โรงเรียนกะปง

หมู่ที่ 1 บ้านท่านา ตำบลท่านา อำเภอกะปง จังหวัดพังงา 82170

กลไกเวลา ทฤษฎีกลไกเวลาอัลเบิร์ตและการเคลื่อนที่ดาวเคราะห์ในอวกาศ

กลไกเวลา

กลไกเวลา สงสัยว่าคุณเคยคิดเกี่ยวกับคำถามดังกล่าวหรือไม่ เวลามีอยู่จริงในชีวิตของเราหรือไม่ แม้ว่าทุกคนจะรีบวิ่งไปรอบๆ เป็นไปได้ไหมว่ามันจะเป็นภาพลวงตาที่เกิดจากการทำงานของความทรงจำของมนุษย์ ดูการค้นพบล่าสุดของนักวิทยาศาสตร์ และฟื้นฟูความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับเวลา

ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เวลาคือการดำรงอยู่สัมพัทธ์ กล่าวคือ เวลาจะเปลี่ยนแปลงเนื่องจากสถานการณ์เคลื่อนที่สัมพัทธ์และตำแหน่งการสังเกตของผู้สังเกต ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ เมื่อผู้สังเกตคนหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน เมื่อเทียบกับผู้สังเกตอีกคนหนึ่ง เวลาจะเปลี่ยนไปสำหรับผู้สังเกตทั้ง 2 คน

การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่า ผลการขยาย กลไกเวลา สมมติว่ามีฝาแฝดคนหนึ่งนั่งนิ่งบนพื้นโลก และอีกคนอยู่บนอวกาศในยานอวกาศ และยานอวกาศกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1 ต่อ 2 เท่าของความเร็วแสง จากมุมมองของแฝดบนยานอวกาศ น้องสาวของเธอจะมีเวลาช้าลง ดังนั้น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ ทั้งพื้นที่และเวลาจะเปลี่ยนไปเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงที่อยู่นิ่ง

เมื่อแฝดยานอวกาศกลับมายังโลก เธอจะพบว่าน้องสาวของเธอแก่ลง ในขณะที่ตัวเธอเองก็ดูไม่เปลี่ยนแปลง นี่เป็นเพราะแฝดบนยานอวกาศมีเวลาน้อยกว่าแฝดบนโลก เนื่องจากวัตถุมีความเร็วมากกว่า ผลของการขยายเวลาจึงยิ่งแข็งแกร่ง ซึ่งหมายความว่า หากมีผู้สังเกตการณ์ 2 คน คนหนึ่งอยู่นิ่งเมื่อเทียบกับอีกคนหนึ่ง ผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเคลื่อนที่จะได้รับประสบการณ์เป็นระยะเวลานานขึ้น

ผลกระทบนี้เด่นชัดเป็นพิเศษในระหว่างการบินในอวกาศด้วยความเร็วสูง เนื่องจากความแปรปรวนของความเร็วแสงคงที่ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ สตีเฟน ฮอว์กิงเสนอว่าเวลาของจักรวาลมีจุดเริ่มต้นโดยเริ่มจากบิกแบง ทฤษฎีบิกแบงเป็นรากฐานของจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ และความต่อเนื่องของความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม

แบบจำลองบิกแบงเชื่อว่า ณ เวลาที่กำเนิดเอกภพนั้นเป็นจุดเล็กๆ และหนาแน่นมาก สสารและพลังงานทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ที่จุดนี้ จากนั้นจึงเกิดการระเบิดขึ้น ณ ที่แห่งนี้ ซึ่งทำให้เกิดการขยายตัวของเอกภพในอวกาศและเวลา ซึ่งดำเนินมาจนถึงทุกวันนี้ ทฤษฎีการระเบิดและการขยายตัวเริ่มต้นนี้ อธิบายการแผ่รังสีพื้นหลังของจักรวาลที่สังเกตได้

กลไกเวลา

การกระจายของสสารและพลังงานในจักรวาล เช่น สสารมืดและพลังงานมืด ดังนั้น ในทฤษฎีบิกแบง จึงเชื่อว่าเวลาเริ่มต้นของเอกภพอยู่ที่ขณะกำเนิดเอกภพ แม้ว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อขัดเกลาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเอกภพ แต่นักจักรวาลวิทยาและนักฟิสิกส์สมัยใหม่เกือบทั้งหมดเห็นด้วยกับทฤษฎีบิกแบง และใช้ทฤษฎีนี้เป็นพื้นฐานในการศึกษาวิวัฒนาการของเอกภพ

