Тканина простора-времена концептуални је модел који спаја три димензије простора са четвртом димензијом времена. Према најбољим тренутним физичким теоријама, простор-време објашњава необичне релативистичке ефекте који настају услед путовања брзином светлости као и кретања масивних објеката у свемиру.
Ко је открио простор-време?
Познати физичар Алберт Ајнштајн помогао је да се развије идеја о простору-времену као делу његове теорије релативности. Пре његовог пионирског рада, научници су имали две одвојене теорије за објашњење физичких појава: Исакови Њутонови закони физике описали су кретање масивних објеката, док су електромагнетни модели Јамеса Цлерка Маквелла објаснили својства светлости, преноси НАСА.
Али експерименти спроведени крајем 19. века сугерисали су да у светлости постоји нешто посебно. Мерења су показала да светлост увек путује истом брзином, без обзира на све. А 1898. француски физичар и математичар Хенри Поинцаре нагађао је да би брзина светлости могла бити ненадмашна граница. Отприлике у исто вријеме, други истраживачи су разматрали могућност да се предмети мењају у величини и маси, у зависности од њихове брзине.
Аинстеин је све те идеје објединио у својој теорији посебне релативности из 1905. године, која је постулирала да је брзина светлости константна. Да би ово било истина, простор и време су морали да се споје у један јединствени оквир који је заверавао да брзина светлости остане иста за све посматраче.
Особа која има брзу ракету одмериће време да се креће спорије, а дужина предмета да буде краћа у поређењу са особом која путује много споријом брзином. То је зато што су простор и време релативни - зависе од посматрачке брзине. Али брзина светлости је фундаменталнија од било које од њих.
Закључак да је простор-време једна тканина није оно што је Ајнштајн постигао сам. Та идеја потекла је од немачког математичара Хермана Минковског, који је у колоквијуму из 1908. рекао: „Сада је простор сам по себи, а време само по себи, осуђени на то да нестане у пукој сенци, а само ће својеврсно сједињење њих двоје сачувати независну стварност . "
Простор-време које је описао још је познато као Минковски простор-време и служи као позадина израчуна и у релативности и у теорији квантног поља. Потоњи описује динамику субатомских честица као поља, према астрофизичару и научни писац Етхан Сиегел.
Како функционира простор-време
У данашње време, када људи говоре о простору-времену, то често описују као налик листићу гуме. Ово такође долази од Ајнштајна, који је схватио док је развијао своју теорију опште релативности да сила гравитације настаје услед кривина у ткиву простора-времена.
Масивни предмети - попут Земље, Сунца или ви - стварају дисторзије у простор-времену због којих се савијају. Ове криве заузврат, ограничавају начине на које се креће све у универзуму, јер предмети морају следити стазе дуж ове искривљене закривљености. Кретање усљед гравитације заправо је кретање дуж завоја простора-времена.
НАСА-ина мисија под називом Гравити Пробе Б (ГП-Б) измерила је облик просторно-временског вртлога око Земље у 2011. години и открила да се она у потпуности подудара са Аинстеиновим предвиђањима.
Али већини тога остаје тешко да већина људи замота око себе. Иако можемо да разговарамо о простору-времену као да је сличан лиму гуме, аналогија се на крају распада. Гумени лим је дводимензионалан, док је простор-време четверодимензионално. Лист не представља само основе у простору, већ и време у времену. Комплексне једначине које се користе за све ово тешко су чак и с физичарима да раде.
"Еинстеин је направио прелепу машину, али није нам тачно оставио кориснички приручник", написао је астрофизичар Паул Суттер за сестрину страницу Ливе Сциенце, Спаце.цом. "Само да одведу ствар кући, општа релативност је толико сложена да када неко открије решење једначина, добије решење названо по њима и сами по себи постану полу-легендарни."
Шта научници још увек не знају
Упркос својој замршености, релативност остаје најбољи начин за обрачун физичких појава о којима знамо. Ипак, научници знају да су њихови модели непотпуни јер релативност још увек није у потпуности усклађена са квантном механиком, што објашњава својства субатомских честица са екстремном прецизношћу, али не укључује силу гравитације.
Квантна механика почива на чињеници да су ситни комадићи који чине свемир дискретни или квантизирани. Дакле, фотони, честице које чине светлост, су попут малих комада светлости који се налазе у различитим паковањима.
Неки теоретичари нагађају да можда и простор-време такође долази у ове квантизоване делове, помажући у премоштавању релативности и квантне механике. Истраживачи Европске свемирске агенције предложили су међународну мисију Гамма-Астрономи Лабораторија за квантно истраживање свемира-времена (ГраилКуест), која би летела око наше планете и вршила ултра-тачна мерења удаљених, снажних експлозија названих гама-рафалима који може открити блиску природу простора-времена.
Таква мисија се неће покренути најмање деценију и по, али ако се то догоди, можда би помогла у решавању неких од највећих мистерија које остају у физици.
