به سامانه پرسش و پاسخ علمی دنوج خوش آمدید. با ثبت نام در سامانه و طرح پرسش جدید یا پاسخ به سوالات بی پاسخ کار را شروع کنید
سوالات علمی خود را می توانید در نسخه جدید دنوج مطرح نمایید. http://dnoj.ir/questions/
سامانه پرسش و پاسخ علمی دنوج پاسخ پرسش های علمی شما را می داند. شما در این سامانه سوالات علمی خود را در موضوعات مختلف علمی می پرسید, سپس کاربرانی که جواب سوال شما را می دانند در کوتاهترین زمان ممکن به سوال شما جواب می دهند. اینگونه هم شما که سوالی در ذهنتان شکل گرفته است به پاسخ سوال خود می رسید و هم دوستانتان که پاسخ سوالات شما را می دانند دانش خود را محک می زنند و با دیگر کاربران به اشتراک می گذارند.
سوالات,انتقدات و پیشنهادات خود درباره سامانه پرسش و پاسخ علمی دنوج را در این دسته مطرح کنید.

فضا زمان دقیقا چیست ؟ چرا به هم پیوسته هستند؟ و چرا خم می شود ؟

+3 رای

فضا زمان دقیقا چیست ؟ چرا به هم پیوسته هستند؟ و چرا خم می شود ؟
یک جرم موجب خم شدن فضا زمان و در نتیجه مسبب گرانی می شود .سوال من این است که چرا؟
خیلی ممنون می شم اگه راهنمایی کنید

پرسیده شد 19 Jan 2016 در نسبیت عام توسط رومینا1 (1,060 امتیاز)

1 پاسخ

+1 رای
 
بهترین پاسخ

رومینا خانم.این سوال جواب سوال زمان چیست شماست.البته میتونید برید به قسمت سوالات و سوال بعد چهارم چیست <سوالی که خودم مطرح کردم>را بخونید

پاسخ داده شد 21 Jan 2016 توسط سینا مومنی (2,050 امتیاز)
انتخاب شده 23 Jan 2016 توسط رومینا1

سوال من درباره ی زمان نیست درباره ی فضا زمان است
چرا فضا-زمان خم می شود ؟

خمیدگی فضا زمان :

در علم فیزیک و در ریاضی، فضا-زمان (Spacetime)‏ (و نه فضا و زمان‌) به هر‌گونه مدل ریاضی گفته می‌شود که زمان و مکان را به صورت ساختاری واحد و درهم‌پیوسته با یکدیگر ترکیب کند. بر اساس فرضیات مفهوم فضای اقلیدسی، جهان، سه بعد مکانی و یک بعد زمانی مستقل از هم دارد. در فضا-زمان سه بعد فضا و یک بعد زمان درهم ادغام می‌شوند و یک محیط پیوستهٔ چهار بعدی را ایجاد می‌کنند. با ترکیب فضا و زمان و ایجاد یک محیط خمیدهٔ واحد، فیزیکدان‌ها توانسته‌اند تئوری‌های فیزیک را هم در سطح کیهانی و هم در بعد اتمی ساده‌سازی کنند.

گرانش، همان چیزی که وقتی می خواهید از یک بلندی بپرید شما را به زمین می رساند. همان چیزی که باعث می شود در حین کج کردن لیوان محتویاتش به دهان شما رود. همان چیزی که جوهر خودکار را به پایین فرامی خواند، تا شما بتوانید با آن بنویسید. و اگر این نیرو نبود، هیچ یک از این کارها ممکن نبود. خلاصه این که این نیروی عظیم هر چیزی را تحت سلطه ی خود دارد، حتی خطوط زمان هم تحت تاثیر گرانش خمیده می شوند، یا به عبارتی گرانش عاملی بر تغییر سرعت زمان است!

بر اساس نظریه اینشتین، خمیدگی، به علت وجود جرم و انرژی ایجاد می‌شود. هر جسم پرجرم بسیار بزرگ، در خمیدگی فضا ـ زمان، نقش دارد. اجسامی که در «امتداد خطی مستقیم در جهان حرکت می‌کنند»، مجبور به دنبال کردن مسیرهای خمیده‌ای هستند.

فضا و زمان بر طبق نظریه نسبیت اینشتین به یکدیگر بافته شده اند و ساختار تار و پودی چهاربعدی به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم).

