Isaac Newton과 다른 Premodern 물리학 자들은 공간과 시간을 별도의 절대적 단체로 보았습니다. 우리가 움직이는 엄격한 배경. 표면적으로, 이것은 뉴턴의 1687 운동 법칙 뒤에있는 수학을 단순하게 보이게 만들었습니다. 그는 예를 들어 $ latex \ vec {f} =m \ vec {a} $.로 힘, 질량 및 가속 사이의 관계를 정의했습니다.
대조적으로, Albert Einstein이 공간과 시간이 절대적이지 않고 상대적이라고 밝혔을 때, 수학은 더 어려워 보였다. 상대 론적 용어로 힘은 $ ratex \ vec {f} =\ gamma (\ vec {v})^{3} m_ {0} \, \ vec {a} _ {\ parally}+\ gamma (\ vec {v}) m_ {0 \ \, \, \ vec}} {\ vec}}에 의해 정의됩니다. _ {\ perp} $.
그러나 더 깊은 의미에서 우주에 대한 우리의 근본적인 이해에 진정으로 중요한 방식으로 아인슈타인의 이론은 근본적인 수학의 주요 단순화를 나타 냈습니다.
그의 1905 년 특수 상대성 이론은 공간과 시간에주고받는 것이 있음을 보여 주었고, 이는 함께 굽힘을 느끼고 뒤틀리는“시공간”직물을 구성합니다. 이런 식으로 생각하면 그와 다른 사람들은 우주의 대칭을 면밀히 조사하게되었거나, 당신이 그것을 바꾸고, 회전시키고, 움직일 수 있으며, 이전과 객체 나 사건 사이의 동일한 분리를 측정 할 수있는 모든 방법으로 이끌었습니다. 상대성이 우주에 대한 우리의 수학적 설명을 단순화하는 것은이 대칭의 언어로서.
실제로, 시공간의 확장이 고려 될 때 수학은 훨씬 더 좋아집니다. 물리학 자 프리먼 다이슨 (Freeman Dyson)이 지적했듯이, 초기에 아인슈타인의 이론을 연구하면서 이것에 대해 생각한 모든 수학자들은“[Edwin] 허블에 의해 관찰 적으로 발견되기 20 년 전에 우주의 확장을 올바르게 예측했을 것입니다.”
.방정식과 개념이 Thornier를 성장 시켰음에도 불구하고 자연에 대한 우리의 설명을 뒷받침하는 대칭이 어떻게 단순화되었는지 이해하려면 100 미터 대시의 타임 키퍼라고 상상해보십시오. Newtonian Physics에서는 시작과 결승선 사이의 거리는 거리와 스프린터가 가로지는 시간이 거리가 관점에 의존하지 않습니다. 시계를 다른 장소로 가져 가거나 다른 시간에 레이스를 잡고, 시계를 뒤집거나, 차를 타거나, 스프린터와 함께 운전할 수 있습니다. 다시 말해, 절대 공간과 시간에는 10 개의“대칭”이 있습니다. 세 가지 공간 방향 중 하나의 회전 ( x , y 및 z ), 그 방향으로 움직이고, x 의 새로운 위치로 이동 , y , z 그리고 시간. 그것들은 갈릴리의 변형으로 알려져 있습니다.
그러나 이것들은 자연의 진정한 대칭이 아닙니다.
대신, 아인슈타인이 발견 한 것처럼 공간과 시간은 불가분의 관계가 있습니다. 당신이 공간을 너무 빨리 움직이면, 시간이 반드시 느려집니다. 결과적으로 그는 공간과 시간을 통해 빛의 속도보다 더 빠른 여행이 없다는 사실을 깨달았습니다. 이 유한 속도 제한은 시간이 지남에 따라 움직임을 억제하기 위해 공간을 통해 움직임을 강제하여 측정 된 거리와 지속 시간은 측정 값의 움직임 상태에 의존합니다. 스프린터와 함께 운전하면 실제로 관람석에있는 누군가의 스톱워치에 비해 시계가 느려집니다. 그럼에도 불구하고 아인슈타인의 전 교사 인 지오 미로 인 Hermann Minkowski는 1908 년에 두 사건 사이의“시공간 간격”-각 사람의 경마장 길이와 스프린터의 시간 측정 값은 항상 자신의 관점에 관계없이 항상 동일하게 유지됩니다.
