Prostor ve fyzice

Prostor ( fyzický [1] , nebo běžný prostor ) je trojrozměrný prostor našeho každodenního světa a/nebo přímý vývoj tohoto pojmu ve fyzice (vývoj, možná někdy dost sofistikovaný, ale přímý, takže můžeme říct: náš obyčejný prostor ve skutečnosti je). Toto je prostor, ve kterém se určuje poloha fyzických těl, ve kterém dochází k mechanickému pohybu , geometrickému pohybu různých fyzických těl a předmětů.

Různé abstraktní prostory v tom smyslu, jak jsou chápány v matematice , nemají nic společného s běžným („fyzickým“) prostorem, kromě vztahu více či méně vzdálené formální analogie (někdy, v některých jednoduchých případech však genetická souvislost je také vidět, například pro rychlostní prostor , pulzní prostor ). Obvykle se jedná o nějaké abstraktní vektorové nebo lineární prostory , často však vybavené řadou dalších matematických struktur. Ve fyzice se pojem prostor používá v tomto smyslu zpravidla nutně s upřesňující definicí nebo sčítáním ( rychlostní prostor[ neznámý pojem ] , barevný prostor , stavový prostor , Hilbertův prostor , spinorový prostor ), nebo v krajním případě v podobě neodmyslitelného sousloví abstraktní prostor . Takové prostory se však používají pro formulaci a řešení docela "pozemských" problémů v běžném trojrozměrném prostoru.

Odrůdy

Ve fyzice se také uvažuje o řadě prostorů, které zaujímají v této jednoduché klasifikaci jakoby střední pozici, tedy takové, které se v konkrétním případě mohou shodovat s běžným fyzickým prostorem, ale v obecném případě se liší. z něj (jako je konfigurační prostor ) nebo obsahují běžný prostor jako podprostor (jako fázový prostor , prostoročas nebo Kalužův prostor ).

V teorii relativity v její standardní interpretaci se prostor [2] ukazuje jako jeden z projevů jediného časoprostoru a volba souřadnic v časoprostoru včetně jejich rozdělení na prostorové a časové závisí na volba konkrétního referenčního rámce [3] . V obecné teorii relativity (a ve většině ostatních metrických teorií gravitace ) je časoprostor považován za pseudo-riemannovskou varietu (nebo pro alternativní teorie dokonce za něco obecnějšího) - složitější objekt než plochý prostor, který může hrát roli fyzikální prostor ve většině ostatních fyzikálních teorií (avšak téměř všechny obecně přijímané moderní teorie mají nebo implikují formu, která je zobecňuje na případ pseudo-riemannovského časoprostoru obecné relativity, který je nepostradatelným prvkem moderního standardního základního obrazu ).

Ve většině odvětví fyziky samotné vlastnosti fyzického prostoru (rozměr, neomezenost atd.) nijak nezávisí na přítomnosti či nepřítomnosti hmotných těl. V obecné teorii relativity se ukazuje, že hmotná tělesa modifikují vlastnosti prostoru, nebo spíše časoprostoru, „zakřivují“ časoprostor.

Jedním z postulátů jakékoli fyzikální teorie (Newton, obecná teorie relativity atd.) je postulát reality určitého matematického prostoru (například Newtonův euklidovský ).

O různých abstraktních prostorech (v čistě matematickém smyslu pojmu prostor ) se uvažuje nejen ve fundamentální fyzice, ale také v různých fenomenologických fyzikálních teoriích souvisejících s různými obory, stejně jako na průsečíku věd (kde je rozmanitost způsobů využití tyto prostory jsou poměrně velké). Někdy se stává, že název matematického prostoru používaný v aplikovaných vědách se ve fundamentální fyzice používá k označení nějakého abstraktního prostoru fundamentální teorie, který se mu v některých formálních vlastnostech podobá, což dodává pojmu a konceptu živější a (abstraktní) viditelnost, přibližuje ji alespoň nějak trochu ke každodenní zkušenosti, „popularizuje“. Stalo se tak například s ohledem na výše zmíněný vnitřní prostor silného interakčního náboje v kvantové chromodynamice , kterému se říkalo barevný prostor , protože trochu připomíná barevný prostor v teorii vidění a polygrafii.

Viz také

• Dimenze prostoru
• Homogenita prostoru
• Izotropie prostoru
• vesmírný čas
• Filozofie prostoru a času

Poznámky

1. ↑ Fyzický prostor  je kvalifikační termín používaný k odlišení tohoto konceptu jak od abstraktnějšího (v této opozici označovaného jako abstraktní prostor ), tak k odlišení reálného prostoru od jeho příliš zjednodušených matematických modelů.
2. ↑ To se týká trojrozměrného „obyčejného prostoru“, tedy prostoru ve smyslu (1), jak je popsáno na začátku článku. V tradičním rámci teorie relativity jde o standardní použití termínu (a pro Minkowského čtyřrozměrný prostor nebo čtyřrozměrnou pseudoRiemannovu varietu obecné relativity se používá termín časoprostor , resp. ). V novějších dílech, zvláště pokud to nemůže způsobit zmatek, se však termín prostor používá i ve vztahu k časoprostoru jako celku. Například, pokud mluvíme o prostoru 3 + 1 dimenzí, máme na mysli přesně časoprostor (a reprezentace dimenze jako součet označuje signaturu metriky , která určuje počet prostorových a časových souřadnic tohoto prostor; v mnoha teoriích se počet prostorových souřadnic liší od tří; existují také teorie s několika časovými souřadnicemi, ale ty jsou velmi vzácné). Podobně říkají „ Minkowského prostor “, „ Schwarschildův prostor “, „ Kerrův prostor “ atd.
3. ↑ Možnost volby různých systémů časoprostorových souřadnic a přechod z jednoho takového souřadnicového systému do druhého je obdobná jako možnost volby různých (s různými směry os) kartézských souřadnicových systémů v běžném trojrozměrném prostoru, a od z jednoho takového souřadnicového systému můžete přejít na jiný otočením os a příslušnou transformací samotných souřadnic - čísel, která charakterizují polohu bodu v prostoru vzhledem k těmto specifickým kartézským osám. Je však třeba poznamenat, že Lorentzovy transformace , které slouží jako analogie rotací pro časoprostor, neumožňují plynulé otáčení časové osy do libovolného směru, například časovou osu nelze otáčet do opačného směru. a dokonce i ke kolmici (ta by odpovídala pohybu vztažné soustavy rychlostí světla) .

Literatura

• Akhundov M. D. Koncept prostoru a času: původ, evoluce, vyhlídky. M., "Myšlenka", 1982. - 222 stran.
• Potěmkin VK, Simanov AL Prostor ve struktuře světa. Novosibirsk, "Nauka", 1990. - 176 s.
• Mizner C. , Thorn K. , Wheeler J. Gravitace . - M .: Mir, 1977. - T. 1-3.

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online) katolík (1997-…)
V bibliografických katalozích	NDL : 00574722