Muda-nafasi (spacetime) kwenye Theory ya relativity ya Einstein

[Citizen B]

Nafasi au space kwa lugha nyepesi ni urefu, kina,upana,eneo au ujazo wa sehemu ambamo vitu vyote ulimwenguni vinakaa.

Muda (time) ni muendelezo wa matukio. Huu mwendelezo ni continous ukitokea matukio ya zamani(past),kupitia ya sasa(present), na kuelekea yajayo(future).

kila mtu anajua nafasi ni nini na muda ni nini lakini Eisntein alikuja kutufumbua kuwa hivi sio vitu viwili tofauti lakin ni kitu kimoja. Yani ni sura mbili za shillingi moja. Shilingi yenyewe akaiita Spacetime (Nafasi-muda)

Kwa haraka haraka inaonekana kama haimake sense,kwasababu at first hivi vitu vinaonekana kama havifanani kabisa. lakini kumbe binadamu wote subconsciously huwa tunafikiria in terms ya spacetime na wala siò kimoja kimoja. Mfano ukitaka kuweka ahadi ya kukutana na mtu lazima mpange sehemu/mahali mtakayokutania (hiyo ni Nafasi) na muda mtakaokutana (time).

Kwasababu ukiishia kumwambia mtu tutakutana ubungo, hamuwezi kukutana maana hatojua muda wa kukutana,yani lini au saangapi, Na ukimuambia tukutane kesho saa 2 asubuhi lazima atakuuliza wapi?
kwahyo ili mkutane itabidi umpe adress kamili ya Nafasi na muda.

Hivyo huwezi kuelezea kwa ukamili location ya kitu bila kuhusisha muda. Unaweza kusema Stendi ya Magufuli ipo Mbezi ukatoa na coordinates zake kwenye ramani lakini bado usipohusisha muda unakuwa haujakamilisha.
Kwakuwa miaka 10 tu iliyopita hiyo stendi haikuwa hapo na inawezekana hata miaka 100 ijayo usiwepo tena. Hivyo kuna umuhimu wa kuhusisha nafasi na Muda ili kujua position ya mada yoyote kwenye ulimwengu.

Pia vitu vyote ulimwenguni kwa namna moja au nyingine vinamove. (hata ukisimama sehemu moja, nafasi inabadilika kwakuwa dunia yenyewe inatembea, hata usipokuwa duniani,space inaexpand na ulimwengu wote unaachana, hivo unatembea) Na pia huwezi ukamove kutoka sehemu moja ya nafasi kwenda nyingine bila kutumia muda. Hata mwanga hutumia muda. ukimove nafasi kubwa kwa mda mchache tunasema una spidi kubwa na vice versa.

Kumbe sasa ukizungumzia Spidi ya kitu tayari unakuwa unaongelea spacetime (Nafasi-muda) maana speed ya kitu ni kipimo cha yale mabadiliko ya nafasi ya hiko kitu ndani ya kiasi kadhaa cha mabadiliko ya muda.

Muda na nafasi vinabadilika continously maana muda wenyewe hausimami.

Kwahyo kwenye graph ukiweka position ya kitu x,y,z unatakiwa uongeze pia axis ya muda maana muda na nafasi ni sehemu ya kitu kimoja.

Utofauti pekee wa muda na nafasi ni kuwa, kwenye nafasi unaweza ukaenda kwa direction yoyote yani mbele, nyuma, juu, chini, kushoto, kulia lakini muda siku zote unaenda mbele tu.

Mfano unatoka from Dodoma unaenda dar kwa gari.

Utasafiri kwa nafasi ya klilomita 444 na tunaweza kuichora safari yako hivi

huo mchoro wangu haujakamilika kuielezea hiyo route yako maana hiyo route sio wewe pekee unayoichukua kuna magari mengi,watu,viumbe na mada zingine nyingi tu zinazosafiri kutoka dar kwenda dodoma.

Hivyo ili tuielezee route yako pekee inabidi tuongelee pia muda.