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시공간은 독립적이고 단단한 공간과 시간보다 끔찍한 것처럼 보일 수 있지만 대칭 측면에서는 더 간단합니다. 갈릴리의 변형은 공간이나 시간에 독립적으로 작용하는 반면, Poincaré 변환이라고 불리는 시공간에 대한 관점을 변화시키는 10 가지 방법은 많은 독립적 인 부분으로 나눌 수 없기 때문에 더 간단한 대칭 그룹을 형성합니다. Poincaré 대칭 그룹을 갈릴리 그룹의 별도 부분으로 분해하려면 빛의 속도 ( c )가 척하십시오. )는 무한대로 우주에 속도 제한이 없음을 의미합니다. c 을 설정할 때 관점 사이를 전환하기 위해 Poincaré 변환에서 무한대와 동일합니다. Poincaré Group은 Galilean Group으로 "퇴화 한도"로 줄어 듭니다.
Minkowski는 1908 년에 시공간의 개선 된 대칭에 대해 논의했다. 만약 그가 있다면, 우주의 대칭을 더 단순화하면 스스로 제안했을 것입니다.
Poincaré 대칭은 평평한 시공간을 변형시키는 방법을 지정하여 여전히 무한대를 가정하여 모든 방향으로 영원히 균일하게 확장되기 때문입니다. 우주의 반경이 유한 할 때, 즉 시공간 직물이 무한한 종이가 아닌 거대한 구의 표면처럼 보일 때, 10 개의 Poincaré 대칭은 De Sitter 그룹으로 알려진 새로운 10 개의 변환 그룹으로 대체됩니다. 구의 회전이 x 의 번역처럼 보이는 것처럼 구형 및 평평한 대칭은 서로 변모합니다. 및 y 구가 충분히 큰 경우 비행기의 지시. 그러나 유한 한 빛의 속도가 사물을 단순화하는 것과 마찬가지로, 유한 반경은 De Sitter 그룹을 Poincaré Group보다 단순하고 통일하게 만듭니다.
네덜란드 수학자이자 물리학 자 Willem De Sitter는 1917 년 아인슈타인의 방정식에 대한 유한 한 구형 "De Sitter Universe"솔루션을 수행했습니다. De Sitter 우주에서는 시공간 직물에 에너지가 주입되어 에너지가 주입되어 구체처럼 늘어날뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 확장됩니다. 실제로, Hubble의 후퇴 은하에 대한 관찰이 1929 년에 보여지면서 실제 우주는 확장되고 있습니다. 그리고 시공간은 실제로 1998 년 천문학 자들이 발견 한“어두운 에너지”가 실제로 주입되었습니다. 우리는 Simple de Sitter Group of Sthemtries에 의해 묘사 된 De Sitter Universe에 살고 있습니까? 이상한 대답은 :우리는 결국.
현재, 시공간의 완벽한 데트 시터 대칭은 한 곳과 다른 장소를 만드는 모든 것들에 의해 깨졌습니다. "당신과 나는 회전 불변을 깨뜨립니다."뉴저지 주 프린스턴의 고급 연구 연구소의 물리학자인 Nima Arkani-Hamed는 Dyson이 동료 교수입니다.
.입자, 행성, 사람 및 기타 모든 대칭 중심의 물건은 빅뱅 중에 발생한 차이점에서 비롯됩니다. 우주가 존재로 팽창함에 따라, 시공간 직물의 양자 지터는 거시적 변형으로 성장했으며, 이는 오늘날에 보이는 은하와 공극 및 기타 구조로 진화했습니다. 시공간의 대칭이 처음에 자발적으로 깨지지 않았다면 우주는 이제 비어 있고 흥미롭지 않을 것이며 아무도 그것을 보지 않을 것입니다. 부러진 대칭이 존재하려면 필요합니다.
그러나 어둠의 에너지로 인해 우주의 확장이 가속화함에 따라 현재의 모든 변화는 팽창하는 풍선 표면의 주름처럼 부드럽게됩니다. Arkani-Hamed는“우주는 시간이 지남에 따라 더 커지고 더 희석되어 진공 상태에 더 가깝고 더 가까워졌다”고 설명했다. 결국, 다른 관점은 진정으로 구별 할 수 없게 될 것입니다. "그 진공 상태에서 우리는 그 대칭을 보게됩니다."
Arkani-Hamed는 De Sitter Symmetry Group을 시공간의 직물이 자연스럽게 향하는 경향이 있다고 설명하는 "유인"상태로 묘사합니다. 그러나 우주가 왜 무한 미래에서만 10 드 시터 대칭을 존중 하는가? 그 동안 미묘하게 그들을 깨뜨리는 것은“깊은 의문”이라고 그는 말했다. 그는 역사적으로 물리학 자들은 자연의 숨겨진 대략적인 대칭을 찾기 위해 파야했다고 언급했다. "그들이 있다는 사실은 분명히 깊은 단서가 있습니다."
