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

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: Myo Aung

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

အလင်း၊ ထိုအရာက စကြ၀ဠာထဲမှာ အမြန်ဆုံး၊

but we can still measure its speed

ဒါပေမဲ့ ၎င်းရဲ့ အလျင်ကို တိုင်းနိုင်ပါသေးတယ်။

if we slow down the animation,

ကျုပ်တို့ ပုံရိပ်လှုပ်ရှားမှု နှေးထားရင်

we can analyze light's motion using

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ကားချပ်ကိုသုံးပြီး

a space-time diagram,

အလင်း ရွေ့လျားမှုကို သရုပ်ခွဲနိုင်မယ်။

which takes a flipbook of animation panels,

ဒါက ရုပ်ရှင်ပြသတဲ့ စာအုပ်ကိုယူပြီးတော့

and turns them on their side.

စာအုပ် ဘေးဘက်ကနေ ဒါတွေကို လှည့်လိုက်ပါ။

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

ဒီသင်ခန်းစာမှာ ဘယ်သူက၊ ဘယ်အချိန် တိုင်းတိုင်း တူညီတဲ့ အဖြေရတဲ့

အလင်းရဲ့ ရွေ့လျားမှု မြန်ပုံကို တစ်ခု တည်းသော လက်တွေ့ စမ်းသပ်မှုဆိုင်ရာ

that whenever anyone measures just how fast light moves,

they get the same answer:

အချက်အနေနဲ့ ဖြည့်စွက်မှာက..

299,792,458 meters every second,

စက္ကန့်တိုင်း ၂၉၉ ၇၉၂ ၄၅၈ မီတာပါ။

which means that when we draw light

ယင်းက.. ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ကားချပ်ပေါ် အလင်းကို

on our space-time diagram,

ကျုပ်တို့တွေ ဆွဲတဲ့အခါ

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

၎င်းရဲ့ world line ပေါ်တဲ့ ထောင့်ဟာ အမြဲတူနေကြောင်း ဆိုလိုပါတယ်။

But we saw previously that speed,

ဒါပေမဲ့ အလျင် သို့မဟုတ် ထပ်တူကျတဲ့ world line ရဲ့

or equivalently world line angles,

ထောင့်တွေဟာ တခြားသူတွေရဲ့ ရှု့ထောင့်ကနေ

change when we look at things from

အရာ၀တ္ထုတွေကို ကြည့်တဲ့အခါ ပြောင်းသွားကြောင်းကို

other people's perspective.

ကျုပ်တို့ ပထမပိုင်းထဲ တွေ့ခဲ့ပါတယ်။

To explore this contradiction,

ဒီ ဝိရောဓိကို စူးစမ်းလေ့လာဖို့ Tom ကို

let's see what happens if I start moving

လေဆာနဲ့ ထိုးရင်း.. ကျုပ် ရပ်နေရာကနေ

while I stand still and shine the laser at Tom.

စရွေ့ရင် ဘာဖြစ်မယ်ဆိုတာ ကြည့်ကြစို့။

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

တစ်က.. ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ကားချပ်ကို တည်ဆောက်ဖို့ လိုမယ်။

Yes, that means taking all of

ဟုတ်ကဲ့၊ ဒါက အချိန်မတူဘဲ

the different panels showing the different moments in time

ဖော်ပြထားတဲ့ ကွဲပြားတဲ့ မြင်ကွင်း အားလုံးကို ယူပြီး

and stacking them up.

ဒါတွေကို ထပ်ပစ်လိုက်တဲ့ သဘောပါ။

From the side, we see the world line

လေဆာအလင်းရဲ့ world line ကို မထွက်သွားခင်မှာ

of the laser light at its correct fixed angle,

၎င်းရဲ့ ပုံသေကားချပ် မှန်တဲ့ ထောင့်မှာရှိတာကို ဘေးဘက်ကနေ

just as before.

ကျုပ်တို့ တွေ့နိုင်တယ်။

So far, so good.