Hapa kwenye muda sasa ndipo utaweka ulianza safari tarehe gani na muda gani na ulifika dodoma muda gani.
Tukishakuwa na picha kamili hiyo tunakuwa na uhakika hakuna Mada (matter) nyingine inayoweza kuelezewa kwa huo mchoro mmoja maana Mada mbili haziwezi kuwa sehemu moja kwa wakati mmoja

Hivyo kwenye kuelezea position ya kitu ni muhimu kelezea muda pia maana vitu vingi vinaweza kuwa kwenye position moja kwa muda tofauti.
na Muda hauwezi kuwepo kama vitu vyote vikiganda (visipobadilika nafasi) kwahyo Nafasi ndiyo huleta muda na muda ni sehemu ya nafasi.
Kwa kifupi vyote ni sehemu ya kitu kimoja, Nafasi-Muda (spacetime)

Einstein aliendelea kueleza kuwa huu muda-nafasi sio kitu kilicho constant kila sehemu lakini hubadilika kutokana na Nafasi au muda wa object.
Kwa maelezo mafupi ni kwamba urefu wa Nafasi mfano kilomita 1 sio sawa sehemu zote ulimwenguni (inamaana kuna sehemu watu wanaweza kupima 1km kumbe ni 1cm) na pia urefu wa muda si sawa ulimweguni kote (Yani kuna sehemu watu wanaweza kupima muda wa sekunde 5 kumbe huo muda uliopita ni sawa na miaka miwili kwa watu wengine)
Inawezekana.je hii? Ntaelezea siku nyingine

 

[February Makamba]

Lets break it down to basics...Muda ni nini?
Ongezea nyama kama sijaelewa hivi

 

[Nazi Ignition]

Theoretical physics ni ngumu kuliko classical physics. Haya mambo ukifikiria sana unaanza kuhisi mpwito.

 

[Citizen B]

Theoretical physics ni ngumu kuliko classical physics. Haya mambo ukifikiria sana unaanza kuhisi mpwito.

Kitu gan hakijaeleweka,..nadhani tatizo pia ni lugha ya kiswahili. Ukiachana na upungufu wa misamiati, Hata kama tukiwa nayo misamiati bado Hatutumii sana misamiati mingi kwenye maongezi ya kila siku (normal lingo)

 

[Nazi Ignition]

Kitu gan hakijaeleweka,..nadhani tatizo pia ni lugha ya kiswahili. Ukiachana na upungufu wa misamiati, Hata kama tukiwa nayo misamiati bado Hatutumii sana misamiati mingi kwenye maongezi ya kila siku (normal lingo)

Imeeleweka sawa muda ni continuous unaenda lakini upo uwezekano wa ku stop time,

 

[Citizen B]

Imeeleweka sawa muda ni continuous unaenda lakini upo uwezekano wa ku stop time,

Yes, kwenye uzi nlitaka tu kuidefine concept ya muda (na nafasi) ila sikutaka kuingia ndani zaidi kuelezea jinsi vipimo vyake ni malleable. yani unaweza kuongezwa spidi au kupunguzwa au kusimamishwa ila hauwezi kurudishwa nyuma.
Concept ya muda ime'rise kutokea kwenye causality, yani cause and effect.
Ukisafiri kwa spidi ya mwanga muda unasimama.
Ndomaana haiwezekani kitu chochote kusafiri through space kwa spidi zaidi ya mwanga.

 

[Storywriter]

Wewe jamaa hii quantum physics utapasua vichwa vyetu

 

[The Best Of All Time]

Theoretical physics ni ngumu kuliko classical physics. Haya mambo ukifikiria sana unaanza kuhisi mpwito.

Mbona classical physics Iko ndani ya theoretical physics?
Theoretical physics Ina classical physics na quantum physics, ila relativity ni special form ya classical na quantum physics.
Sema nowadays Kuna applied physics ambayo si ngumu na inahitaji uwe na basic knowledge kuhusu physics mfano wa hii ni mambo ya medical physics , nano physics, environmental physic, nuclear physics na biological physics and meteorological physics

 

[The Best Of All Time]

Wewe jamaa hii quantum physics utapasua vichwa vyetu

Mbona hii simple, Kuna Quantum physics mambo ya quantum computing, pale Kuna advanced mathematics.

