«Տարածաժամանակ»–ի խմբագրումների տարբերություն

[[Պատկեր:GPB_circling_earthGPB circling earth.jpg|thumb|300px|Տարածաժամանակային կորացում` [[Տիեզերական ձգողություն|գրավիտացիա]]յի հետևանքով]]

'''Տարածաժամանակը''' կամ, այլ կերպ ասած, '''տարածաժամանակային կոնտինուումը''' մաթեմատիկական մոդել է, որը միահյուսում է [[տարածություն]]ն ու [[ժամանակ]]ը մեկ միասնական [[կոնտինուում]]ի մեջ:մեջ։ Սովորաբար տարածաժամանակը մեկնաբանվում է [[Էվկլիդյան տարածություն|Էվկլիդյան տարածության]] տեսանկյունից, որը տարածությունը ներկայացնում է եռաչափ, իսկ ժամանակը` միաչափ տեսքով` որպես չորրորդ չափում:չափում։ Տարածական եռաչափ և ժամանակային միաչափ տարածությունները մեկ` քառաչափ տարածության մեջ միավորող [[բազմաձևություն]]ը կոչվում է [[Մինկովսկու տարածություն]]:։

Ոչ [[ռելյատիվիստական ֆիզիկա]]յում տարածությունը կարելի է լավ մոտավորությամբ դիտարկել անկախ ժամանակից, սակայն իրադրությունը փոխվում է ռելյատիվիստական սահմանում, երբ տարածությունը և ժամանակը դառնում են փոխկապակցված, մասնավորապես` ժամանակի ընթացքը դառնում է կախված տվյալ համակարգի` դիտորդի նկատմամբ ունեցած [[արագություն]]ից և գրավիտացիոն [[դաշտ]]ից:ից։

Շարժվող համակարգի ժամանակի ընթացքի դանդաղումը անշարժ համակարգի ժամանակի ընթացքի նկատմամբ բացատրվում է [[Հարաբերականության հատուկ տեսություն|Հարաբերականության հատուկ տեսության]] շրժանակներում:շրժանակներում։ Այս երևույթը ստուգվել է բազմաթիվ [[փորձեր]]ի և [[դիտում]]ների միջոցով:միջոցով։

Ի տարբերություն եռաչափ տարածության, որտեղ կետը ներկայացնում է տարածական դիրք, քառաչափ տարածաժամանակում կետը ներկայացնում է [[իրադարձություն]], այսինքն` տարածական դիրք և ժամանակային պահ` <math>(x,y,z,t)</math>:։

Կան տեսություններ, որտեղ առաջ է քաշվում լրացուցիչ չափումների [[հիպոթեզ]]ը` թե՛ տարածական, թե՛ ժամանակային: Երբեմն առաջ է քաշվում նաև ոչ տարածական, ոչ էլ ժամանակային բնույթ ունեցող լրացուցիչ չափման գաղափարը, այսպես կոչված, գերչափումը կամ գերտարածությունը: [[Տիեզերք]]ը բացատրելու համար անհրաժեշտ չափումների թիվը դեռևս մնում է բաց: Մասնավորապես` [[գերլար]]երի տեսությունը առաջ է քաշում 10-չափանի կամ 26-չափանի տարածության հիպոթեզը, սակայն, ավելիքանչորսչափանի տարածության գաղափարը ենթադրաբար էական ազդեցություն ունի միայն ենթաատոմական չափերի տիրույթում:տիրույթում։

Տարածաժամանակը այն դաշտն է, որտեղ տեղի են ունենում բոլոր ֆիզիկական գործընթացները:գործընթացները։ Տարածաժամանակն անկախ է դիտորդից` թեև յուրաքանչյուր դիտորդ կարող է ընտրել իրեն հարմար մետրիկական [[կոորդինատային համակարգ]]:։ Տարածության և ժամանակի մեջ մասնիկի հետագիծն անվանում են [[աշխարհագիծ]]:։ Հաճախ ժամանակային կոորդինատի չափողականությունն ընտրվում է նույնական տարածականին, և իրադարձությունը բնութագրվում է <math>(x_0,x_1,x_2,x_3) = (ct,x,y,z)</math> քառյակով, որտեղ <math>c</math>-ն [[լույսի արագություն]]ն է:է։