بر طبق نظریه نسبیت عام اینشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان اینشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین در مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود.
نظریه اینشتین، پیش‌گویی می‌کند که چیزهای دیگری بجز ماه و سیارات نیز، تحت تأثیر خمیدگی فضا ـ زمان قرار می‌گیرند. مثلاً فوتونها (ذرات نور)، باید در فضای خمیده حرکت کنند. اگر باریکه نوری که از ستاره‌ای دور سیر می‌کند، مسیر آن از نزدیکی خورشید بگذرد، خمیدگی فضا ـ زمان در نزدیکی خورشید موجب می‌شود که این مسیر اندکی به طرف خوردشید خمیده شود
784545
اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی ۴ بعدی در می آورد.این همان چیزی است که ماهواره گرانش کاو یا GP-B برای آزمایش آن به فضا فرستاده شده است.

این آزمایش براساس فکر بسیار ساده ای انجام می شود: یک ژیروسکوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداری در نزدیکی زمین قرار می دهند ، در حالی که محور چرخش آن به سمت یک ستاره بسیار دور -در نقش یک مرجع ثابت و بدون حرکت- نشانه رفته است. بدون وجود نیروهای خارجی، محور ژیروسکوپ باید تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولی چون فضا-زمان در نزدیکی زمین خمیده است، جهت محور ژیروسکوپ به مرور زمان تغییر می کند.با اندازه گیری بسیار دقیق تغییرات جهت محور ژیروسکوپ نسبت به ستاره، می توان میزان خمیدگی فضا-زمان را در نزدیکی زمین اندازه گرفت.

گرانش چگونه فضا-زمان را خمیده می کند؟

اینشتین توضیح جالبی برای گرانش آورده. او آمده فضا و زمان را به صورت خطوط عمود بر هم در نظر گرفته و اسم شان را گذاشته “خطوط فضا- زمان” و اجسام هر یک به اعتبار جرم شان انحنایی در فضا- زمان ایجاد می کنند.

برای تصور این توضیحات می توانید چهار گوشه ی یک تکه پارچه را به عنوان فضا- زمان بگیرید. بعد یک جسم با جرم قابل ملاحظه ای روی پارچه قرار دهید، خمیدگی قسمتی از پارچه که جسم روی آن قرار گرفته، همان خمیدگی فضا- زمان است. و این کاملا واضح است که وقتی یک جسم کوچک تری روی پارچه قرار دهیم، به سمت جسم قبلی که سنگین تر است می رود. این دراقع دلیل کشش یک جسم به سمت جسم سنگین تر است، مثلا کشش زمین به سمت خورشید.

خوب شاید بگویید بنا به این تعریف هر یک از ما هم برای خودمان جرمی داریم پس باید چیزهای دیگر را به سمت خود جذب کنیم. باید اعتراف کنم که این کاملا صحیح است. همین الان هر کجا که نشسته اید، دارید اجسام آن جا را تحت تاثیر خود قرار می دهید و آن ها را به سمت خود می کشانید و البته آن ها هم همین رفتار را نسبت به شما دارند، به این خاطر است که تاثیرات تا جایی خنثی می شود و همچنین به خاطر بسیار کم بود این گرانش ها، دیگر کشش ها قابل مشاهده نیستند. پس یادتان باشد که همه ی ما ذاتا جذاب هستیم!

تا اینجا از خمیده شدن مکان صحبت کردیم. و اما زمان. فکر می کنید زمان چگونه خمیده می شود؟ طبق نوشته های ادبی شاید تصور کنید زمان سرش را انداخته پایین و همین طور برای خودش می رود، بدون این که به جایی توجه کند. باید بگویم متاسفم، چون دانشمندان این توضیح را رد کرده اند. زمان تحت تاثیر گرانش خمیده می شود و این خمیدگی سرعت گذر زمان را کم می کند. کم شدن سرعت زمان به معنی کند شدن حرکت عقربه های ساعت مچی شما ست. و این مساوی است با دیرتر پیر شدن شما!
130425142250-large
اگر بخواهید می توانید تا ابد در همین سنی که هستید بمانید. چه طور؟ فقط کافی ست به یک تکینگی راه پیدا کنید. تکینگی جایی ست که گرانش در آن چنان قوی است که خطوط زمان را آنقدر خمیده کرده تا به صورت راس یک زوایه درآمده. مثلا سیاهچاله. سرعت زمان در تکینگی ها صفر است، یعنی عقربه های ساعت شما به هیچ وجه حرکت نمی کنند. گفتیم که خطوط فضا- زمان بر هم عمود هستند، بنابراین خطوط مکان هم باید خمیده شوند. این خمیدگی باعث کاهش ابعاد مکان می شود. شما الان سه بعدی هستید، اگر به درون یک تکینگی بیافتید دو بعدی و تک بعدی خواهید شد. بنابراین پیشنهاد می دهم فکر ماندن در یک سن خاص را از سرتان خارج کنید.

