Časopriestor
Časopriestor je matematický model, ktorý spája priestor a čas do jednej myšlienky nazývanej kontinuum. Toto štvorrozmerné kontinuum je známe ako Minkowského priestor.
Spojenie týchto dvoch myšlienok pomohlo kozmológii pochopiť, ako vesmír funguje na veľkej úrovni (napr. galaxie) a na malej úrovni (napr. atómy).
V nerelativistickej klasickej mechanike je dobré používať euklidovský priestor namiesto časopriestoru, pretože čas sa považuje za univerzálny s konštantnou rýchlosťou plynutia, ktorá nezávisí od stavu pohybu pozorovateľa.
V relativistickom vesmíre však čas nemožno oddeliť od troch rozmerov priestoru. Je to preto, že pozorovaná rýchlosť plynutia času závisí od rýchlosti objektu voči pozorovateľovi. Okrem toho sila akéhokoľvek gravitačného poľa spomaľuje plynutie času pre objekt, ktorý vidí pozorovateľ mimo tohto poľa.
Ilustrácia zakrivenia časopriestoru spôsobeného Zemou.
Ďalšie aspekty
Všade, kde existuje hmota, ohýba geometriu časopriestoru. Výsledkom je zakrivený tvar časopriestoru, ktorý možno chápať ako gravitáciu. Biele čiary na obrázku vpravo predstavujú vplyv hmoty na časopriestor.
V klasickej mechanike je použitie časopriestoru nepovinné, pretože čas je nezávislý od pohybu v troch rozmeroch euklidovského priestoru. Keď sa však teleso pohybuje rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla (relativistické rýchlosti), čas nemožno oddeliť od troch rozmerov priestoru. Čas z pohľadu nehybného pozorovateľa závisí od toho, ako blízko rýchlosti svetla sa objekt pohybuje.
Dvojrozmerná analógia skreslenia časopriestoru
Historický pôvod
Mnoho ľudí si spája časopriestor s Albertom Einsteinom, ktorý v roku 1905 navrhol špeciálnu teóriu relativity. Bol to však Einsteinov učiteľ Hermann Minkowski, ktorý navrhol časopriestor v eseji z roku 1908. Jeho koncepcia Minkowského priestoru je prvým pojednaním o priestore a čase ako dvoch aspektoch jednotného celku, čo je podstatou špeciálnej teórie relativity. Dúfal, že táto nová myšlienka objasní teóriu špeciálnej relativity.
Minkowského časopriestor je presný len pri opise konštantnej rýchlosti. Bol to však Einstein, kto objavil zakrivenie časopriestoru (gravitáciu) vo všeobecnej teórii relativity. Vo všeobecnej teórii relativity Einstein zovšeobecnil Minkowského časopriestor tak, aby zahŕňal účinky zrýchlenia. Einstein zistil, že zakrivenie v jeho štvorrozmernom zobrazení časopriestoru je v skutočnosti príčinou gravitácie.
V trinástom vydaní Encyklopédie Britannica z roku 1926 sa objavil Einsteinov článok s názvom "časopriestor".
Literárne pozadie
Edgar Allan Poe napísal esej o kozmológii s názvom Eureka (1848), v ktorej hovorí, že "priestor a trvanie sú jedno". Ide o prvý známy prípad, keď sa predpokladá, že priestor a čas sú rôzne vnímania jednej veci. Poe dospel k tomuto záveru po približne 90 stranách úvah, ale nepoužil žiadnu matematiku.
V roku 1895 H. G. Wells vo svojom románe Stroj času napísal: "Medzi časom a ktorýmkoľvek z troch rozmerov priestoru nie je žiadny rozdiel okrem toho, že sa v ňom pohybuje naše vedomie." Dodal: "Vedci... veľmi dobre vedia, že Čas je len druh Priestoru".
Časopriestor v kvantovej mechanike
Vo všeobecnej teórii relativity sa priestoročas považuje za hladký a spojitý. V teórii kvantovej mechaniky však časopriestor nie je vždy spojitý.
Súvisiace stránky
- Rozmer
- Rozdeľovač
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je podľa textu časopriestor?
Odpoveď: Časopriestor je matematický model, ktorý spája priestor a čas a tvorí štvorrozmerné kontinuum známe ako Minkowského priestor.
Otázka: Ako spojenie priestoru a času pomohlo kozmológii?
Odpoveď: Spojenie priestoru a času umožnilo kozmológii lepšie pochopiť fungovanie vesmíru na veľkej úrovni, ako sú galaxie, aj na malej úrovni, ako sú atómy.
Otázka: Prečo je v nerelativistickej klasickej mechanike dobré používať euklidovský priestor namiesto časopriestoru?
Odpoveď: V nerelativistickej klasickej mechanike je použitie euklidovského priestoru dobré, pretože čas sa považuje za univerzálny s konštantnou rýchlosťou plynutia, ktorá nezávisí od stavu pohybu pozorovateľa.
Otázka: Prečo je čas v relativistickom vesmíre neoddeliteľný od troch rozmerov priestoru?
Odpoveď: Čas nemožno oddeliť od troch rozmerov priestoru v relativistickom vesmíre, pretože pozorovaná rýchlosť plynutia času závisí od rýchlosti objektu vzhľadom na pozorovateľa.
Otázka: Ako ovplyvňuje sila gravitačného poľa plynutie času objektu?
Odpoveď: Sila akéhokoľvek gravitačného poľa spomaľuje plynutie času pre objekt, ako ho vidí pozorovateľ mimo poľa.
Otázka: Ako sa nazýva štvorrozmerné kontinuum, ktoré spája priestor a čas?
Odpoveď: Štvorrozmerné kontinuum, ktoré spája priestor a čas, sa nazýva Minkowského priestor.
Otázka: Ako spojenie priestoru a času pomohlo kozmológii pochopiť vesmír?
Odpoveď: Kombinácia priestoru a času pomohla kozmológii lepšie pochopiť fungovanie vesmíru, a to tak na veľkej úrovni, ako sú galaxie, ako aj na malej úrovni, ako sú atómy.