ခုထိတော့ ဟုတ်သားပဲ။

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

ဒါပေမဲ့ ဒီ ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ကားချပ်က Andrewရဲ့ ရှု့ထောင့်ပါ။

What does it look like to me?

ကျုပ်အနေနဲ့ဆို ဒါက ဘာပုံပေါ်မလဲ။

In the last lesson, we showed

နောက်ဆုံး သင်ခန်းစာမှာ ကျုပ်တို့ ဖော်ပြခဲ့တာက..

how to get Tom's perspective moving all the panels

Tom ရဲ့ world line က လုံး၀ မတ်လုနီးပါးမှာ သူရဲ့ ရှု့ထောင့်ကနေ

along a bit until his world line is completely vertical.

ရွေ့နေတဲ့ ကားချပ်အားလုံး ရနိုင်ပုံကို ဖော်ပြခဲ့ပါတယ်။

But look carefully at the light world line.

ဒါပေမဲ့ အလင်း world line ကို သေသေချာချာ ကြည့်ကြည့်ပါ။

The rearrangement of the panels

ကားချပ်တွေကို ပြန်စီစဉ်မှုအရ

means it's now tilted over too far.

အခု တိမ်းစောင်းမှုက အလွန်ကျယ်တဲ့ သဘောဖြစ်နေပါတယ်။

I'd measure light traveling faster than Andrew would.

အလင်းကို ကျုပ်အနေနဲ့ Andrew ထက် ပိုမြန်တယ်လို့ တိုင်းမိသွားပါမယ်။

But every experiment we've ever done,

ဒါပေမဲ့ လုပ်ဖူးတဲ့ စမ်းသပ်မှုတိုင်း ပြီးတော့

and we've tried very hard,

ကျုပ်တို့ ခက်ခက်ခဲခဲ အားထုတ်မှုက

says that everyone measures light to have a fixed speed.

အလင်းကို တိုင်းတဲ့သူတိုင်းက ပုံသေဖြစ်တဲ့ အလျင်သာရကြောင်း ဖော်ပြပါတယ်။

So let's start again.

ဒီတော့ ပြန်စလိုက်ကြစို့။

In the 1900s, a clever chap named Albert Einstein

၁၉၀၀ မှာ ပါးရည်နပ်ရည်ရှိတဲ့ Albert Einstein ဆိုတဲ့ လူငယ်တစ်ဦးက

worked out how to see things properly,

Tom ရဲ့ မြင်းကွင်းမှ အရာတွေကို ဘယ်နည်းနဲ့ မှန်မှန်ကန်ကန်

from Tom's point of view,

မြင်ရမယ်ဆိုတာ ဖော်ထုတ်ခဲ့ပါတယ်။

while still getting the speed of light right.

အလင်းအလျင်ကို အမှန်အတိုင်းထားပြီး

First, we need to glue together the separate panels

ပထမဦးစွာ ကျုပ်တို့အနေနဲ့ ခွဲထုတ်ထားတဲ့ ကားချပ်တွေကို တစ်ခုတည်းသော

into one solid block.

အရာအဖြစ် အတူတူစုပေါင်းပေးဖို့လိုပါတယ်။

ဒါက ကျုပ်တို့ရဲ့ ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ဖြစ်ပြီး

This gives us our space-time,

turning space and time into

ဟင်းလင်းပြင်နဲ့ အချိန်က ပြေပြစ်ပြီး တသားထဲဖြစ်တဲ့

one smooth, continuous material.

အရာတစ်ခုအဖြစ် ပြောင်းသွားပါပြီ။

And now, here is the trick.

အခု ဒီနေရာက လှည့်ကွက်ရှိတာပေါ့။

What you do is stretch your block of space-time

ခင်ဗျား လုပ်စရာက ခင်ဗျားရဲ့ ဟင်းလင်းပြင်-အချိန် ဘလောက်တုံးကို

along the light world line,

အလင်း world line တလျှောက် ဆွဲဆန့်ပါ။

then squash it by the same amount,

နောက်ပြီး ၎င်းကို အဲဒီ ပမာဏအတိုင်း ကျုံ့အောင်လုပ်ပါ။

but at right angles to the light world line,

ဒါပေမဲ့ အလင်း world line ကိုတော့ ထောင့်မှန်ကျပါစေနော်။

and abracadabra!

