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

Translator: Pakawat Wongwaiyut Reviewer: Rawee Ma

Gravity. It controls the universe.

แรงโน้มถ่วง มันควบคุมจักรวาล

Everything attracts everything else.

ทุกๆสิ่งต่างดึงดูดซึ่งกันและกัน

Ouch!

อ๊าว!

Including you.

รวมถึงคุณด้วย

Ow!

โอ้ว!

In this final lesson,

ในบทเรียนสุดท้ายนี้

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

เรามาสำรวจว่าแรงโน้มถ่วง มีผลอย่างไรต่อกาล-อวกาศ

or rather what space-time means for gravity.

หรือ กาล-อวกาศมีผลอย่างไรกับแรงโน้มถ่วง

Until now, we've been dealing with things moving

ในตอนนี้เราได้จัดการกับสิ่งที่เคลื่อนไหว

at constant speeds,

ด้วยความเร็วคงที่

with straight world lines in space-time.

ด้วยเส้นโลกที่ตรงในกาล-อวกาศ

But once you add gravity,

แต่ เมื่อคุณได้เพิ่มแรงโน้มถ่วงเข้าไป

if you measure a speed at one moment,

จากนั้นเริ่มคำนวนความเร็วที่ช่วงๆหนึ่ง

then again a bit later,

แล้วทำซ้ำอีกครั้งในตอนถัดมา

the speed may have changed.

ความเร็วนั้นจะเปลี่ยนไป

In other words, as I discovered,

จะพูดอีกแบบ จากที่ผมค้นพบ

gravity causes acceleration,

แรงโน้มถ่วงมีผลต่ออัตราเร่ง

so we need the world line to look different

นั่นคือเราต้องการเส้นโลกที่ดูต่างออกไป

from one moment to the next.

จากช่วงๆหนึ่งสู่ช่วงต่อไป

As we saw in the last lesson,

เหมือนกับที่เราเห็น ในบทเรียนที่แล้ว

the correct way to tilt an object's world line

วิธีที่ถูกต้องที่จะเอียงเส้นโลกของวัตถุ

is using a Lorentz transformation:

คือใช้วิธีการแปลงแบบลอเรนซ์

Einstein's stretch and squash trick.

เทคนิคการยืดและบีบของไอน์ไสตน์

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

ดังนั้นการหาว่าแรงโน้มถ่วง ทำอะไรกับการเคลื่อนไหวของทอม

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

เราต้องสร้างชิ้นส่วนเล็กๆของกาล-อวกาศ

each transformed by different amounts.

ที่ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปทีละส่วน

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

เป็นสาเหตุว่าทำไมเส้นโลกของผม แต่ละอันมุมจึงต่างกัน

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

ตอนนี้ เราก็พร้อมที่จะเย็บมันเข้าด้วยกัน

We assemble a cozy quilt of space-time

เรารวมผ้าอันอ่อนนุ่มของกาลอวกาศ

where world lines look curved.

ที่ซึ่งเส้นโลกมันดูโค้ง

Where the world lines join, the objects collide.

ณ ที่เส้นโลกมาบรรจบกัน วัตถุจะรวมกัน

By making these connections between the patches,

โดยสร้างการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วน

a curvature gets built into space-time itself.

การโค้งนี้มันได้สร้างกาล-อวกาศด้วยตัวมันเอง

But Einstein's true genius

แต่ไอน์สไตน์ นั้นสุดแสนฉลาด

was to describe precisely how each patch

ได้อธิบายได้อย่างถูกต้องว่า การประติดประต่อนี้

is stretched and squashed

เป็นการยืดออกและบีบอัด

according to nearby mass and energy.

ขึ่นอยู่กับมวลและพลังงานที่อยู่ใกล้ๆ

The mere presence of stuff curves the space-time,

การดำรงอยู่เพียงเล็กน้อยของวัตถุ ได้ไปโค้งกาล-อวกาศ

and curving space-time moves the stuff around.

และการโค้งของกาลอวกาศนั้น ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปรอบๆได้

This is gravity, according to Einstein.

นี้คือแรงโน้มถ่วง ที่เห็นพ้องโดยไอน์สไตน์

Previously, Isaac Newton had explained gravity

ก่อนหน้านี้ ไอแซค นิวตัน ได้อธิบายแรงโน้มถ่วง

using the ideas of force and acceleration,

โดยใช้แนวคิดของแรงและความเร่ง

without any wibbily wobbly space-time,

โดยไม่ได้ไปยุ่มย่ามกับกาล-อวกาศ

and that did pretty well.

ซึ่งมันก็ไม่เลว

But Einstein's theory does just slightly better

แต่ทฤษฏีของไอน์สไตน์ นั้นแค่ดีกว่าเล็กน้อย

at predicting, for example,

ในเรื่องการคาดการ ยกตัวอย่างเช่น

the orbit of Mercury around the Sun,

วงโครจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์

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

หรือ ระยะที่แสงจะหักเหโดย วัตถุที่มีความหนาเน่นสูง

More importantly, Einstein's theory predicts things

ที่สำคัญกว่านั้น ทฤษฏีของไอน์สไตน์ ทำนายสิ่ง

that simply don't exist in older theories

ที่ไม่เคยค้นพบในทฤษฏีเก่าๆ

where space, time and gravity were separate.

ที่ซึ่ง อวกาศ เวลา และแรงโน้มถ่วง แบ่งแยกกัน

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

การเย็บติดกันอาจจะทิ้งรอยปรุ เอาไว้บนกาล-อวกาศ

These are called gravitational waves,

ซึ่งเราเรียกมันว่าคลื่นแรงโน้มถ่วง

which should be detectable as tiny, repetitive,

มันสามารถตรวจพบได้ไม่มาก มีอยู่ซ้ำๆ

subtle squashes and stretches in space.

เล็กน้อยตามจุดยืดและบีบตัวในอวกาศ

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

เราจึงสร้างการทดลอง พิสูจน์การมีอยู่ของสิ่งนี้

In the meantime, indirect evidence,

ในเวลาเดียวกันก็หาหลักฐาน

most recently in the polarization patterns of light

ของแสงในรูปแบบโพลาไรเซชั่น

left over from the Big Bang,

ที่ตกค้างมาจากบิกแบง

strongly suggest that they are.

ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาการ

But despite Einstein's successes,

แต่แม้ไอน์สไตน์ จะก้าวหน้าไปมาก

when too much stuff gets concentrated

แต่เมื่อวัตถุหนาแน่นมากเกินไป

in too small a space,

ในพิ้นที่ขนาดเล็กมากๆ

like in a black hole,

เหมือนอย่างหลุมดำ

the curvature of space-time becomes so large,

การบิดงอของกาล-อวกาศจะใหญ่มาก

that his equations collapse.

ทำให้สมการของเขาใช้ไม่ได้

We need a new picture of space-time

เราจึงต้องการภาพใหม่ของกาล-อวกาศ

that incorporates quantum mechanics

ซึ่งมันจะรวมกับกลศาสตร์ควอนตัม

to unlock the secret at the heart of black holes.

เพื่อไขความลับในใจกลางของหลุมดำ

Which means there's plenty more to be discovered

มันหมายถึงเราจะมีสิ่งให้ค้นพบอีกมากมาย

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

เกี่ยวกับ อวกาศ เวลา และกาล-อวกาศ ในอนาคต