แล้วก่อนเกิดบิกแบงเป็นอย่างไร สตีเฟน ฮอว์กิงเชื่อว่าไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับครั้งก่อน เราไม่จำเป็นและไม่มีค่าที่จะพูดคุย ดังนั้น เวลาจึงเป็นเพียงภาพลวงตาของความทรงจำของมนุษย์ ซึ่งเป็นมาตราส่วนสัมพัทธ์ที่ใช้วัดการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆ ในบรรดาแนวคิดต่างๆ นั้น เวลามีอยู่ในรูปแบบต่างๆ กัน

ตัวอย่างเช่น ปริภูมิมิติที่เสนอโดยทฤษฎีสตริง ได้ยกระดับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเวลาขึ้นอีกระดับหนึ่ง เวลาในปริภูมิมิติเป็นแนวคิดที่ซับซ้อน ซึ่งต้องการความรู้พื้นฐานบางอย่างเพื่อทำความเข้าใจอย่างถ่องแท้ และวันนี้เป็นเพียงภาพรวมคร่าวๆ ของมัน ในวิชาฟิสิกส์ เรามักจะใช้แนวคิดเรื่องกาล-อวกาศ 4 มิติเพื่ออธิบายเวลาประเภทนี้

แนวคิดนี้หมายความว่า เราไม่เพียงแค่ใช้ 3 มิติเพื่ออธิบายอวกาศอีกต่อไป แต่เพิ่มมิติเวลาเพิ่มเติม สิ่งนี้มาจากมุมมองที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์หยิบยกขึ้นมา ซึ่งเชื่อว่าเวลาและอวกาศนั้นพึ่งพาซึ่งกันและกัน และกาล-อวกาศ 4 มิติจำเป็นต้องใช้เมื่ออธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพ ในวิชาฟิสิกส์ พิกัดของกาลอวกาศ 4 มิติคือ x y z t โดยที่ t แทนเวลา

ระบบพิกัดนี้เรียกว่า ปริภูมิ-เวลาแบบมินคอฟสกี และเราใช้มันเพื่ออธิบายตำแหน่งของวัตถุในอวกาศและเวลา ตำแหน่งของแต่ละวัตถุในอวกาศ-เวลา 4 มิติเรียกว่า เหตุการณ์ เวลาในสเปซ 5 มิตินั้นซับซ้อนกว่า และประกอบด้วยเซตที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสิ่งเดียวกันในสภาวะการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกัน

หากชีวิตของคนหนึ่งคนคือแกนเวลา ในพื้นที่ 5 มิติจะมีแกนเวลาทั้งหมดที่บุคคลนี้อาจประสบกับความเป็นไปได้ทั้งหมดในชีวิตของเขา อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเวลาไม่ได้มีอยู่เหมือนกันกับมิติอวกาศในปริภูมิมิติ ทฤษฎีสัมพัทธภาพบอกเราว่า เวลาและพื้นที่มีปฏิสัมพันธ์กันหมายความว่าปัจจัยต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่และแรงโน้มถ่วงทำให้เวลาเปลี่ยนแปลง

ดังนั้น เวลาในอวกาศมิติจึงซับซ้อนกว่าที่ทุกคนคิด ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับอวกาศเท่านั้น แต่ยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่และแรงโน้มถ่วง แม้ว่าเวลาจะเป็นเพียงแนวคิดสัมพัทธ์ แต่จริงๆ แล้วเกี่ยวข้องกับหลายสิ่งที่เราคุ้นเคย เช่น แรงโน้มถ่วง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สสารสร้างแรงโน้มถ่วงโดยการดัดกาลอวกาศ และความโค้งของกาลอวกาศทำให้เวลาเปลี่ยนตามไปด้วย

ในสนามโน้มถ่วงที่รุนแรง วิถีการเคลื่อนที่และการหน่วงเวลาของวัตถุจะเปลี่ยนไปอย่างมาก และปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความโค้งของกาลอวกาศ พูดง่ายๆ ก็คือ สนามโน้มถ่วงส่งผลต่อความโค้งของกาลอวกาศ และความโค้งของกาลอวกาศก็ส่งผลต่อสนามโน้มถ่วงด้วย ปัจจุบัน หลุมดำเป็นวัตถุแรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังที่สุดในจักรวาลที่มนุษย์รู้จัก

ความโค้งของกาล-อวกาศที่เกิดจากพวกมัน ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่แสงจะหนีออกจากพวกมัน เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงเวลาจะช้ามาก จนคนธรรมดาไม่สามารถจินตนาการได้ ดังนั้น สำหรับผู้สังเกตการณ์ภายในหลุมดำ เวลาแตกต่างจากส่วนอื่นๆ ของเอกภพดูเหมือนว่าจะถูกแช่แข็ง

บทความที่น่าสนใจ : อักษรลึกลับ การค้นพบอักษรลึกลับในหนังสือหญิงสาวโดยไม่มีตัวหนังสือ

บทความล่าสุด