အ ချ လောင်း!

Tom's world line has gone vertical,

Tom ရဲ့ world line က မျဉ်းမတ်ဖြစ်သွားပြီ

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

ဒီတော့ ဒါက သူ့မြင်းကွင်းကနေ ကိုယ်စားပြုတဲ့ world line ပါ။

but most importantly,

ဒါပေမဲ့ အရေးအကြီးဆုံးက

the light world line has never changed its angle,

အလင်း world line ဟာ ထောင့် ဘယ်တော့မှ မပြောင်းပါဘူး။

and so light will be measured by Tom

အဲဒီတော့ သင့်တော်တဲ့ အလျင်နဲ့ သွားနေတဲ့ Tom က

going at the correct speed.

အလင်းကို တိုင်းတာနိုင်ပါလိမ့်မယ်။

This superb trick is known as

ဒီ ထိပ်တန်း လှည့်ကွက်ကို

a Lorentz transformation.

Lorentz transformation လို့ သိကြပါတယ်။

Yeah, more than a trick.

ဟေး.. လှည့်ကွက်ကတစ်ခု မကပါဘူး။

Slice up the space-time into

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ကို

ကားချပ် အသစ်တွေ အဖြစ်လွှာပြီး

new panels and you have

the physically correct animation.

ရုပ်ပိုင်းအရ မှန်တဲ့ လှုပ်ရှားမှု ပုံရိပ်ကို ခင်ဗျားရမှာပါ။

I'm stationary in the car,

ကျုပ်က ကားထဲ ငြိမ်နေတုန်း

everything else is coming past me

ကျန်တာတွေက ကျုပ်ကို ဖြတ်သွားပြီး

and the speed of light

အလင်းအလျင်ကို

works out to be that same fixed value

ကျုပ်တို့ သိထားတဲ့ တိုင်းတာမှုတိုင်းအတွက်

that we know everyone measures.

တူညီတဲ့ ပုံသေတန်ဖိုးအဖြစ် တွက်ထုတ်နိုင်တယ်။

On the other hand,

တဖက်မှာ..

something strange has happened.

တခုခု ထူးဆန်းသွားပါတယ်။

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

ခြံတိုင်တွေကို ခြားထားတာ ၁ မီတာ မကွာတော့လို့

and my mom will be worried

ကျုပ်အမေတော့ စိတ်ပူနေတော့မယ်။

that I look a bit thin.

နည်းနည်းလေး ကျဉ်းသွားပုံပဲ။

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

ဒါပေမဲ့ ဒါ မမျှတဘူးလေ။ ကျုပ် ကြည့်ရတာ ဘာကြောင့်မကျဉ်းတာလဲ။

I thought physics was supposed to be the same

ရူပဗေဒဟာ လူတိုင်းအတွက် အတူတူ ဖြစ်မယ်လို့

for everyone.

ကျုပ်တော့ ထင်တယ်။

Yes, no, it is, and you do.

ဟုတ်ပြီ၊ အာ.. မဟုတ်တာ၊ ခင်ဗျားလည်း အတူတူပါပဲ။

All that stretching and squashing

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ကို ဆွဲဆန့်တာနဲ့

of space-time has just muddled together

ချုံ့တာတွေက အတူတူ လုံးထွေးပြီး ရှိတာကို

what we used to think of separately

ကျုပ်တို့တွေ ခွဲပြီး စဉ်းစားလေ့ရှိတာက

as space and time.

ဟင်းလင်းပြင်နဲ့ အချိန် အဖြစ်ပေါ့။

This particular squashing effect

ဒီလိုမျိုး ကျုံ့ဝင်နေတဲ့ အကျိုးတရားကို

is known as Lorentz contraction.

