0:00

5:06

The fundamentals of space-time: Part 1 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie

TED-Ed·5:06·Education·B2

Chương · 5

Chương 1·Four-Dimensional Space-Time Concept

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:01

Music Space: it's where things happen.

[Âm nhạc] Không gian: đó là nơi mọi thứ diễn ra.

0:04

Time: it's when things happen.

Thời gian: đó là khi mọi thứ diễn ra.

0:06

We can measure where things are and when things take place,

Chúng ta có thể đo lường vị trí của sự vật và thời điểm các sự việc diễn ra,

0:12

but in modern physics we realize when and where are actually part of the same question,

nhưng trong vật lý hiện đại, chúng ta nhận ra rằng khi nào và ở đâu thực chất là các phần của cùng một câu hỏi,

0:21

because when it comes to understanding the universe, we need to replace three-dimensional space plus time with a single concept: four-dimensional SpaceTime.

bởi vì khi tìm hiểu vũ trụ, chúng ta cần thay thế không gian ba chiều cộng với thời gian bằng một khái niệm duy nhất: không-thời gian bốn chiều.

0:32

We'll explore and explain

Chúng ta sẽ cùng khám phá và giải thích

0:35

SpaceTime in this series of animations.

không-thời gian trong loạt phim hoạt họa này.

0:37

Animations? Yeah, well, we're not very animated, are we?

Hoạt họa ư? Đúng vậy, nhưng chúng ta trông không sinh động lắm, phải không?

0:41

Sure we are, look: I can go from here to here.

Chắc chắn là có chứ, nhìn này: tôi có thể đi từ đây sang đây.

0:45

Whoa, how'd you get from here to there?

Oa, làm sao bạn đi được từ đây sang đó thế?

0:49

How fast did you go?

Bạn đã đi nhanh thế nào?

0:51

Did you run, walk?

Bạn đã chạy, hay đi bộ?

0:53

Did you even go in a straight line?

Liệu bạn có đi theo một đường thẳng không?

0:56

Ah, to answer that, you'll need to make our cartoon physics look more like physics;

À, để trả lời câu hỏi đó, bạn sẽ cần làm cho vật lý hoạt hình của chúng ta giống vật lý thực thụ hơn;

1:02

you'll need more panels, more panels

bạn sẽ cần nhiều khung hình hơn, nhiều khung hình hơn

1:05

please.

làm ơn.

1:05

Okay, in each panel Andrew's in a slightly different place, so I can see each one records where Andrew is at a different time.

Được rồi, trong mỗi khung hình Andrew ở một vị trí hơi khác nhau, vì vậy tôi có thể thấy mỗi khung ghi lại vị trí của Andrew tại một thời điểm khác nhau.

1:14

That's great, but it would be easier to see what's going on if we could cut out all of the hundreds of panels and stack them up like a flip book.

Tuyệt đấy, nhưng sẽ dễ hình dung chuyện gì đang diễn ra hơn nếu chúng ta có thể cắt toàn bộ hàng trăm khung hình ra và xếp chồng chúng lên như một cuốn sách lật.

1:25

Right, now let's flip through the book so that we can see one panel after another, getting through 24 in every

Đúng vậy, bây giờ hãy lật qua cuốn sách để chúng ta có thể nhìn thấy từng khung hình nối tiếp nhau, lật qua 24 khung hình trong mỗi

1:33

second.

giây.

1:33

See, I told you it was an animation.

Thấy chưa, tôi đã bảo với bạn đó là một đoạn phim hoạt họa mà.

1:36

Now you can see me walking along.

Bây giờ bạn có thể thấy tôi đang bước đi.

1:38

Drawing all those panels and putting them into a flip book is just one way of recording the way I'm moving; it's how animation or even movies work.

Vẽ tất cả những khung hình đó và ghép chúng vào một cuốn sách lật chỉ là một cách để ghi lại chuyển động của tôi; đó là cách phim hoạt họa hay thậm chí phim điện ảnh hoạt động.

1:49

As it turns out, at my walking speed it takes 2 seconds to get past each fence post and they're spaced 4 M apart,

Hóa ra, với tốc độ đi bộ của tôi, phải mất 2 giây để đi qua mỗi cọc rào và chúng cách nhau 4 mét,

1:58

so we can calculate my velocity, how fast

nên chúng ta có thể tính toán vận tốc của tôi, tốc độ

2:01

I'm moving through space is 2 m/ second.

tôi di chuyển trong không gian là 2 mét/giây.

