Erdvėlaikis
Erdvėlaikis - tai matematinis modelis, sujungiantis erdvę ir laiką į vieną idėją, vadinamą kontinuumu. Šis keturmatis kontinuumas vadinamas Minkovskio erdve.
Šių dviejų idėjų sujungimas padėjo kosmologijai suprasti, kaip visata veikia dideliu (pvz., galaktikos) ir mažu (pvz., atomai) lygmeniu.
Nereliatyvistinėje klasikinėje mechanikoje vietoj erdvėlaikio gerai naudoti Euklidinę erdvę, nes laikas traktuojamas kaip universalus su pastoviu tėkmės greičiu, kuris nepriklauso nuo stebėtojo judėjimo būsenos.
Tačiau reliatyvistinėje visatoje laiko negalima atskirti nuo trijų erdvės matmenų. Taip yra todėl, kad stebimas laiko tėkmės greitis priklauso nuo objekto greičio stebėtojo atžvilgiu. Be to, bet kokio gravitacinio lauko stiprumas lėtina laiko tėkmę objekto, kurį mato stebėtojas, esantis už lauko ribų, atžvilgiu.
Žemės sukelto erdvėlaikio kreivumo iliustracija.
Kiti aspektai
Visur, kur yra materijos, ji iškreipia erdvėlaikio geometriją. Dėl to erdvėlaikio forma yra išlenkta, o tai galima suprasti kaip gravitaciją. Dešiniajame paveikslėlyje baltos linijos vaizduoja masės poveikį erdvėlaikiui.
Klasikinėje mechanikoje erdvėlaikio naudojimas nėra privalomas, nes laikas nepriklauso nuo judėjimo trijuose Euklidinės erdvės matmenyse. Tačiau kai kūnas juda greičiu, artimu šviesos greičiui (reliatyvistiniu greičiu), laiko negalima atskirti nuo trijų erdvės matmenų. Laikas nejudančio stebėtojo požiūriu priklauso nuo to, kaip arti šviesos greičio juda objektas.
Dvimatė erdvėlaikio iškraipymo analogija
Istorinė kilmė
Daugelis žmonių erdvėlaikį sieja su Albertu Einšteinu, kuris 1905 m. pasiūlė specialųjį reliatyvumą. Tačiau 1908 m. esė erdvėlaikį pasiūlė Einšteino mokytojas Hermanas Minkovskis. Jo Minkovskio erdvės koncepcija yra ankstyviausias erdvės ir laiko, kaip dviejų vieningos visumos aspektų, traktavimas, kuris yra specialiojo reliatyvumo esmė. Jis tikėjosi, kad ši nauja idėja paaiškins specialiosios reliatyvumo teorijos esmę.
Minkovskio erdvėlaikis tiksliai apibūdina tik pastovų greitį. Tačiau būtent Einšteinas bendrajame reliatyvumo teorijoje atrado erdvėlaikio kreivumą (gravitaciją). Bendrajame reliatyvume Einšteinas apibendrino Minkovskio erdvėlaikį, įtraukdamas pagreičio poveikį. Einšteinas atrado, kad jo 4 matmenų erdvėlaikio vaizdavimo kreivumas iš tikrųjų yra gravitacijos priežastis.
1926 m. tryliktajame enciklopedijos "Britannica" leidime buvo išspausdintas Einšteino straipsnis "erdvėlaikis".
Literatūrinis fonas
Edgaras Allanas Poe parašė esė apie kosmologiją "Eureka" (1848 m.), kurioje teigė, kad "erdvė ir trukmė yra viena". Tai pirmas žinomas atvejis, kai erdvė ir laikas laikomi skirtingais vieno dalyko suvokimais. Tokią išvadą Poe padarė po maždaug 90 puslapių samprotavimų, tačiau nenaudojo jokios matematikos.
1895 m. H. G. Wellsas romane "Laiko mašina" rašė: "Laikas niekuo nesiskiria nuo bet kurio iš trijų erdvės matmenų, išskyrus tai, kad juo juda mūsų sąmonė". Jis taip pat pridūrė: "Mokslo žmonės... puikiai žino, kad Laikas yra tik tam tikra Erdvės rūšis".
Erdvėlaikis kvantinėje mechanikoje
Bendrajame reliatyvumo teorijoje erdvėlaikis laikomas lygiu ir tolygiu. Tačiau kvantinės mechanikos teorijoje erdvėlaikis ne visada yra tolydus.
Susiję puslapiai
- Matmenys
- Kolektorius
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra erdvėlaikis pagal tekstą?
A: Erdvėlaikis - tai matematinis modelis, jungiantis erdvę ir laiką, sudarantis keturmatį kontinuumą, vadinamą Minkovskio erdve.
K: Kaip erdvės ir laiko sujungimas padėjo kosmologijai?
A: Erdvės ir laiko sujungimas leido kosmologijai geriau suprasti, kaip visata veikia tiek dideliame, pavyzdžiui, galaktikų, tiek mažame, pavyzdžiui, atomų, lygmenyje.
K: Kodėl nereliatyvistinėje klasikinėje mechanikoje naudinga naudoti Euklidinę erdvę, o ne erdvėlaikį?
A: Nerelativistinėje klasikinėje mechanikoje Euklido erdvė yra gera, nes laikas laikomas universaliu, kurio tėkmės greitis yra pastovus ir nepriklauso nuo stebėtojo judėjimo būsenos.
K: Kodėl reliatyvistinėje visatoje laikas neatsiejamas nuo trijų erdvės matmenų?
Atsakymas: Reliatyvistinėje visatoje laiko negalima atskirti nuo trijų erdvės matmenų, nes stebimas laiko tėkmės greitis priklauso nuo objekto greičio stebėtojo atžvilgiu.
K: Kaip gravitacinio lauko stiprumas veikia objekto laiko tėkmę?
Atsakymas: Bet kokio gravitacinio lauko stiprumas lėtina laiko tėkmę objektui, kurį mato už lauko ribų esantis stebėtojas.
K: Kaip vadinasi keturmatis kontinuumas, jungiantis erdvę ir laiką?
A: Keturių dimensijų kontinuumas, jungiantis erdvę ir laiką, vadinamas Minkovskio erdve.
K: Kaip erdvės ir laiko junginys padėjo kosmologijai suprasti visatą?
A: Erdvės ir laiko derinys padėjo kosmologijai geriau suprasti visatos veikimą, įskaitant ir didelį, pavyzdžiui, galaktikų, ir mažą, pavyzdžiui, atomų, lygmenį.