Lorentz Contraction လို့ ခေါ်ပါတယ်။

ဟုတ်ပါပြီ.. ဒါပေမဲ့ ကျုပ်တော့ မကျဉ်းသေးသလိုပဲ။

Okay, but I still don't look thin.

No, yes, you do.

မဟုတ်တာ.. တကယ်က ကျဉ်းပါပြီ။

Now that we know better about space-time,

ကဲ.. ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ကို ကောင်းကောင်းသိပြီ၊

we should redraw

ဒီတော့ မြင်းကွင်းက ကျုပ်အနေနဲ့

what the scene looked like to me.

ဘာမြင်မှာကို ကျုပ်တို့ ပြန်ဆွဲသင့်တယ်။

To you, I appear Lorentz contracted.

ခင်ဗျားလိုပဲ.. ကျုပ်မှာ Lorentz ကျုံ့ဝင်မှု ပေါ်ပါတယ်။

Oh but to you, I appear Lorentz contracted.

အို.. ခင်ဗျားလိုပဲ ကျုပ်လည်း လောရင့်ကျုံ့ဝင်မှု ပေါ်တယ်။

Yes.

ဟုတ်တယ်။

Uh, well, at least it's fair.

အား.. ဒါဆို.. နောက်ဆုံးတော့ မျှတသွားပြီပေါ့။

And speaking of fairness,

မျှမျှတတ ပြောပါဗျာ၊

just as space gets muddled with time,

ဟင်းလင်းပြင်က အချိန်နဲ့ တွဲလုံးသွားသလို

time also gets muddled with space,

အချိန်ကလည်း ဟင်းလင်းပြင်နဲ့ တွဲလုံးသွားတယ်လို့ပေါ့။

in an effect known as time dilation.

ဒီ အကျိုးတရားကို Time Dilation၊ အချိန်နှေးကွေးမှု လို့ခေါ်တယ်

No, at everyday speeds,

အလျင်တိုင်းတော့ မဟုတ်ဘူးပေါ့။

such as Tom's car reaches,

ဥပမာ Tom ရဲ့ ကား သွားသလောက်မျိုးပေါ့။

actually all the effects are much, much smaller

တကယ်တော့ အကျိုးသက်ရောက်မှုတွေက ကျုပ်တို့ သရုပ်ဖော်တာတွေထက်

than we've illustrated them.

အလွန့်ကို အာနိသင် ပိုနည်းပါတယ်။

Oh, yet, careful experiments,

အိုး.. ဒါပေါ့.. လက်တွေ့ ဂရုပြု လုပ်ဆောင်ချက်တွေ။

for instance watching the behavior of tiny particles

ဥပမာ Large Hadron Collider စက်ကြီးမှာ ပတ်သွားတဲ့

whizzing around the Large Hadron Collider

အမှုန်ငယ်တွေရဲ့ အပြုအမှုကို စောင့်ကြည့်ရာက

confirmed that the effects are real.

ဒီအကျိုးတရား တကယ်ဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုခဲ့ပြီး

And now that space-time is

အခုတော့ ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ဟာ

an experimentally confirmed part of reality,

စမ်းသပ်လျက် အတည်ပြုနိုင်ခဲ့တဲ့ အရှိတရား တစ်ရပ်ဖြစ်လာပါပြီ။

we can get a bit more ambitious.

နည်းနည်းလောက်ထပ် တိုးပြီး မျှော်လင့်နိုင်တယ်။

What if we were to start playing

ဟင်းလင်းပြင်-အချိန်ဆိုတဲ့ အရာနဲ့

with the material of space-time itself?

ကျုပ်တို့ ကစားလိုက်ကြရင် ဘာတွေဖြစ်မလဲ

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

နောက်တစ်ပိုင်းမှာ ဒါနဲ့ ပတ်သတ်ပြီး ကျုပ်တို့ အဖြေကို ရှာကြတာပေါ့။