Էվկլիդյան տարածությունում երկու կետերի բաժանվածությունը չափվում է նրանց հեռավորությամբ:հեռավորությամբ։ Հեռավորությունը այս դեպքում մաքուր տարածական է և միշտ դրական:դրական։ Ի տարբերություն սրա` տարածաժամանակում երկու իրադարձությունների միջև բաժանվածության չափը տարածաժամանակային ինվարիանտ ինտերվալն է, որը որոշվում է հետևյալ առնչությամբ`

որտեղ ''c''-ն [[լույսի արագություն]]ն է, իսկ Δ''t''-ն և Δ''r''-ը համապատասխանաբար ժամանակային և տարածական ինտերվալներն են տվյալ իրադարձությունների միջև:միջև։

Տարածաժամանակային ինտերվալները կարող են լինել ինչպես դրական (ժամանականման)` <math> c^2\Delta t^2 > \Delta r^2, s^2 > 0 </math>, այնպես էլ բացասական (տարածանման)` <math> c^2\Delta t^2 < \Delta r^2, s^2 < 0 </math>:։ Զրոյական ինտերվալներն անվանում են լուսային` <math> c^2\Delta t^2 = \Delta r^2, s^2 = 0 </math>:։

Որոշ աշխարհագծերի տեսակներ անվանում են գեոդեզիական, դրանք էվկլիդյան տարածության ուղիղ գծերի հանգունակներն են տարածաժամանակում, միայն այս դեպքում դրանք ներկայացնում են ոչ թե կարճագույն, այլ` առավելագույն հեռավորությունը երկու կետերի միջև:միջև։ [[Գեոդեզիական գիծ|Գեոդեզիական գծեր]]ը կարևոր են հատկապես [[Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն|Հարաբերականության ընդհանուր տեսության]] շրջանակներում, որտեղ դրանցով շարժումը համապատասխանում է իներցիալ, ազատ շարժմանը:շարժմանը։

Տարածաժամանակային կոնտինուումը մաթեմատիկորեն ձևակերպվում է որպես քառաչափ, ողորկ, կապակցված [[լորենցյան բազմաձևություն]], այսինքն` լորենցյան բազմաձևության ողորկ <math>g</math> [[մետրիկա]]ն ունի <math>(3,1)</math> [[սիգնատուրա]]ն:ն։ Մետրիկան որոշում է տարածաժամանակի [[երկրաչափություն]]ը:ը։ [[լորենցյան մետրիկա|Լորենցյան մետրիկա]]յում առավել հաճախ գործածում են [[դեկարտյան կոորդինատային համակարգ]]ը, իսկ պարզության համար երբեմն ընտրում են այնպիսի չափման միավորներ, որ լույսի <math>c</math> արագությունը լինի 1:1։

Յուրաքանչյուր դիտորդի հետ կապվում է առանձին կոորդինատական համակարգ, իսկ ողջ բազմաձևությունը կարող է ծածկվել այդպիսի մի քանի կոորդինատային համակարգերով, որոնց հատման տիրույթը համապատասխանում է այն տարածաժամանակային հատվածին, որտեղ այդ դիտորդները կարող են իրականացնել տարբեր ֆիզիկական մեծությունների չափումներ և համեմատել արդյունքները:արդյունքները։ Ընդ որում` այդ դիտորդներին կցված կոորդինատային համակարգերում միևնույն իրադարձության հետ կապված [[ֆիզիկական մեծություն]]ները կարող են ունենալ տարբեր արժեքներ, բայց դրանք բնորոշող ֆիզիկական օրենքները պետք է լինեն նույնը` համաձայն [[համարժեքության սկզբունք]]ի:ի։ Այս դատողություններից ելնելով` հարաբերականության տեսությունը պահանջում է, որ բոլոր ֆիզիկական մեծությունները ներկայացվեն [[թենզոր]]ային տեսքով:տեսքով։

[[հարաբերականության հատուկ տեսություն|Հարաբերականության հատուկ տեսություն]]ում տարածաժամանակային երկրաչափությունը բնութագրվում է [[Մինկովսկի|Մինկովսկու]] R⁴ մետրիկայով:մետրիկայով։ Մինկովսկու մետրիկան հաճախ նշանակվում է <math>\eta</math>-ով և կարող է ներկայացվել որպես 4x4 [[մատրից]]`