2:03

But I could have worked that out from the panels without flipping through them.

Nhưng tôi hoàn toàn có thể tính ra điều đó từ các khung hình mà không cần lật qua chúng.

2:08

From the edge of the flip book you can see all of the copies of the fence posts and all of the copies of Andrew, and he's in a slightly different place in each one.

Từ mép của cuốn sách lật, bạn có thể nhìn thấy tất cả các bản sao của những chiếc cọc rào và tất cả các bản sao của Andrew, và anh ấy ở một vị trí hơi khác trong mỗi khung hình.

2:20

Now we can predict everything that will happen to Andrew when we flip through 24 pages every second, including

Giờ đây chúng ta có thể dự đoán mọi điều sẽ diễn ra với Andrew khi chúng ta lật 24 trang mỗi giây, bao gồm cả

2:27

his speed of motion just by looking, no need to flip through at all.

tốc độ chuyển động của anh ấy chỉ bằng cách quan sát, hoàn toàn không cần phải lật trang.

2:32

The edge of this flip book is known as a Spacetime diagram of Andrew's journey through, you guessed it, space and time.

Mép của cuốn sách lật này được gọi là biểu đồ không-thời gian về hành trình của Andrew qua — bạn đoán đúng rồi đấy — không gian và thời gian.

2:41

We call the line that represents Andrew's journey his worldline.

Chúng ta gọi đường đại diện cho hành trình của Andrew là đường thế giới của anh ấy.

2:45

If I jog instead of walking, I might be able to get past a fence post every second.

Nếu tôi chạy bộ thay vì đi bộ, tôi có thể đi qua một cọc rào mỗi giây.

2:53

He's not very athletic.

Anh ấy không được thể thao cho lắm.

2:54

Anyway, when we look at this new flip

Dù sao thì, khi chúng ta nhìn vào cuốn sách lật mới này

2:58

book from the edge, we can do the same analysis as before.

từ mép bên ngoài, chúng ta có thể thực hiện phép phân tích tương tự như trước.

3:02

The world line for Andrew jogging is more tilted over than the world line for Andrew walking.

Đường thế giới khi Andrew chạy bộ nghiêng nhiều hơn so với đường thế giới khi Andrew đi bộ.

3:08

We can tell he's going twice as fast as before without flipping the panels.

Chúng ta có thể nhận biết anh ấy đang đi nhanh gấp đôi trước đây mà không cần lật các khung hình.

3:13

But here's the clever bit in physics: it's always good to view things from other perspectives.

Nhưng đây mới là điểm thông minh trong vật lý: việc quan sát mọi thứ từ những góc nhìn khác luôn là điều hữu ích.

3:19

After all, the laws of physics should be the same for

Rốt cuộc thì các định luật vật lý phải như nhau đối với

3:23

everyone or no one will obey them.

tất cả mọi người, nếu không thì chẳng ai tuân theo chúng nữa.

3:26

So let's rethink our cartoon and have the cam follow Andrew jogging along as the fence posts approach and pass behind him.

Vì vậy hãy tư duy lại hoạt hình của chúng ta và để máy quay đi theo Andrew khi anh ấy chạy bộ trong lúc các cọc rào tiến lại gần rồi lùi dần về phía sau anh ấy.

3:35

Still viewing it as a flipbook of panels, we don't need to redraw anything; we simply move all of the cutout frames slightly until Andrew's tilted world line becomes completely vertical.

Vẫn xem xét nó như một cuốn sách lật gồm các khung hình, chúng ta không cần vẽ lại thứ gì: chúng ta chỉ cần dịch chuyển nhẹ tất cả các khung cắt rời cho đến khi đường thế giới bị nghiêng của Andrew trở nên hoàn toàn thẳng đứng.

3:48

To see why, let's flip it.

Để hiểu lý do tại sao, hãy cùng lật sách nào.

3:51

Yes, now I'm stationary,

Đúng rồi, bây giờ tôi đứng yên,

3:53

just jogging on the spot in the center of the panel.

chỉ đang chạy bộ tại chỗ ở chính giữa khung hình.

3:57

On the edge of the flip book my world line was going straight upward.

Ở mép của cuốn sách lật, đường thế giới của tôi hướng thẳng đứng lên trên.

