Úvodní stránka | Tato stránka v originále

Spacetime

V relativnosti speciality a obecné relativnosti, čas a trojrozměrný prostor být zpracovaný spolu jak jeden čtyřrozměrný různý volal spacetime (jinak, prostoročas; vidět dolů). Důvod k spacetime může být odkazoval se na jako událost. Každá událost má čtyři osy (t, x, y, z).

Tabulka s obsahem
1 vztažná soustava
2 příbuzná pojetí

Vztažná soustava

Jen jak x, y, z osy bodu závisí na osách jeden je používání tak vzdálenosti a časové intervaly, neměnný v Newtonian fyzice, smět záviset na vztažné soustavě pozorovatele, ve fyzice relativistic. Vidět zkracování délky a čas dilation. Toto je centrální lekce relativnosti speciality.

Centrální lekce obecné relativnosti je ten spacetime nemůže být fixované pozadí, ale je poněkud síť vyvíjejících se vztahů.

pauza spacetime mezi dvěma událostmi je rám-neměnná kvantita analogická s vzdáleností v Euclidean prostoru. Pauza spacetime s po křivce je definován

kde c je rychlost světla (někteří lidé proletí známky rovnice). Základní předpoklad relativnosti je že transformace osy musí opustit pauzy neměnný. Pauzy jsou neměnné pod Lorentz transformacemi.

Pauzy spacetime na různý vymezit pseudo-metrický nazvaný Lorentz metrický. Toto metrický je velmi podobný vzdálenosti v Euclidean prostoru. Nicméně, si všimnout toho zatímco vzdálenosti jsou vždy pozitivní, pauzy mohou být pozitivní, nula, nebo negativní. Události se spacetime intervalem nuly jsou odděleny množením světelného signálu. Události s pozitivní spacetime pauzou jsou v každém jiný je budoucnost nebo minulost, a hodnota pauzy definuje pořádný čas měřený cestováním pozorovatele mezi nimi. Spacetime spolu s tímto pseudo-metrický smíří se pseudo-Riemannian různý.

Jeden z nejjednodušších zajímavých příkladů spacetime je R4 s spacetime pauza vymezila nahoře. Toto je známé jako Minkowski prostor, a je obvyklé geometrické nastavení pro zvláštní relativnost. V kontrastu, obecná relativnost říká, že fundamentální různý nebude být plochý, jestliže vážnost je dar a tak to volá po použití spacetime poněkud než Minkowski prostor.

Přísně mluvit jeden může také zvažovat události v Newtonian fyzice jako jediný spacetime. Toto je Galilean-Newtonian relativnost, a souřadnicové systémy jsou spřízněné Galilean transformacemi. Nicméně, protože tito chrání spatial a světské vzdálenosti nezávisle, takový spacetime může být rozložen unarbitrarily, který není možný v obecném případě.

Některé obecné fakty o spacetimes

kompaktní různý moci být se změnil na spacetime jestliže a jediný jestliže jeho Eulerova charakteristika je 0.

Nějaké non-kompaktní 4-různý moci být se změnil na spacetime.

Mnoho spacetimes mají fyzické výklady kterého většina fyziků by zvážilo to divný nebo znepokojující. Například, kompaktní spacetime má uzavřené timelike křivky, který porušit naše obvyklé myšlenky na příčinnost. Z tohoto důvodu, matematičtí fyzici obvykle zvažují jen omezené podmnožiny všech možných spacetimes. Jeden způsob, jak dělat toto má studovat “realistická” řešení rovnic obecné relativnosti. Další cesta je přidat některé další “fyzicky rozumný” ale ještě docela obecná geometrická omezení, a pokusit se ukázat se jako zajímavé věci o výsledném spacetimes. Druhý přístup má vedení k některým důležitým výsledkům, nejvíce pozoruhodně Penrose-odkašlávat si teorémy výstřednosti.

V matematické fyzice to je také obvyklé omezovat různý být připojený a Hausdorff. Hausdorff spacetime je vždy paracompact.

Je Spacetime Quantized?

Výzkum proudu je zaostřen na povaze spacetime u Planck měřítka. Loop kvantová vážnost, teorie řetězce, a termodynamika černé díry všichni předpovídají quantized spacetime s dohodou o závažnosti. Loop kvantová vážnost dokonce dělá přesné předpovědi o geometrii spacetime v Planck měřítku.

Prostoročas vs. Spacetime

Příklady použití spacetime:

Příklady použití prostoročasu:

Příbuzná pojetí

Galilean transformace | Lorentz transformace | Minkowski prostor | Lorentz invariance | Různý | Metrický prostor | Vážnost | Čtyři-vektor