Узнайте, что такое пространственно-временной континуум, какова история возникновения термина и какова суть объединения пространства и времени в новую математическую/физическую сущность.
В 1906 году, вскоре после того, как Альберт Эйнштейн объявил о своей специальной теории относительности, его бывший преподаватель математики в колледже, Герман Минковский, разработал новую схему мышления о пространстве и времени, которая подчеркивала их геометрические качества.
Теория относительности Эйнштейна: общая теория, специальная и первый постулат
В своей знаменитой цитате, произнесенной на публичной лекции о теории относительности, он заявил следующее,
“Взгляды на пространство и время, которые я хочу изложить перед вами, возникли на почве экспериментальной физики, и в этом заключается их сила. Они радикальны. Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены исчезнуть в тени, и только своеобразный союз этих двух сохранит независимую реальность”.
Что такое пространственно-временной континуум?
Эта новая реальность заключалась в том, что пространство и время, как физические конструкции, должны быть объединены в новую математическую/физическую сущность под названием “пространство-время”, потому что уравнения относительности показывают, что и пространственные, и временные координаты любого события должны быть смешаны вместе математикой, чтобы точно описать то, что мы видим.
Поскольку пространство состоит из 3 измерений, а время одномерно, пространство-время должно быть 4-мерным объектом.
Континуум – это название непрерывных образований (напр., совокупности всех точек любого отрезка прямой).
А что такое пространственно-временной континуум? Считается, что это “континуум”, потому что, насколько нам известно, не существует пропущенных точек в пространстве или мгновений во времени, и оба эти объекта могут быть разделены без каких-либо видимых ограничений по размеру или продолжительности.
Итак, физики теперь привыкли считать наш мир встроенным в этот 4-мерный пространственно-временной континуум, и все события, места, моменты истории, действия и так далее описываются с точки зрения их расположения в пространстве-времени.
Что такое гравитация и эволюция ее исследования?
Пространство-время не развивается, оно просто существует. Когда мы рассматриваем определенный объект с точки зрения его пространственно-временной репрезентации, каждая частица располагается вдоль своей мировой линии.
Это линия, похожая на спагетти, которая тянется из прошлого в будущее, показывая пространственное расположение частицы в каждый момент времени. Эта мировая линия существует как целостный объект, который можно разрезать здесь и там, чтобы увидеть, где находится частица в пространстве в конкретный момент времени. Определив полную мировую линию частицы из сил, действующих на нее, вы “разгадали” ее полную историю. Эта мировая линия не меняется со временем, а просто существует как вневременной объект.
Точно так же в общей теории относительности, когда вы решаете уравнение для формы пространства-времени, эта форма не меняется во времени, а существует как целостный вневременной объект. Вы можете разрезать его здесь и там, чтобы исследовать, как выглядит геометрия пространства в конкретный момент времени. Изучение последовательных срезов во времени позволит вам увидеть, например, расширяется ли вселенная или нет.
Источник: einstein.stanford.edu/
