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

Основные принципы пространства-времени: Часть 3 — Эндрю Понтзен и Том Уинти

Переводчик: Nataliya Dmitrieva Редактор: Michael Orlov

Gravity. It controls the universe.

Гравитация. Она контролирует Вселенную.

Everything attracts everything else.

Всё притягивает друг друга.

Ouch!

Ой!

Including you.

Включая тебя.

Ow!

Ой!

In this final lesson,

В последнем уроке

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

мы узнаем, какое значение гравитация имеет для пространства-времени,

or rather what space-time means for gravity.

или какое значение пространство-время имеет для гравитации.

Until now, we've been dealing with things moving

До этого мы рассматривали предметы,

at constant speeds,

движущиеся с постоянной скоростью,

with straight world lines in space-time.

по прямым мировым линиям в пространстве-времени.

But once you add gravity,

Но стоит добавить гравитацию

if you measure a speed at one moment,

и измерить скорость в какой-либо момент,

then again a bit later,

а позже измерить снова,

the speed may have changed.

как скорость изменится.

In other words, as I discovered,

Другими словами, я обнаружил,

gravity causes acceleration,

что гравитация создаёт ускорение,

so we need the world line to look different

поэтому необходимы мировые линии, чтобы отличать

from one moment to the next.

один период времени от другого.

As we saw in the last lesson,

Как видно из последнего урока,

the correct way to tilt an object's world line

для правильного изменения наклона мировой линии объекта

is using a Lorentz transformation:

используют преобразования Лоренца:

Einstein's stretch and squash trick.

приём сжатия и растяжения Эйнштейна.

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

Чтобы наглядно показать, что гравитация делает с движениями Тома,

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

нужно создать целую кучу небольших кусочков пространства-времени,

each transformed by different amounts.

каждый из которых изменён на разную величину.

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

Вот моя мировая линия под разными углами.

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

Теперь мы готовы соединить всё вместе.

We assemble a cozy quilt of space-time

Мы создаём лоскутное полотно пространства-времени,

where world lines look curved.

где мировые линии выглядят изогнутыми.

Where the world lines join, the objects collide.

Объекты сталкиваются там, где мировые линии сходятся.

By making these connections between the patches,

За счёт соединения кусочков между собой

a curvature gets built into space-time itself.

в пространстве-времени появляется искривлённость.

But Einstein's true genius

Но истинный гений Эйнштейна

was to describe precisely how each patch

был в том, чтобы точно описать, как каждый кусочек

is stretched and squashed

растягивается и сжимается

according to nearby mass and energy.

в зависимости от находящейся рядом массы и энергии.

The mere presence of stuff curves the space-time,

Даже незначительное количество вещества искривляет пространство-время,

and curving space-time moves the stuff around.

и искривлённое пространство-время приводит в движение вещество.

This is gravity, according to Einstein.

Это гравитация согласно Эйнштейну.

Previously, Isaac Newton had explained gravity

Ранее Исаак Ньютон описал гравитацию,

using the ideas of force and acceleration,

используя понятия силы и ускорения

without any wibbily wobbly space-time,

без изменяющегося пространства-времени,

and that did pretty well.

и это работало.

But Einstein's theory does just slightly better

Но теория Эйнштейна подходит чуть лучше

at predicting, for example,

для расчёта, например,

the orbit of Mercury around the Sun,

орбиты Меркурия вокруг Солнца

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

или траектории преломления света массивными объектами.

More importantly, Einstein's theory predicts things

Более того, теория Эйнштейна описывает то,

that simply don't exist in older theories

что просто не существовало в ранних теориях,

where space, time and gravity were separate.

где пространство, время и гравитация были разделены.

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

Сшивка может оставить складки в материи пространства-времени.

These are called gravitational waves,

Это называется гравитационными волнами,

which should be detectable as tiny, repetitive,

определяемыми как мельчайшие, повторяющиеся,

subtle squashes and stretches in space.

едва заметные растяжения и сжатия в пространстве.

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

И мы разрабатываем эксперимент для их нахождения.

In the meantime, indirect evidence,

Однако непрямое свидетельство

most recently in the polarization patterns of light

в картине распределения поляризации света,

left over from the Big Bang,

оставленной Большим Взрывом,

strongly suggest that they are.

подтверждает их существование.

But despite Einstein's successes,

Не смотря на успехи Эйнштейна,

when too much stuff gets concentrated

когда сконцентрировано слишком много вещества

in too small a space,

в слишком маленьком пространстве,

like in a black hole,

как в чёрной дыре,

the curvature of space-time becomes so large,

искривление пространства-времени становиться настолько большим,

that his equations collapse.

что уравнение рушиться.

We need a new picture of space-time

Нам нужна новая картина пространства-времени,

that incorporates quantum mechanics

в которой применяется квантовая механика

to unlock the secret at the heart of black holes.

для раскрытия секрета, лежащего в сердце чёрной дыры.

Which means there's plenty more to be discovered

Таким образом, ещё многое предстоит узнать

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

о пространстве, времени и пространстве-времени в будущем.