اینشتین راست می گفت !

همین چند روز پیش بود که دانشمندان با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه ی جنوبی اروپا (ESO) و مشاهدات امواج گرانشی تلسکوپ رادیویی توانستند با بررسی ساختار ستارگان نوترونی، بی نظمی های ایجاد شده در پوسته آنها را که می تواند موجب تشعشعات گرانشی شود شناسایی کرده و در مورد تأثیر آنها در خمیدگی فضا-زمان تحقیق کنند. بر اساس نظریه ی نسبیت عام انیشتین که گرانش را نتیجه ی انحنای فضازمان در اثر وجود ماده و انرژی می داند. دانشمندان مشاهداتشان از کوتوله سفید و تپ اختر را با زمان بندی دقیق با هم ترکیب کردند و متوجه شدند سیستم دوتایی نزدیک به هم، امواج گرانشی گسیل می کند و در نتیجه فرآیند، این ستارگان انرژی از دست داده، به یکدیگر نزدیکتر می شوند و همانطور که اینشتین پیش بینی کرده، دوره مداری کوتاهتر می شود. در نتیجه فرمولها و محاسبات اینشتین و نظریه نسبیت از این آزمون سخت هم سربلند شد.

Alternative title: four-dimensional space

Space-time, in physical science, single concept that recognizes the union of space and time, posited by Albert Einstein in the theories of relativity (1905, 1916).

Common intuition previously supposed no connection between space and time. Physical space was held to be a flat, three-dimensional continuum—i.e., an arrangement of all possible point locations—to which Euclidean postulates would apply. To such a spatial manifold, Cartesian coordinates seemed most naturally adapted, and straight lines could be conveniently accommodated. Time was viewed independent of space—as a separate, one-dimensional continuum, completely homogeneous along its infinite extent. Any “now” in time could be regarded as an origin from which to take duration past or future to any other time instant. Within a separately conceived space and time, from the possible states of motion one could not find an absolute state of rest. Uniformly moving spatial coordinate systems attached to uniform time continua represented all unaccelerated motions, the special class of so-called inertial reference frames. The universe according to this convention was called Newtonian.

By use of a four-dimensional space-time continuum, another well-defined flat geometry, the Minkowski universe (after Hermann Minkowski), can be constructed. In that universe, the time coordinate of one coordinate system depends on both the time and space coordinates of another relatively moving system, forming the essential alteration required for Einstein’s special theory of relativity. The Minkowski universe, like its predecessor, contains a distinct class of inertial reference frames and is likewise not affected by the presence of matter (masses) within it. Every set of coordinates, or particular space-time event, in such a universe is described as a “here-now” or a world point. Apparent space and time intervals between events depend upon the velocity of the observer, which cannot, in any case, exceed the velocity of light. In every inertial reference frame, all physical laws remain unchanged.

A further alteration of this geometry, locally resembling the Minkowski universe, derives from the use of a four-dimensional continuum containing mass points. This continuum is also non-Euclidean, but it allows for the elimination of gravitation as a dynamical force and is used in Einstein’s general theory of relativity (1916). In this general theory, the continuum still consists of world points that may be identified, though non-uniquely, by coordinates. Corresponding to each world point is a coordinate system such that, within the small, local region containing it, the time of special relativity will be approximated. Any succession of these world points, denoting a particle trajectory or light ray path, is known as a world line, or geodesic. Maximum velocities relative to an observer are still defined as the world lines of light flashes, at the constant velocity c.

Whereas the geodesics of a Minkowski continuum (without mass-point accelerations) are straight lines, those of a general relativistic, or Riemannian, universe containing local concentrations of mass are curved; and gravitational fields can be interpreted as manifestations of the space-time curvature. However, one can always find coordinate systems in which, locally, the gravitational field strength is nonexistent. Such a reference frame, affixed to a selected world point, would naturally be in free-fall acceleration near a concentrated mass. Only in this region is the concept well defined—i.e., in the neighbourhood of the world point, in a limited region of space, for a limited duration. Its free-fall toward the mass is due either to an externally produced gravitational field or to the equivalent, an intrinsic property of inertial reference frames. Mathematically, gravitational potentials in the Riemannian space can be evaluated by the procedures of tensor analysis to yield a solution of the Einstein gravitational field equations outside the mass points themselves, for any particular distribution of matter.

