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

Căn bản về không - thời gian: Phần 3 - Andrew Pontzen và Tom Whyntie

Translator: Thành Đào Công Reviewer: Nhu PHAM

Trọng lực điều khiển cả vũ trụ.

Gravity. It controls the universe.

Everything attracts everything else.

Mọi vật đều hấp dẫn lẫn nhau.

Ouch!

Ouch! Kể cả bạn nữa.

Including you.

Ow!

Oái!

Trong bài giảng cuối này,

In this final lesson,

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

ta sẽ tìm hiểu ý nghĩa của trọng lực đối với không - thời gian

or rather what space-time means for gravity.

hay đúng hơn là không - thời gian có ý nghĩa gì với trọng lực.

Cho đến giờ, chúng ta đã xem xét vật chuyển động

Until now, we've been dealing with things moving

at constant speeds,

với tốc độ không đổi,

theo trục thế giới thẳng, trong không - thời gian.

with straight world lines in space-time.

But once you add gravity,

Nhưng khi thêm trọng lực,

if you measure a speed at one moment,

nếu đo tốc độ tạ i một thời điểm,

then again a bit later,

sau đó, tiến hành đo lại,

the speed may have changed.

tốc độ có thể đã thay đổi.

Nói cách khác, như tôi đã khám phá ra

In other words, as I discovered,

gravity causes acceleration,

trọng lực gây ra gia tốc,

so we need the world line to look different

do đó, ta cần trục thế giới

để quan sát sự khác nhau từ thời điểm này đến khác.

from one moment to the next.

As we saw in the last lesson,

Như đã xem trong bài trước,

the correct way to tilt an object's world line

cách chính xác để "chỉnh" trục thế giới của một vật

là sử dụng phép biến đổi Lorentz:

is using a Lorentz transformation:

Einstein's stretch and squash trick.

thủ thuật giãn và nén của Einstein.

Vậy, để xe, trọng lực tác động thế nào tới chuyển động của Tom,

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

cần tạo ra nhiều miếng vá nhỏ của không - thời gian,

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

mỗi miếng có liều lượng khác nhau.

each transformed by different amounts.

Do đó, mỗi trục thế giới của tôi có góc nhìn khác nhau.

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

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

Ta đã sẵn sàng để vá tất cả lại với nhau rồi.

We assemble a cozy quilt of space-time

Chúng ta tạo một nhóm chồng chất không - thời gian

where world lines look curved.

nơi mà trục thế giới bị bẻ cong.

Where the world lines join, the objects collide.

Nơi trục thế giới giao nhau, vật thể va chạm nhau.

By making these connections between the patches,

Bằng cách kết nối những miếng vá,

a curvature gets built into space-time itself.

ta tạo thành một sự bẻ cong trong không - thời gian.

But Einstein's true genius

Nhưng Einstein thiên tài ở chỗ

was to describe precisely how each patch

ông đã mô tả chính xác làm thế nào

is stretched and squashed

mỗi miếng vá bị giãn và nén

according to nearby mass and energy.

dựa trên khối lượng và năng lượng lân cận.

Chỉ có sự hiện diện của khối lượng và năng lượng đó

The mere presence of stuff curves the space-time,

mới làm cong không - thời gian,

and curving space-time moves the stuff around.

và không - thời gian cong làm chúng chuyển động.

This is gravity, according to Einstein.

Theo Einstein, đó chính là trọng lực.

Previously, Isaac Newton had explained gravity

Trước đây, Isaac Newton đã giải thích trọng lực

using the ideas of force and acceleration,

bằng ý tưởng về lực và gia tốc,

mà không đụng tới không - thời gian,

without any wibbily wobbly space-time,

and that did pretty well.

giải thích khá tốt.

But Einstein's theory does just slightly better

Nhưng lý thuyết của Einstein làm tốt hơn một chút

at predicting, for example,

ở việc dự đoán, ví dụ:

the orbit of Mercury around the Sun,

quỹ đạo của Thủy Tinh quanh Mặt Trời,

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

hay cách tia sáng bị vật thể đồ sộ làm lệch quỹ đạo.

More importantly, Einstein's theory predicts things

Quan trọng hơn, lý thuyết của Einstein dự đoán những điều

that simply don't exist in older theories

không tồn tại trong lý thuyết cũ

where space, time and gravity were separate.

nơi mà không gian, thời gian và trọng lực là tách biệt.

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

Việc vá (kết nối) đó để lại nếp nhăn trên vật chất không - thời gian,

These are called gravitational waves,

được gọi là những sóng hấp dẫn,

which should be detectable as tiny, repetitive,

có thể được phát hiện

bằng những co giãn nhỏ, lặp đi lặp lại, khó nắm bắt trong không gian.

subtle squashes and stretches in space.

Thế nên, ta làm thí nghiệm để kiểm chứng sự tồn tại của chúng.

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

In the meantime, indirect evidence,

Bằng chứng gián tiếp,

most recently in the polarization patterns of light

gần đây nhất là các mẫu phân cực của ánh sáng,

left over from the Big Bang,

được lưu lại từ vụ nổ Big Bang,

strongly suggest that they are.

khẳng định mạnh mẽ sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Nhưng bỏ qua thành công của Einstein,

But despite Einstein's successes,

khi quá nhiều thứ tập trung lại

when too much stuff gets concentrated

in too small a space,

trong không gian quá nhỏ,

like in a black hole,

một lỗ đen chẳng hạn,

the curvature of space-time becomes so large,

sự bẻ cong không - thời gian sẽ trở nên quá lớn,

that his equations collapse.

đến nỗi làm phương trình của ông sụp đổ.

Cần một bức tranh mới về không - thời gian

We need a new picture of space-time

với sự hợp tác cùng cơ học lượng tử

that incorporates quantum mechanics

to unlock the secret at the heart of black holes.

để giải mã bí mật ở trung tâm lỗ đen.

Điều đó nghĩa là còn rất nhiều thứ cần được khám phá

Which means there's plenty more to be discovered

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

về không gian, thời gian và không - thời gian trong tương lai.