أساسيات الزمكان : الجزء الأول - أندرو بونتزن وتوم واينتاي

لمشاهدة الدرس كاملاً : http://ed.ted.com/lessons/the-fundamentals-of-space-time-part-1-andrew-pontzen-and-tom-whyntie

المكان هو المكان الذي يحدث الأشياء. والزمان هو الوقت الذي تحدث به الأشياء. وأحيانا، حتى تلقي نظرة على الكون، تحتاج إلى دمج هذين المفهومين معا. في هذا الدرس الأول من سلسلة من ثلاثة أجزاء عن الزمكان، يقوم المقدمان المرحان أندرو بونتزن وتوم وايتناي بشرح أساسيات المكان والزمان بشكل منفصل ، واستخدام كتاب التقليب لتوضيح كيف يمكننا أن نبدأ بفهمهما سويةً .

الدرس من إعداد: أندرو بونتزن وتوم واينتاي، الرسوم المتحركة من إعداد: استوديوهات Giant Animation .

المكان: هو المكان الذي تحدث فيه الأشياء.

أما الزمان:فهو الوقت الذي تحدث فيه الأشياء.

يمكننا حساب مكان الأشياء

ومتى تحدث الأشياء،

لكن في الفيزياء الحديثة،

أدركنا أن الزمان والمكان

هما جزآن من السؤال نفسه.

لأنه عندما يتعلق الأمر بفهم الكون،

علينا أن نستبدل مصطلح المكان ذي الأبعاد الثلاثة
بالإضافة للوقت

بمصطلح واحد:

الزمكان رباعي الأبعاد.

سنسكتشف ونشرح الزمكان

في هذه السلسلة من الرسوم المتحركة.

الرسوم المتحركة ؟

أجل .

حسناً، نحن لا نتحرك كثيراً أليس كذلك؟

بالطبع نحن كذلك!
انظر، أستطيع أن أنتقل من هنا إلى هنا.

انتظر! كيف انتقلت من هنا إلى هناك؟

ما السرعة التي انتقلت بها؟

هل ركضت؟ أم مشيت؟

وهل تحركت في خط مستقيم؟

للإجابة على ذلك السؤال،
عليك أن تجعل فيزياء الرسوم خاصتنا

تبدو أقرب إلى الفيزياء الحقيقية.

ستحتاج إلى لوحات أكثر.

لوحات أكثر، لو سمحتم!

حسناً، في كل لوحة،
يكون أندرو في مكان مختلف قليلاً.

إذاً أستطيع أن أرى أن كل واحدة تسجل

مكان أندرو في وقت مختلف.

هذا رائع. لكنه سيكون من الأسهل أن نشاهد

ما يحدث لو كان بإمكاننا قص

كل المئات من اللوحات ورصها مع بعضها

ككتاب التقليب.

جيد ، لنقلب في الكتاب الآن

لكي نرى كل لوحة بعد الأخرى

تمر بسرعة 24 لوحة في كل ثانية.

أرأيت! أخبرتك أنها رسوم متحركة.

الآن يمكنكم أن تشاهدوني أمشي.

رسم كل هذه اللوحات ووضعها في كتاب تقليب

هي مجرد طريقة واحدة لتسجيل طريقة حركتي.

هذه طريقة عمل الرسوم المتحركة، وحتى الأفلام .

كما تبين لنا، بسرعة مشيي هذه

يتطلب الأمر ثانيتين لأتجاوز كل عمود سور،

وتبلغ المسافة بينها 4 أمتار.

إذاً يمكننا حساب أن سرعتي

- والتي هي سرعة حركتي في الفراغ -

هي متران في الثانية.

ولكن كان بإمكاني أن أعرف هذا من اللوحات

بدون أن أقلب بينها.

فمن حافة كتاب التقليب،

يمكنكم أن تروا جميع نسخ نهايات السور

وجميع نسخ أندرو

وهو بمكان مختلف قليلاً
في كل واحدة من اللوحات.

الآن يمكننا أن نتنبأ بكل ما سوف يحدث لأندرو

عندما نقلب 24 صفحة في كل ثانية،

بما في ذلك سرعة حركته،

بمجرد النظر إليها.

ليس هناك من داعٍ لنقلب بينها على الإطلاق.

حافة كتاب التقليب هذا

تدعى بمخطط الزمكان

لرحلة أندرو، كما حزرتم،

الزمان والمكان.

ندعوا الخط الممثل لحركة أندرو

بخط عالمه.

لو هرولت بدلاً من أن أمشي،

فمن المحتمل أن أتمكن
من تخطي نهاية السياج كل ثانية.

إنه ليس رياضياً جداً.

على كل حال، عندما ننظر
إلى حافة كتاب التقليب الجديد هذا،

يمكننا أن نقوم بنفس التحليل
الذي قمنا به من قبل.

خط عالم أندرو وهو يهرول

مائلٌ أكثر

من خط عالمه وهو يمشي.

يمكننا أن نعرف أنه يتحرك
بضعفي سرعته من قبل

من دون أن نقلب اللوحات.

لكن إليك الجزء الذكي.

في الفيزياء، من الجيد دائماً
أن نستعرض الأشياء من منظورات مختلفة.

فعلى الرغم من كل شيء،
يجب على قوانين الفيزياء

أن تكون ثابتةً بالنسبة للجميع

وإلا لن يخضع لها أحد.

إذاً لنعد التفكير برسمنا

ولنجعل الكاميرا تتتبع أندرو وهو يركض

وأعمدة السياج تقترب وتبتعد عنه.

لا نزال نعرضها ككتاب تقليب من اللوحات،

ولسنا بحاجة إلى إعادة رسم أي شيء.

كل ما علينا القيام به هو أن نحرك
كل الإطارات المقصوصة قليلاً

حتى يصبح خط عالم أندرو المائل

عموديا تماما.

لمعرفة سبب ذلك ، لنقلبهم .

أجل، الآن أنا في مكاني، أهرول في مكاني،

في منتصف اللوحة.

من حافة كتاب التقليب،

كان خط عالمي يتجه إلى الأعلى بشكل مستقيم.

وأعمدة السياج تجتازني.

أصبحت الآن خطوط عالمهم هي المائلة.

تغيير ترتيب اللوحات هذا يعرف باسم

التحول الغاليلي،

ويسمح لنا بتحليل الفيزياء من منظور شخصٍ آخر.

وفي هذه الحالة، منظوري أنا.

وفي النهاية، من الجيد دوماً
أن نشاهد الأمور من وجهات نظر أخرى،

خصوصاً عندما يتحرك المشاهدون

بسرعات مختلفة.

طالما أن السرعات ليست عالية جداً.

فإذا كنت شعاعاً كونياً تتحرك بسرعة الضوء،

يفشل كتاب التقليب خاصتنا لمنظورك.

ولمنع حدوث ذلك،

علينا أن نلصق اللوحات ببعض.

عوضاً عن مجموعة من اللوحات المنفصلة،

سنحتاج إلى وحدة صلبة من الزمكان،

والتي سوف نأتي على ذكرها في الفلم التالي.