Spațiul în fizică

Spațiul ( fizic [1] , sau spațiu obișnuit ) este spațiul tridimensional al lumii noastre cotidiene și/sau dezvoltarea directă a acestui concept în fizică (dezvoltare, poate uneori destul de sofisticată, dar directă, deci putem spune: spațiul este de fapt). Acesta este spațiul în care este determinată poziția corpurilor fizice, în care are loc mișcarea mecanică , mișcarea geometrică a diferitelor corpuri fizice și obiecte.

Diverse spații abstracte în sensul că sunt înțelese în matematică nu au nimic de-a face cu spațiul obișnuit („fizic”), cu excepția relației de analogie formală mai mult sau mai puțin îndepărtată (uneori, în unele cazuri simple, totuși, o legătură genetică). este de asemenea vizibil, de exemplu pentru spațiul de viteză , spatiu puls ). De obicei, acestea sunt niște vectori abstracte sau spații liniare , cu toate acestea, adesea echipate cu o varietate de structuri matematice suplimentare. În fizică, termenul spațiu este folosit în acest sens, de regulă, neapărat cu o definiție clarificatoare sau adaos ( spațiu de viteză[ termen necunoscut ] , spațiu de culoare , spațiu de stări , spațiu Hilbert , spațiu spinor ), sau, în cazuri extreme, sub forma unei fraze inseparabile spațiu abstract . Astfel de spații sunt folosite, totuși, pentru formularea și rezolvarea unor probleme destul de „terestre” într-un spațiu tridimensional obișnuit.

Soiuri

În fizică se consideră și o serie de spații care ocupă, parcă, o poziție intermediară în această clasificare simplă, adică acelea care, într-un caz particular, pot coincide cu spațiul fizic obișnuit, dar în cazul general diferă. din acesta (cum ar fi spațiul de configurare ) sau conține spațiul obișnuit ca subspațiu (cum ar fi spațiul de fază , spațiu -timp sau spațiu Kaluza ).

În teoria relativității în interpretarea sa standard, spațiul [2] se dovedește a fi una dintre manifestările unui singur spațiu-timp , iar alegerea coordonatelor în spațiu-timp, inclusiv împărțirea lor în spațiale și temporale , depinde de alegerea unui cadru de referință specific [3] . În relativitatea generală (și în majoritatea altor teorii metrice ale gravitației ), spațiu-timp este considerat o varietate pseudo-riemanniană (sau, pentru teoriile alternative, chiar ceva mai general) - un obiect mai complex decât spațiul plat, care poate juca rolul de spațiul fizic în majoritatea celorlalte teorii fizice (cu toate acestea, aproape toate teoriile moderne general acceptate au sau implică o formă care le generalizează în cazul spațiului-timp pseudo-riemannian al relativității generale, care este un element indispensabil al tabloului fundamental standard modern. ).

În majoritatea ramurilor fizicii, înseși proprietățile spațiului fizic (dimensiunea, nelimitarea etc.) nu depind în niciun fel de prezența sau absența corpurilor materiale. În teoria generală a relativității , se dovedește că corpurile materiale modifică proprietățile spațiului, sau mai degrabă, spațiu-timp, „curba” spațiu-timp.

Unul dintre postulatele oricărei teorii fizice (Newton, relativitatea generală etc.) este postulatul realității unui anumit spațiu matematic (de exemplu, euclidianul lui Newton ).

Diverse spații abstracte (în sensul pur matematic al termenului spațiu ) sunt considerate nu numai în fizica fundamentală, ci și în diferite teorii fenomenologice fizice legate de diferite domenii, precum și la intersecția științelor (unde varietatea modurilor de utilizare aceste spații este destul de mare). Uneori se întâmplă ca denumirea spațiului matematic folosit în științele aplicate să fie luată în fizica fundamentală pentru a desemna un spațiu abstract al teoriei fundamentale, care se dovedește a fi similar cu acesta în unele proprietăți formale, ceea ce conferă termenului și conceptului mai multă viață. și vizibilitatea (abstractă), o apropie cel puțin cumva ceva puțin de experiența de zi cu zi, o „popularizează”. Acest lucru a fost făcut, de exemplu, în ceea ce privește spațiul interior menționat mai sus al sarcinii de interacțiune puternică în cromodinamica cuantică , care a fost numit spațiu de culoare deoarece amintește oarecum de spațiul de culoare din teoria vederii și poligrafiei.

Vezi și

• Dimensiunea spațiului
• Omogenitatea spațiului
• Izotropia spațiului
• spațiu timp
• Filosofia spațiului și timpului

Note

1. ↑ Spațiul fizic  este un termen calificativ folosit pentru a distinge acest concept atât de cel mai abstract (notat în această opoziție ca spațiu abstract ), cât și pentru a distinge spațiul real de modelele sale matematice suprasimplificate.
2. ↑ Aceasta se referă la „spațiul obișnuit” tridimensional, adică spațiul în sensul (1), așa cum este descris la începutul articolului. În cadrul tradițional al teoriei relativității, aceasta este utilizarea standard a termenului (și pentru spațiul bidimensional al lui Minkowski sau varietatea pseudo-riemanniană cu patru dimensiuni a relativității generale , se folosește termenul spațiu-timp , respectiv ). Cu toate acestea, în lucrările mai noi, mai ales dacă acest lucru nu poate provoca confuzie, termenul spațiu este folosit și în raport cu spațiu-timp în ansamblu. De exemplu, dacă vorbim despre un spațiu de 3 + 1 dimensiuni, ne referim exact la spațiu-timp (iar reprezentarea dimensiunii ca sumă denotă semnătura metricii , care determină numărul de coordonate spațiale și temporale ale acestei spațiu; în multe teorii, numărul de coordonate spațiale diferă de trei; există și teorii cu mai multe coordonate de timp, dar acestea din urmă sunt foarte rare). În mod similar, ei spun „ spațiul Minkowski ”, „ spațiul Schwarzschild ”, „ spațiul Kerr ”, etc.
3. ↑ Posibilitatea de a alege diferite sisteme de coordonate spațiu-timp și trecerea de la un astfel de sistem de coordonate la altul este similară cu posibilitatea de a alege diferite (cu direcții diferite ale axelor) sisteme de coordonate carteziene în spațiul tridimensional obișnuit, și din un astfel de sistem de coordonate puteți merge la altul prin rotirea axelor și transformarea corespunzătoare a coordonatelor în sine - numere care caracterizează poziția unui punct în spațiu față de aceste axe carteziene specifice. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că transformările Lorentz , care servesc ca un analog al rotațiilor pentru spațiu-timp, nu permit rotația continuă a axei timpului într-o direcție arbitrară, de exemplu, axa timpului nu poate fi rotită în direcția opusă. și chiar la perpendiculară (aceasta din urmă ar corespunde mișcării cadrului de referință la viteza luminii) .

Literatură

• Akhundov M. D. Conceptul de spațiu și timp: origini, evoluție, perspective. M., „Gândirea”, 1982. - 222 pagini.
• Potemkin VK, Simanov AL Spațiul în structura lumii. Novosibirsk, „Nauka”, 1990. - 176 p.
• Mizner C. , Thorn K. , Wheeler J. Gravity . - M . : Mir, 1977. - T. 1-3.

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online) Catolică (1997—…)
În cataloagele bibliografice	NDL : 00574722