La teoría de cuerdas unifica el espacio y el tiempo
La teoría de la relatividad especial de Einstein ha tenido consecuencias de gran alcance, pero ha dejado abiertas algunas preguntas que la teoría de cuerdas espera para contestar. Se ha alterado nuestra comprensión del tiempo y el espacio. Proporciona un marco teórico que nos dice cómo funciona la gravedad,
La teoría de la relatividad especial de Einstein creó un vínculo fundamental entre el espacio y el tiempo. El universo puede ser visto como que tiene tres dimensiones espaciales - arriba / abajo, izquierda / derecha, adelante / atrás - y una dimensión temporal. Este espacio de 4-dimensional se conoce como la continuo espacio-tiempo.
Si se mueve lo suficientemente rápido a través del espacio, las observaciones que se realicen sobre el espacio y el tiempo difieren un poco de las observaciones de que otras personas, que se mueven a diferentes velocidades, hacen.
La teoría de cuerdas introduce muchas más dimensiones espaciales, por lo que comprender cómo las dimensiones en los trabajos de la relatividad es un punto de partida fundamental para la comprensión de algunos de los aspectos confusos de la teoría de cuerdas.
Después de la viga de rebote de la luz
La razón de este enlace espacio-tiempo proviene de la aplicación de los principios de la relatividad y la velocidad de la luz con mucho cuidado. La velocidad de la luz es la luz viaja distancia dividida por el tiempo que se tarda en recorrer este camino, y (según el segundo principio de Einstein) todos los observadores deben ponerse de acuerdo sobre esta velocidad.
A veces, sin embargo, diferentes observadores están en desacuerdo sobre la distancia de un haz de luz ha viajado, dependiendo de cómo se están moviendo a través del espacio. Esto significa que para obtener la misma velocidad de los observadores deberán discrepar sobre el tiempo que el haz de luz viaja la distancia dada.
Se puede imaginar esto por sí mismo mediante la comprensión del experimento se muestra en esta figura. Imagínese que usted está en una nave espacial y la celebración de un láser por lo que dispara un haz de luz directamente hacia arriba, golpeando un espejo que ha colocado en el techo. El haz de luz a continuación, vuelve hacia abajo y golpea a un detector.
Sin embargo, la nave espacial está viajando a una velocidad constante de la mitad de la velocidad de la luz (0.5do, como los físicos escribirlo). Según Einstein, esto no hace ninguna diferencia para usted - ni siquiera se puede decir que se está moviendo. Sin embargo, si el astronauta ámbar eran espionaje a usted, al igual que en la parte inferior de la figura, sería una historia diferente.
Ámbar vería su rayo de luz viaja hacia arriba a lo largo de una trayectoria diagonal, golpear el espejo, y luego viajar hacia abajo a lo largo de una trayectoria diagonal antes de golpear el detector. En otras palabras, usted podría ver y Amber diferente caminos de la luz y, más importante aún, esos caminos no son aún la misma longitud.
Esto significa que el tiempo de la viga tarda en ir desde el láser al espejo para el detector también debe ser diferente para usted y Amber de manera que ambos están de acuerdo en la velocidad de la luz.
Video: Documental Controlando el Espacio y el Tiempo Teoría de Cuerdas
Este fenómeno se conoce como dilatación del tiempo, donde el tiempo en un barco en movimiento muy rápido parece pasar más lento que en la Tierra. En cierto modo, este aspecto de la relatividad se puede utilizar para permitir viajes en el tiempo. De hecho, permite que la única forma de viajar en el tiempo que los científicos saben con certeza es físicamente posible.
Por extraño que parezca, este ejemplo (y muchos otros) demuestran que en la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo de Einstein están íntimamente unidos entre sí. Si aplica las ecuaciones de transformación de Lorentz, que trabajan de modo que la velocidad de la luz es perfectamente coherente para ambos observadores.
Este extraño comportamiento del espacio y el tiempo sólo es evidente cuando viaja cerca de la velocidad de la luz, por lo que nadie había observado antes. Los experimentos llevados a cabo desde el descubrimiento de Einstein han confirmado que es verdad - tiempo y el espacio se perciben de manera diferente, exactamente de la forma en que Einstein describe, por objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz.
Construyendo el continuo espacio-tiempo
El trabajo de Einstein había demostrado la conexión entre el espacio y el tiempo. De hecho, su teoría de la relatividad especial permite que el universo que se muestra como un modelo de 4-dimensional - tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo. En este modelo, la trayectoria de cualquier objeto a través del universo puede ser descrito por su worldline a través de las cuatro dimensiones.
Uno de los elementos de este trabajo es el Minkowski (un antiguo profesor de de Einstein) diagrama, que muestra la trayectoria de un objeto a través del espacio-tiempo. Se muestra un objeto en un gráfico, donde uno de los ejes es el espacio (las tres dimensiones se tratan como una dimensión para simplificar) y el otro eje es el tiempo.
Como un objeto se mueve a través del universo, su secuencia de posiciones representa una línea o curva en el gráfico, dependiendo de cómo se viaja. Este camino se llama el objeto de línea de mundo, como se muestra en la figura. En la teoría de cuerdas, la idea de una línea temporal se convierte amplió para incluir el movimiento de las cuerdas, en objetos llamados worldsheets.
