Se non c'è spazio, cosa c'è se non c'è niente? Come sarebbe?
Risposte
Come i tuoi ricordi del mondo prima della tua nascita e dopo la tua morte.
Voto negativo per aver presentato intenzionalmente una domanda senza senso.
Questa è una buona domanda e mette in luce un punto importante sulla comunicazione della scienza.
Sfortunatamente, l'inglese non è la lingua migliore per trasmettere molti concetti scientifici. La matematica è davvero la lingua che vuoi. Gli astrofisici (e altri scienziati) provano l'inglese come meglio possono, ma a volte questo crea confusione. Questo perché le parole inglesi sono usate come abbreviazione per descrivere la matematica, e non hanno necessariamente lo stesso significato che avrebbero in un contesto colloquiale.
"Space" ne è un ottimo esempio. Ciò che un astrofisico intende con questo termine è il concetto matematico di una metrica spazio-temporale . A volte usiamo la scorciatoia "spazio-tempo", ma questo introduce la sua stessa confusione.
La parola chiave qui è metrica . In matematica, una metrica è un modo in cui viene misurata la distanza. Un esempio familiare potrebbe essere lo spostamento lungo la superficie della Terra. Se vuoi andare da Boston a Pechino, la distanza più breve sarebbe una linea retta attraverso la Terra. Ma non possiamo farlo: siamo costretti a rimanere sulla/vicino alla superficie della Terra. Ciò si traduce in una distanza maggiore.
Quindi il nostro "spazio" della superficie terrestre ha una metrica, che definisce la distanza che dobbiamo percorrere mentre siamo vincolati alla superficie della Terra. Nella metrica sferica della Terra, la distanza più breve tra due punti è lungo il Grande cerchio . Ma questo è più lungo della distanza euclidea in linea retta. La nostra metrica è curva o "piegata".
Questo è analogo a ciò a cui si fa riferimento nella metrica dello spazio-tempo : è la distanza che si deve percorrere per andare da A a B. Il punto cruciale della Teoria della Relatività Generale di Einstein è questo: la metrica dello spazio vuoto è curvato dalla presenza della massa gravitante.
Le cose si fanno un po' più complicate in GR perché siamo costretti a muoverci nello spazio 3-D, non in una superficie 2-D come sulla Terra. Quindi la "curvatura" dello spazio 3-D deve essere in qualche quarta dimensione. È qui che entra in gioco la parte del "tempo".
Per capire perché, devi ricordare che nella Relatività la velocità della luce è costante in ogni fotogramma. Ora, per velocità si intende la distanza percorsa nell'unità di tempo. Quindi, se la distanza ("metrica") cambia a causa della massa gravitante, allora anche il tempo deve in qualche modo cambiare in modo compensativo, in modo tale che la velocità della luce rimanga costante. Matematicamente, questo appare nella metrica come una quarta dimensione corrispondente alla velocità della luce moltiplicata per il tempo.
Questa è l'idea dello spazio-tempo 4-D. La metrica dello spazio-tempo definisce la distanza tra due punti qualsiasi nello spazio-tempo 4-D. Senza alcuna massa intorno, la distanza 3D è solo la solita distanza euclidea. Ma in presenza di massa, questa metrica cambia o si piega. La distanza più breve tra due punti ora non è più una linea retta, proprio come da Boston a Pechino sulla Terra. Ciò si verifica perché siamo limitati a muoverci nello spazio 3-D, invece di poterci muovere in una dimensione superiore come essere in grado di scavare un tunnel attraverso la Terra. Questo è ciò che intendiamo quando diciamo che lo spazio è curvo .
Quindi, per rispondere alla tua domanda: colloquialmente, la parola spazio potrebbe significare "niente" per te. Ma in astrofisica, la parola spazio, o spazio-tempo, si riferisce alla metrica con cui vengono misurate le distanze tra due punti. Questo è ciò a cui si riferisce l'idea che lo spazio può essere piegato : significa davvero che la metrica diventa curva e non euclidea.