4:02

The fence posts are coming past me; it's now their world lines that are tilted.

Các cọc rào đang lướt qua tôi; giờ đây chính đường thế giới của chúng mới là đường bị nghiêng.

4:07

This rearrangement of the panels is known as a Galilean transformation, and it lets us analyze physics from someone else's perspective, in this case mine.

Sự sắp xếp lại các khung hình này được gọi là phép biến đổi Galileo, và nó cho phép chúng ta phân tích vật lý từ góc nhìn của một người khác, trong trường hợp này là của tôi.

4:17

After all, it's always good to see things

Rốt cuộc thì việc nhìn nhận mọi thứ luôn là điều tốt

4:20

from other points of view, especially when the viewers are moving at different speeds, so long as the speeds aren't too high.

từ các góc nhìn khác, đặc biệt khi những người quan sát chuyển động ở các tốc độ khác nhau, miễn là các tốc độ đó không quá cao.

4:28

Ey, if you're a cosmic ray moving at the speed of light, our flipbook of your point of view falls apart.

Này, nếu bạn là một tia vũ trụ di chuyển với tốc độ ánh sáng, cuốn sách lật về góc nhìn của bạn sẽ sụp đổ hoàn toàn.

4:37

To stop that from happening, we'll have to glue panels together; instead of a stack of separate panels we'll need a solid block of SpaceTime, which we'll come to in the

Để ngăn chặn điều đó xảy ra, chúng ta sẽ phải dán các khung tranh lại với nhau; thay vì một tập hợp các khung hình rời rạc chúng ta sẽ cần một khối không-thời gian liền mạch, điều mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong

4:50

next animation. Music

hoạt ảnh tiếp theo. [Âm nhạc]

Transcript

Hiển thị

Four-Dimensional Space-Time Concept

Modern physics unites three-dimensional space and temporal progression into an integrated four-dimensional continuum known as spacetime. Animation panels provide an intuitive framework to analyze motion, showing how sequential states capture physical positions across time.

Vật lý hiện đại hợp nhất không gian ba chiều và sự tiến triển của thời gian thành một thể liên tục bốn chiều được gọi là không-thời gian. Các khung hình hoạt họa mang lại một khuôn khổ trực quan để phân tích chuyển động, minh họa cách các trạng thái liên tiếp ghi lại vị trí vật lý theo thời gian.

Music Space: it's where things happen.

[Âm nhạc] Không gian: đó là nơi mọi thứ diễn ra.

Time: it's when things happen.

Thời gian: đó là khi mọi thứ diễn ra.

We can measure where things are and when things take place,

Chúng ta có thể đo lường vị trí của sự vật và thời điểm các sự việc diễn ra,

but in modern physics we realize when and where are actually part of the same question,

nhưng trong vật lý hiện đại, chúng ta nhận ra rằng khi nào và ở đâu thực chất là các phần của cùng một câu hỏi,

because when it comes to understanding the universe, we need to replace three-dimensional space plus time with a single concept: four-dimensional SpaceTime.

bởi vì khi tìm hiểu vũ trụ, chúng ta cần thay thế không gian ba chiều cộng với thời gian bằng một khái niệm duy nhất: không-thời gian bốn chiều.

We'll explore and explain

Chúng ta sẽ cùng khám phá và giải thích

SpaceTime in this series of animations.

không-thời gian trong loạt phim hoạt họa này.

Animations? Yeah, well, we're not very animated, are we?

Hoạt họa ư? Đúng vậy, nhưng chúng ta trông không sinh động lắm, phải không?

Sure we are, look: I can go from here to here.

Chắc chắn là có chứ, nhìn này: tôi có thể đi từ đây sang đây.

Whoa, how'd you get from here to there?

Oa, làm sao bạn đi được từ đây sang đó thế?

How fast did you go?

Bạn đã đi nhanh thế nào?

Did you run, walk?

Bạn đã chạy, hay đi bộ?

Did you even go in a straight line?

Liệu bạn có đi theo một đường thẳng không?

Ah, to answer that, you'll need to make our cartoon physics look more like physics;

À, để trả lời câu hỏi đó, bạn sẽ cần làm cho vật lý hoạt hình của chúng ta giống vật lý thực thụ hơn;

you'll need more panels, more panels

bạn sẽ cần nhiều khung hình hơn, nhiều khung hình hơn

1 / 5