String Theory Vereinheitlicht Raum und Zeit

Einsteinsche Spezielle Relativitätstheorie hat weitreichende Folgen hatte, aber es hat offen gelassen, bestimmte Fragen, die String-Theorie zu beantworten will. Es ist unser Verständnis von Zeit und Raum verändert wird. Es bietet einen theoretischen Rahmen, der uns sagt, wie die Schwerkraft,

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Einsteinsche Spezielle Relativitätstheorie schuf eine grundlegende Verbindung zwischen Raum und Zeit. Das Universum kann als mit drei Raumdimensionen betrachtet werden - nach oben / unten, links / rechts, vorwärts / rückwärts - und eine Zeitdimension. Dieses 4-dimensionalen Raum wird als der Raum-Zeit-Kontinuum.

Wenn Sie schnell genug durch den Raum bewegen, die Beobachtungen, die Sie über Raum und Zeit machen unterscheiden sich etwas von den Beobachtungen, dass auch andere Menschen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, machen.

Die String-Theorie führt viele weitere Raumdimensionen, so zu erfassen, wie die Dimensionen in der Relativitäts Arbeit ist ein entscheidender Ausgangspunkt einige der verwirrenden Aspekte der Stringtheorie zu verstehen.

Im Anschluss an die hüpfenden Lichtstrahl

Der Grund für diesen Raum-Zeit-Link kommt von den Prinzipien der Relativität der Anwendung und die Geschwindigkeit des Lichts sehr sorgfältig. Die Lichtgeschwindigkeit ist die Strecke, die Licht Reisen geteilt durch die Zeit es, diesen Weg zu reisen nimmt, und (nach Einstein zweite Prinzip) alle Beobachter müssen auf dieser Geschwindigkeit zustimmen.

Manchmal, nicht einverstanden sind allerdings verschiedene Beobachter auf der Strecke ein Lichtstrahl gelegt hat, je nachdem, wie sie durch den Raum in Bewegung sind. Dies bedeutet, dass die gleiche Geschwindigkeit jene Beobachter zu bekommen müssen nicht zustimmen über die Zeit bewegt sich der Lichtstrahl die gegebene Entfernung.

Sie können das Gedankenexperiment diese für sich selbst Bild in dieser Figur dargestellt durch das Verständnis. Stellen Sie sich vor, dass Sie auf einem Raumschiff sind und hält einen Laser, so dass es einen Lichtstrahl schießt direkt nach oben, fällt auf einen Spiegel, den Sie an der Decke platziert haben. Der Lichtstrahl kommt dann wieder nach unten und trifft auf einen Detektor.

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Jedoch wird das Raumschiff mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Hälfte der Lichtgeschwindigkeit (0,5c, als Physiker es schreiben würde). Nach Einstein macht dies keinen Unterschied zu Ihnen - nicht einmal sagen können, dass Sie sich bewegen. wenn Astronaut Bernstein auf Sie jedoch Spionage waren, wie im unteren Teil der Figur, wäre es eine andere Geschichte sein.

Bernstein würde Ihr Lichtstrahl Reise nach oben entlang einer diagonalen Weg sehen, den Spiegel schlagen, und dann entlang einer diagonalen Bahn reisen nach unten vor den Detektor fällt. Mit anderen Worten, würden Sie und Bernstein zu sehen anders Wege für das Licht und, noch wichtiger, sind die Pfade auch nicht die gleiche Länge.

Dies bedeutet, dass die Zeit der Strahl von dem Laser auf die Spiegel an den Detektor zu gehen nimmt auch anders sein muss, damit Sie und Bernstein, so dass Sie sowohl auf der Lichtgeschwindigkeit zustimmen.

Dieses Phänomen ist bekannt als Zeitdilatation, wo die Zeit auf einem Schiff erscheint bewegt sich sehr schnell langsamer passieren als auf der Erde. In gewisser Weise ist dieser Aspekt der Relativität kann verwendet werden, eine Zeitreise zu ermöglichen. Tatsächlich erlaubt es die einzige Form der Zeitreise, die Wissenschaftler sicher wissen, physikalisch möglich ist.

So seltsam es scheint, in diesem Beispiel (und viele andere) zeigt, dass in Einsteinsche Relativitätstheorie, Raum und Zeit miteinander eng verbunden. Wenn Sie Lorentz-Transformation Gleichungen anwenden, arbeiten sie aus, so dass die Lichtgeschwindigkeit für beide Beobachter vollkommen konsistent ist.

Dieses seltsame Verhalten von Raum und Zeit ist nur offensichtlich, wenn Sie auf die Geschwindigkeit von Licht in der Nähe unterwegs sind, so hatte niemand beobachtet, vor. Experimente seit Einstein Entdeckung durchgeführt haben bestätigt, dass es wahr ist - Zeit und Raum anders, die Art und Weise genau beschrieben Einstein wahrgenommen werden, für Gegenstände in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Aufbau der Raum-Zeit-Kontinuum

Einstein Arbeit hatte die Verbindung zwischen Raum und Zeit gezeigt. Tatsächlich erlaubt seine spezielle Relativitätstheorie das Universum als ein 4-dimensionalen Modell gezeigt werden - drei Raumdimensionen und einer Zeitdimension. In diesem Modell, jeden Weg durch das Universum des Objekts kann durch seine beschrieben World durch die vier Dimensionen.

Eines der Elemente dieser Arbeit ist die Minkowski (ein alter Professor von Einstein) Diagramm, das den Pfad eines Objekts durch die Raumzeit zeigt. Es zeigt ein Objekt in einem Graphen, in dem eine Achse Raum (alle drei Dimensionen als eine Dimension der Einfachheit halber behandelt werden) und die andere Achse die Zeit ist.

Wenn ein Objekt durch das Universum bewegt, stellt seine Abfolge von Positionen eine Linie oder Kurve in der Grafik, je nachdem, wie es läuft. Dieser Pfad wird das Objekt des gerufenen World wie in der Figur gezeigt. In der Stringtheorie, wird die Idee einer Weltlinie erweitert, um die Bewegung der Saiten zu schließen, in Objekte genannt worldsheets.

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