 

[Storywriter]

Mbona hii simple, Kuna Quantum physics mambo ya quantum computing, pale Kuna advanced mathematics.

Ila nimependa sana uwezo wako wa kuelezea. Unaweza kabisa kufundisha hata chuo kikuu.

 

[She Quoted you]

Ila nimependa sana uwezo wako wa kuelezea. Unaweza kabisa kufundisha hata chuo kikuu.

Kaelezea nini?

 

[BEFORE]

Einstein aliendelea kueleza kuwa huu muda-nafasi sio kitu kilicho constant kila sehemu lakini hubadilika kutokana na Nafasi au muda wa object.
Kwa maelezo mafupi ni kwamba urefu wa Nafasi mfano kilomita 1 sio sawa sehemu zote ulimwenguni (inamaana kuna sehemu watu wanaweza kupima 1km kumbe ni 1cm) na pia urefu wa muda si sawa ulimweguni kote (Yani kuna sehemu watu wanaweza kupima muda wa sekunde 5 kumbe huo muda uliopita ni sawa na miaka miwili kwa watu wengine)
Inawezekana.je

Umelezea vizuri Sana nimeelewa, lakini hii paragraph ya mwisho nimeambulia patupu. Inakuaje kwa mfano umbali wa km 1 ya eneo flani dar es salaam, ukiwa sehemu nyingine ulimwenguni umbali huo huo (mfano London UK). Ukawa cm 1 ? How ?

 

[Uhakika Bro]

Yaas, muda ni endelevu na tena ni mabadiliko endelevu.

Umesema nafasi inapobadilika ndii muda unabadilika. So muda ni matokeo tu ila nafasi ndiyo inayofanya mambo yajongee ama nn.

Basi kuna uwezekano tukawa woooooote tupo synchronized na mabadiliko ya wengine hivyo kutakuwa na nyakati huwa tunastop na tunaendelea. Sema tu hatuwezi jua sababu wakati tumestop, ni kila kitu kilikuwa kimestop 🤯😳.

 

[ngaboru]

Umelezea vizuri Sana nimeelewa, lakini hii paragraph ya mwisho nimeambulia patupu. Inakuaje kwa mfano umbali wa km 1 ya eneo flani dar es salaam, ukiwa sehemu nyingine ulimwenguni umbali huo huo (mfano London UK). Ukawa cm 1 ? How ?

Nakazia.

 

[Kuchwizzy]

Kitu cha kuzingatia kidogo kwenye nadharia za Albert Einstein, na Physics nzima ya mwisho ya Karne ya 20 (Relativity na Quantum Mechanics) kwa maoni yangu ni kwamba zilijikita sana kwenye Complex na Abstract Mathematical Concepts kuliko Physical Explanations

Sayansi ilivyo ni kwamba, unapokuja na theory yako, lazima iendane na observations au Experimental results, pia iwe na uwezo wa kutabiri uwepo wa New observations

Hivyo validity ya theory inapimwa kwenye uwezo wake wa kuelezea data zilizopatikana kwenye majaribio na prediction power yake, na sio Physical Explanation inayotupa.

Ngoja nielezee hii point kwa mfano,

Chukulia nadharia mbili za Physics, moja ni ya Isaac Newton, "Classical Gravitational Theory", na Nyingine ya Albert Einstein, "Theory of General Relativity"

Zote hizi, zinaelezea kitu kimoja, lakini zinatupa maelezo mawili tofauti

Tutumie swali jepesi, kwanini vitu vinaanguka chini (Duniani)?

Newton akasema, vitu vilivyo juu ya uso wa dunia, na dunia yenyewe vina vutana,

na kwa sababu dunia ina "mass" kubwa kuliko vitu vilivyo juu ya uso wake, hivyo vitu vinavutwa zaidi na dunia kuliko vinavyoivuta dunia, ndio maana vinaonekana kudondoka chini.

