Четырехмерное пространство-время и теория относительности объяснены просто и наглядно

Чтобы глубже изучить подобные темы, перейдите по ссылке:
— регистрация бесплатная! Первые 200 человек получат скидку 20% на годовую подписку. Приятного чтения! Видеоролики с фоновыми материалами: Специальная теория относительности:    • Special Relativity simplified using no mat...   Общая теория относительности:    • General Relativity Explained simply & visu...   Максвелл и скорость света:    • Why is the speed of light what it is? Maxw...   Почему c не бесконечна?:    • Why isn't the speed of light infinite? Wha...   Художник недели: Николас Антви (BMI), «Mysterious Synth Drum Beat» 0:00 — Почему время — это измерение 1:43 — Скорость света была проблемой 3:54 — Как Эйнштейн решил проблему 4:54 — Геометрия Минковского 6:59 — Что такое мировые линии 7:30 — Что такое световой конус 9:19 — Почему одновременность — это относительность 10:51 — Как Теория относительности влияет на световые конусы 13:09 — Тема будущего видео 13:35 — Курс в Brilliant для дальнейшего изучения Краткое содержание: Как визуализировать четырёхмерное пространство-время Минковского и теорию относительности с помощью световых конусов и мировых линий. Это три пространственных измерения и одно временное во Вселенной. Используя эти 4 координаты, можно встретиться с кем угодно в любой точке Вселенной. Фактически, эти 4 измерения могут описать любое событие во Вселенной. Но как возникла идея времени как измерения? Как лучше всего визуализировать эти 4 измерения? И что на самом деле происходит, когда пространство и время начинают вести себя, казалось бы, странно, когда два объекта движутся друг относительно друга? В конце XIX века учёные осознали противоречие между двумя теориями — законами движения Ньютона и уравнениями Максвелла, описывающими электричество и магнетизм. Проблема заключалась в скорости света. Максвелл показал, что свет — это самораспространяющаяся электромагнитная волна. И его теория предсказывала, что скорость света составляет около 300 000 км/с. Вопрос заключался в том, какой будет измеренная скорость света, если измеряющий её человек движется. По мнению Ньютона, скорость этого движущегося наблюдателя должна отличаться от скорости неподвижного наблюдателя. Измеренная скорость должна быть равна скорости человека плюс скорость света. В 1887 году Майкельсон и Морли разработали высокочувствительный эксперимент для измерения скорости света в направлении движения Земли. Они обнаружили, что скорость света совершенно не меняется из-за движения Земли. Разгадку этого неожиданного результата предложил Альберт Эйнштейн, предположивший необходимость модификации законов движения Ньютона. Он определил, что скорость света не меняется ни в одной системе отсчёта, и разработал выводы из этой идеи. Эйнштейн показал, что наблюдатели, движущиеся с разными скоростями, будут по-разному оценивать расстояние и время между двумя событиями. Другими словами, они будут по-разному воспринимать пространство и время. Герман Минковский понял, что теория относительности — это, по сути, теория геометрического соотношения пространства и времени, и ввёл термин «пространство-время». Он предложил более простой способ визуализации этих четырёх измерений — исключив одно из измерений и сделав вертикальной осью время, но в терминах длины. Нечто, не движущееся в пространстве, изображалось вертикальной линией. Это называется мировой линией частицы. Равномерно движущаяся точка изображалась бы на этом графике диагональной линией, поскольку она движется по крайней мере в одной из пространственных координат, двигаясь вперёд во времени. Ускоряющаяся частица изображалась бы кривой линией. Вспышка света где-то в этом двумерном пространстве распространялась бы во всех направлениях со временем. Это образует форму конуса. Поэтому Минковский назвал это световым конусом. Световой конус представляет все будущие события в пространстве-времени, которых достигает свет из начального события A. Перевёрнутый конус — это световой конус прошлого, представляющий все прошлые события в пространстве-времени, которые достигают события A. Событие A может быть вашим настоящим. Точки за пределами этих двух световых конусов причинно не связаны с событием A, то есть они не могут достичь события A или быть достигнуты им. Как специальная теория относительности влияет на мировые линии и световые конусы? Два наблюдателя, движущиеся друг относительно друга, не будут согласны с утверждением об одновременности. Каждый из них будет воспринимать световой конус другого как наклонённый, что позволит объяснить различие их наблюдений. #minkowskispacetime #lightcones #worldlines Это показывает, что одновременность относительна наблюдателя. Во Вселенной нет абсолютной одновременности. Но каждый наблюдатель видит и воспринимает одно и то же пространство-время. И оба будут согласны с утверждением о причинности. Причинность всегда сохраняется во Вселенной с конечной скоростью света. Более подробно об этом вопросе причинно-следственной связи я расскажу в следующем видео.