Կոորդինատային ձևափոխությունները պետք է անփոփոխ թողնեն իրադարձությունների միջև ինտերվալները, այսինքն` ինտերվալներն ինվարիանտ են [[լորենցյան ձևափոխություններ]]ի նկատմամբ:նկատմամբ։ Սա նման է տարածական և ժամանակային ինտերվալների ինվարիանտությանը [[նյուտոնյան մեխանիկա]]յում` [[գալիլեյյան ձևափոխություններ]]ի նկատմամբ:

[[հարաբերականության ընդհանուր տեսություն|Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն]]ը համարում է, որ տարածաժամանակը կորանում է նյութի կամ [[էներգիա]]յի առկայությամբ: Այս կորությունը ներկայացվում է [[Ռիմանի թենզոր]]ի օգնությամբ: Հարաբերականության հատուկ տեսությունում Ռիմանի թենզորը միարժեքորեն զրո է, հետևաբար Մինկովսկու տարածությունը հարթ է: Ցանկացած իրադարձության բավականաչափ փոքր շրջակայքում նրա հետ կապված բոլոր ժամանականման կորերը կլինեն նրանից դեպի անցյալ և ապագա ուղղված [[լուսային կոն]]ի ներսում, իսկ տարածանման կորերը` դրսում:դրսում։

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունում տարածաժամանակն ընդունվում է ողորկ և անընդհատ (հոծ), և ոչ միայն մաթեմատիկորեն:մաթեմատիկորեն։ Ի տարբերություն այս տեսության` [[քվանտային մեխանիկա]]ն ենթադրում է անօտարելի դիսկրետություն ֆիզիկայում:ֆիզիկայում։ Ցանկանալով այս երկու տեսությունները համաձայնեցնել` հաճախ ենթադրում են, որ տարածաժամանակը պետք է քվանտացնել շատ փոքր տիրույթներում` [[պլանկյան տիրույթ]]ին մոտ:մոտ։

Տարածության` եռաչափ, իսկ ժամանակի միաչափ լինելու հանգամանքը ունի որոշակի առանձնահատուկ բնույթ:բնույթ։ Դեռ [[Իմանուիլ Կանտ]]ն է նկատել, որ բնության մեջ առկա որոշ տարածված ուժերի հակադարձ քառակուսային լինելը կարող է հետևանք լինել հենց տարածության եռաչափության:եռաչափության։ 1920 թ.-ին [[Պոլ Էրենֆեստ]]ը ցույց տվեց, որ եթե տարածությունն ունենա 3-ից մեծ չափողականություն, ապա աստղի շուրջ մոլորակների ուղեծրերը չեն կարող լինել կայուն (էլեկտրոնի պարագայում նմանատիպ պնդումն ապացուցվեց 1963-ին Տանղերլինիի կողմից):։ Նա նաև ցույց տվեց, որ եթե տարածության չափողականությունը լինի զույգ, ապա ալիքի տարբեր մասեր կունենան տարբեր արագություններ, իսկ եթե լինի կենտ, ապա ալիքը կաղճատվի:կաղճատվի։ Միայն տարածության միաչափ կամ եռաչափ լինելու դեպքում է հնարավոր խուսափել այս խնդիրներից:խնդիրներից։ 1922-ին [[Հերման Վեյլ]]ը ցույց տվեց, որ [[Ջեյմս Մաքսվել|Մաքսվել]]ի [[էլեկտրադինամիկա]]ն աշխատում է միայն (3+1)-չափանի տարածաժամանակում:տարածաժամանակում։

[[գերլարերի տեսություն|Գերլարերի տեսություն]]ը ենթադրում է, որ նյութը և էներգիան բաղկացած են փոքր լարերից, որոնք գտնվում են լրացուցիչ չափումներում, սակայն այդ լրացուցիչ չափումները գոյություն ունեն միայն պլանկյան տիրույթում:տիրույթում։

* [[Paul Ehrenfest|Ehrenfest, Paul]] (1920) "How do the fundamental laws of physics make manifest that Space has 3 dimensions?" ''Annalen der Physik 366'':։ 440.