Newton akatupa na Formula ambayo tuliitumia zaidi ya miaka 300, na ikaendana na kila majaribio tuliyo yafanya kasoro orbit ya Mercury na tuliweza kuitumia kutabairi vitu vipya


Lakini changamoto kubwa ya theory ya Newton, ni kwamba haikutupa "Physical Explanation" ya kivipi Dunia inaweza kuvuta vitu ikiwa mbali? Hii force inafanyeje kazi, ina safiri vipi?

Jua linagundua vipi, dunia ilipo?

Newton akakiri kuwa, hana maelezo ya hii Force, alichoweza ni kuiweka kwenye Mathematical Form


Einstein alipokuja na General Relativity, hakuja na "Physical Explanation" ya jinsi gani Gravity inafanya kazi, au kivipi "Space" na "Time" ni kitu kimoja


Watu wengi hawajui hili, ila concept ya space and time kama kitu kimoja ni wazo alilokua nalo Professor wake, Mathematician, Herman Minkowski

Ndiyo hio Minkowski Spacetime Geometry,
Alichokifanya Herman, ni ku combine coordinates tatu za Space na moja ya time, kwenye single mathematical framework

Note hapa, hii ni Abstract mathematical concept ambayo haina Physical Explanation
Mathematicians hawahofu kuhusu Physical Explanation kwa sababu wana deal na abstractions tu, kwenye hesabu unaweza kuwa na infinite dimensions za Space

So Einstein alipo mwambia Professor wake wazo lake la Special relativity, wazo kuwa speed ya mwanga inapaswa kuwa constant, na hakuna absolute motion ndipo Herman alopo mwambia atumie theory yake ku Formalize wazo lake

Ndipo tulivyopata Special relativity

Na alipokuja kwenye Gravity, ni mathematicians walio suggests atumie Riemannian Geometry ku Formalize wazo lake

Riemannian Geometry, ina deals na Geometry ya Curved space, alivyo unganisha na mda kama part ya space ndivyo tulivyopata General Relativity

Kwa maneno mengine, kilicho muongoza Einstein kwenye theories zake ni Hesabu zaidi kuliko Physical Explanations

So unaposema mda una slow down kasi yako inapoongezeka, au Jua lina "kunja" space na mda, hapa tunaongelea Abstract concepts ambazo zinaweza kuwa au zisiwe na uhalisia wowote ule.


Kitu hiko hiko kipo kwenye Quantum mechanics, wali focus zaidi kwenye Mathematical Formalism kuliko uhalisia

Ndipo tunapo pata idea ya electron moja kuwa sehemu zote kwa wakati mmoja

The reasons why zipo mainstream, ni kwamba Hesabu zilizotumika zinafanya kazi na kukubaliana na Observations

Lakini zote zime fail kutupa Physical interpretation ya hivyo vitu

Sean Carroll, kwenye lecture yake moja, aliulizwa kivipi "Matter na Energy vina bend Spacetime" akakosa jibu

Seriously una amini mda unaweza "kukunjwa" ?

 

[Doyi]

Aione @mosntgala na Kiranga

 

[safuher]

Mh.

Muda ni nini ?

Jawabu liambatane na maelezo

 

[hermanthegreat]

Nime subscribe kabisa

 

[Odense]

Jamaa kapitelea wapi?

 

[Blender]

inawezekana kwamba umbali wa km 1 kutoka Dar es Salaam hadi London UK unaweza kuonekana kuwa cm 1 katika nafasi-wakati (space-time). Hii inaweza kutokea ikiwa kitu kimoja kinasonga kwa kasi ya karibu na kasi ya mwanga au ikiwa kuna nguvu kubwa ya mvuto kati ya vitu viwili.

👇Hapa kuna mifano mingine ya jinsi umbali katika nafasi-wakati (space-time) unaweza kubadilika:

• Katika nafasi tupu (space), umbali kati ya vitu viwili hubakia sawa.
• Katika uwepo wa mvuto mdogo, umbali kati ya vitu viwili hubadilika kidogo.
• Karibu na shimo jeusi (black-hole), umbali kati ya vitu viwili hupungua sana.
• Katika uwepo wa kasi ya juu (light -speed), umbali kati ya vitu viwili hupungua.