Теория пространства-времени
Учены в поисках ответов на свои вопросы разработали некую физическую модель пространства, и дополняющее его равноправное временное измерение. Так появилась теоретико-физическая конструкция, которая называется пространственно-временным континуумом, или просто пространство-время. Такая теория предполагает, что пространство-время непрерывно, а с математической точки зрения представляет собой многообразие с лоренцевой метрикой.
Пространство-время в нерелятивистской классической механике
В классической механике предполагается использование только трех координатах и не зависит от времени, так как время рассматривается как всеобщее и неизменное, будучи независимым от состояния движения наблюдателя. В случае релятивистских моделей время не может быть отделено от трёх измерений пространства, потому что наблюдаемая скорость, с которой течёт время для объекта, зависит от его скорости относительно наблюдателя, а также от силы гравитационного поля, которое может замедлить течение времени.
Время-пространство в релятивистской физике
В космологии и релятивистской физике вообще концепция пространства-времени объединяет пространство и время в одну абстрактную Вселенную. Математически она является многообразием, состоящим из «событий», описанных системой координат. Обычно требуется три пространственных измерения (длина, ширина, высота) и одно временное измерение (время).
В пространстве-времени координатная сетка, которая простирается в 3+1 измерениях, локализует события (вместо просто точки в пространстве), то есть время добавляется как ещё одно измерение в координатной сетке. Таким образом, координаты определяют где и когда происходят события.
В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение, и все четыре измерения органически связаны в единое целое, являясь почти равноправными и в определённых рамках способными переходить друг в друга при смене наблюдателем системы отсчёта.
В рамках общей теории относительности пространство-время имеет и единую динамическую природу, а его взаимодействие со всеми остальными физическими объектами (телами, полями) и есть гравитация.
Вопросы без ответов
Само понятие пространства-времени сложно для представления, так как существуют вопросы, на которые нет ответа: существуют ли пространство и время независимо от сознания, существуют ли координаты пространства-времени независимо друг от друга, в чём причина субъективно наблюдаемой однонаправленности времени, существуют ли моменты времени, отличные от настоящего и другие.
