Пространство-время

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Простра́нство-вре́мя - физическая модель, дополняющая пространство временны́м измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение.

В принципе, формулировку в рамках концепции пространства-времени допускает и ньютоновская механика^[1], но в ней это объединение искусственно, так как пространство-время классической механики — прямое произведение пространства на время, то есть пространство и время не зависимы друг от друга. Однако в контексте теории относительности время не отделимо от трех пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя (см. собственное время).

Вообще, сколько измерений необходимо для описания вселенной - вопрос до сих пор открытый. Теория струн, например, требует наличия 10 или даже 11 измерений. Предполагается, что дополнительные 6 или 7 измерений свёрнуты до планковских размеров, так что экспериментально они пока не могут быть обнаружены (есть надежда, что эти измерения каким-то образом проявляют себя и в макроскопическом масштабе).

Первый вариант модели естественного объединения со связью пространства и времени, пространство Минковского, был создан Германом Минковским в 1907 г. на основе специальной теории относительности Эйнштейна.

Несмотря на то что, на первый взгляд, временное измерение абстрактно, понятие времени как измерения вполне конкретно. Когда мы хотим с кем-то встретиться, мы говорим, где «в пространстве» мы рассчитываем встретиться с ним, например, на 9-м этаже здания на углу 53-й стрит и 7-й авеню. В этом описании содержатся три элемента информации (9-й этаж, 53-я стрит, 7-я авеню), описывающих конкретное место в трёх пространственных измерениях Вселенной. Не менее важным является указание времени встречи, например, в 3 часа пополудни. Эта часть информации указывает, где «во времени» состоится встреча. Следовательно, события описываются четырьмя элементами информации: тремя, указывающими расположение в пространстве, и одним, указывающим положение во времени. Таким образом характеризуется положение события в пространстве и времени, то есть в пространстве-времени. В этом смысле время представляет собой ещё одно измерение.

[править] Релятивистский закон преобразования скорости

в классической механике закон преобразования скорости частицы иммет вид:

$\, v = v' + V$

где v' и v - скорости одной частицы в ИСО, относительная скорость которых равна V.

но постулат СТО требует, чтобы при $\, v' = c$ выполнялось $\, v = c$ но

$\, v = c + V \not= c$

так как классический закон преобразования скоростей противоречит одному из постулатов, встает задача создания нового, релятивистского, закона, то есть согласующегося с СТО. (вывод= to do)

$v=\frac{v'+V}{1+\frac{v'V}{c^2}}$