The first rigorous solution, for a single spherical mass, was carried out by a German astronomer, Karl Schwarzschild (1916). For so-called small masses, the solution does not differ appreciably from that afforded by Newton’s gravitational law; but for “large” masses the radius of space-time curvature may approach or exceed that of the physical object, and the Schwarzschild solution predicts unusual properties. Astronomical observations of dwarf stars eventually led the American physicists J. Robert Oppenheimer and H. Snyder (1939) to postulate super-dense states of matter. These, and other hypothetical conditions of gravitational collapse, were borne out in later discoveries of pulsars and neutron stars. They also have a bearing on black holes thought to exist in interstellar space. Other implications of space-time are important cosmologically and to unified field theory.

اگه حال خوندن این دو مطلب طولانی رو نداری خلاصش اینه که
<<ببین اگه یه توپ که جسمی سه بعدیه رو بندازیم رو پتو بالفرض دو بعدی بندازیم خوب خم میشه!پس لابد spacetimeبعد سه و چهارم همینجوره.>>

یه وقت فضا زمان را با فضاوزمان قاطی نکنی!دومی ماله حرکت شناسیه
البته شما باهوش تر از این حرفای و محض اطلاع عام گفتم.

ببخشید مثل اینکه سوالم را درست بیان نکردم

یک جرم موجب خم شدن فضا زمان و در نتیجه مسبب گرانی می شود .سوال من این است که چرا؟

من درست نمی دانم که فضا زمان با فضا وزمان چه تفاوتی دارد اگر دراین باره نیز توضیح دهید ممنون میشم

خوب.فضا زمان که سوال خودته وحتما بیشتر من راجع بش میدونی
اما فضا وزمان نوعی نمودار است که مکانتان را بر حسب تابعی از زمان بیان میکند و شامل شاخص های
سرعت.شتاب.تکانه.اسنپ و.... میباشد

انیشتین در نوامبر سال ۱۹۱۵یک سری سخنرانی‌هایی در آکادمی علوم پروس ایراد کرد که در آن نظریه جدید گرانش، موسوم به نسبیت عام را مطرح کرد. او در آخرین سخنرانی ای که ایراد کرد معادله‌ای را مطرح کرد که جانشین قانون جاذبه نیوتون شد، معادله میدان انیشتین. این نظریه قائل به این است که نه تنها کسانی که یا یک سرعت ثابت در حرکتند، بلکه تمامی ناظران یکسان و هم ارز هستند. در نسبیت عام، گرانش دیگر نیرو محسوب نمی‌شود (مانند قانون جاذبه نیوتون)، بلکه نتیجه خمیدگی مکان- زمان است .

این مطلب از سایت شگفتیها کپی شده است:

ای کاش میتونستم چندتا عکس بفرستم برات بهتر میفمیدین

اینارو می دونم
می دونم هر چیزی که جرم دارد موجب خم شدن فضا زمان و گرانی می شود
اما چیزی که نمی دونم اینه که چرا یک جرم فضا زمان را خم می کند

چند سال پیش که از معلممون پرسیدم اینجوری جواب داد
<<ببین اگه یه توپ که جسمی سه بعدیه رو بندازیم رو پتو <بالفرض دو بعدی> خوب خم میشه!پس لابد spacetimeبعد سه و چهارم همینجوره.>>

بگذار یه جوری بگم بفهمی
مثال پتو و توپو که خوندی؟اگه توپ دوم بندازیم چی میشه؟به علت جرمش میره سمت انحنا بعد چهارم و سومم همینجوره بعد سه در راستای زمان خمیدس و این باعث گرانیه
got it

خیلی ممنون

خواهش میکنم

فضا زمان به هم پیوسته هستند وهیچ وقت ازهم جدا نمی باشند مثلا رفتن از یکجا به جای دیگر مثلا 1مترجابه جا شدن 1ثانیه طول میکشد پس برای انتقال از یک فضا به فضای دیگر زمان هم طول میکشد
وحالا خم شدن فضازمان فرض کنید برایرفتن از جایی دیگر 2 کیلومتر طول میکشداما اگر 1 تپه جلوی شما باشدشما باید زمان بیشتری را راه بروید

از توضیحات سینا مومنی واقعا ممنونم.

پرسشهای مرتبط

...