Priestor (fyzika)

Priestor vo fyzike je charakteristika hmotných objektov určujúca ich vzájomné odľahlosti. [1]

Vznikom teórie relativity v 20. storočí veda priniesla do chápania priestoru a času nové svetlo. V rovniciach teórie relativity vystupuje čas t podobne ako každá z troch zložiek priestoru x, y, z (dĺžka, šírka a výška), takže namiesto 1-dimenzionálneho času a 3-dimenzionálneho priestoru existujeme vlastne v 4-dimenzionálnom časopriestore. Navyše, veľkosť priestoru a rýchlosť toku času závisia od rýchlosti pohybu. Priestor sa s narastajúcou rýchlosťou skracuje a čas sa s narastajúcou rýchlosťou spomaľuje. Hovoríme, že dochádza ku kontrakcii dĺžok a k dilatácii času. Pri rýchlostiach pohybu rovných 0.866 (3/2) násobku rýchlosti svetla sa rozmer priestoru v smere pohybu zmenší na polovicu a čas sa predĺži na dvojnásobok. Čím viac sa blížime k rýchlosti svetla, tým je tento efekt väčší, až pri rýchlosti pohybu rovnej rýchlosti svetla sa pozdĺžna zložka priestoru zmenší na nulu, čím sa trojrozmerný priestor zmení na dvojrozmernú plochu a čas sa celkom zastaví. Sú to javy, ktoré dnes experimentálne pozorujeme napríklad v prípade kozmického žiarenia a využívame pri skúmaní elementárnych častíc v urýchľovačoch. Poskytujú nám úplne nový pohľad na existenciu času a priestoru. [2]

Čas a priestor nie sú pevné štruktúry, ale sú dosť flexibilné. Pôsobí na ne aj gravitácia. Priestor sa v gravitačnom poli zakrivuje a čas sa spomaľuje. Čiara predstavuje 1-dimenzionálny priestor, plocha 2-dimenzionálny priestor, teleso 3-dimenzionálny priestor. Čím má priestor viac dimenzií, tým je bohatší čo do možností pohybu v ňom a obsahuje v sebe všetky menejrozmerné priestory. Podľa niektorých fyzikálnych teórií náš štvorrozmerný časopriestor je súčasťou viacrozmerného priestoru, pričom tie rozmery, čo sú navyše, nevnímame, podobne ako pri bežnom pohybe po povrchu Zeme nevnímame, že Zem je guľatá. V súčasnosti sa pracuje na výskumných projektoch, ktoré potvrdzujú tieto predstavy. Hoci si viac ako 3-dimenzionálny priestor nevieme predstaviť, matematicky ho vieme opísať. Nápomocná by nám mohla byť predstava lana zaveseného medzi stožiarmi. Z diaľky sa nám javí ako čiara, teda ako jednorozmerný priestor, lebo jeho ďalšie dva rozmery na diaľku nevnímame. Keď sa však dostatočne priblížime, vidíme dobre aj hrúbku lana, teda zvyšné dva rozmery. Takto sa nám môže javiť aj viacdimenzionálny priestor iba ako náš 3-dimenzionálny priestor. [2]

Vlastnosti časopriestoru s rôznym počtom dimenzií
Vodorovná os: počet priestorových dimenzií
Zvislá os: počet časových dimenzií
UNPREDICTABLE: Správanie okolia sa nedá predpovedať zo znalosti príslušných parciálnych derivácií - spracúvanie informácií je nemožné
TOO SIMPLE: Vesmír má príliš jednoduchú geometriu – napríklad jednotlivé nervy sa nemôžu „obísť“, ale pretínajú sa. Tiež problémy s existenciou gravitačnej interakcie
TACHYONS ONLY: Rýchlosť svetla je najnižšou možnou rýchlosťou šírenia hmoty – skladá sa teda len z tachyónov
UNSTABLE: Obežné dráhy (elektrónov, planét, hviezd atď.) alebo samotné protóny sú nestabilné
We are here (náš vesmír): má práve také matematické a fyzikálne vlastnosti, že poskytuje najbohatšie prostredie pre život

Fine-tuned universe

Na výnimočnosť nastavenia dimenzionality nášho časopriestoru (tri priestorové a jedna časová dimenzia) upozornili niekoľkí autori. Súčasné aj rozpracované fyzikálne teórie sa pri makroskopickom popise nášho vesmíru zhodujú na tomto počte. Tento problém bol skúmaný z fyzikálneho aj čisto matematického hľadiska. Iné počty makroskopických dimenzií vedú k vesmírom, v ktorých buď neexistuje stabilita dráh planét či stavebných blokov hmoty, alebo sú len veľmi jednoduché.

Externé odkazy

Matematický portál Fyzikálny portál Astronomický portál

• [1] FILIT – zdroj, z ktorého pôvodne čerpal tento článok.
• [2] KRUPA, D. 2014. O čase a priestore. [online]. 2014. [cit. 2014-11-27]. Dostupné na: http://www.mediasvatava.sk/index.php?option=com_content&task=view&id=41&Itemid=25^{[nefunkčný odkaz]}