence posts are coming past me.

ခြံတိုင်တွေကတော့ ကျုပ်ကို ဖြတ်နေကြတယ်။

It's now their world lines that are tilted.

ဒါက.. အဲ့ဒါတွေရဲ့ တိမ်းစောင်းကုန်တဲ့ world line တွေပါ။

This rearrangement of the panels is known as a

မြင်းကွင်းကားချပ်တွေရဲ့ ဒီ ပြန်လည်စီစဉ်မှုကို

Galilean transformation,

Galilean transformation လို့ ခေါ်ပြီးတော့

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

အခြားတစ်ယောက်ရဲ့ ရှု့ထောင့်ကနေ၊ ဒါက ရူပဗေဒကို ကျုပ်တို့ သရုပ်ခွဲလို့ရပါတယ်။

In this case, mine.

ခုကိစ္စမှာ ကျုပ်အနေနဲ့

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

ခြုံကြည့်ရင် အခြားရှု့ထောင့်မှ အရာတွေကို အမြဲ ကြည့်ထိုက်ပါတယ်။

especially when the viewers are moving

အထူးအားဖြင့် ရှုမှတ်သူက မတူညီတဲ့

at different speeds.

အလျင်နဲ့ ရွေ့လျားနေတဲ့ အချိန်မှာပါ။

So long as the speeds aren't too high.

အလျင်က သိပ်မြင့်ပြီး မမြန်သေးတဲ့ အချိန် အထိပေါ့နော်..။

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

ခင်ဗျားက အလင်းအလျင်နဲ့ သွားနေတဲ့ အာကာသ ရောင်ခြည်တန်းဆိုတော့

our flip book of your point of view falls apart.

ခင်ဗျားရဲ့ ရှု့ထောင့်အရ ကျုပ်တို့ရဲ့ ရုပ်ရှင်ပြတဲ့စာအုပ်ဟာ တစစီဖြစ်သွားမှာပါပဲ။

To stop that from happening,

ဒါမျိုးမဖြစ်အောင် တားမြစ်ဖို့

we'll have to glue panels together.

မြင်ကွင်းကားချပ်တွေကို အတူတွဲကပ် ရပါလိမ့်မယ်။

Instead of a stack of separate panels,

လွှာထားတဲ့ ကားချပ်တွေကို အထပ်လိုက်ပေါ့။

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

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ရဲ့ ခိုင်မာတဲ့ အောက်ခံတစ်ခုတော့ ကျုပ်တို့ လိုပါတယ်။

which we'll come to in the next animation.

ဒါကို နောက်လာမယ့် Animation မှာ ပြသပေးကြပါ့မယ်။