Erdvė

Šiam straipsniui ar jo daliai reikia daugiau nuorodų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai įrašydami tinkamas išnašas ar nuorodas į patikimus šaltinius.

Erdvė – beribė trijų matmenų plotmė, kurioje egzistuoja visi materialūs objektai. Laikas ir erdvė neatsiejamai priklauso vienas nuo kito.

Erdvė filosofijoje

Trimatė Dekarto koordinačių sistema skairta padėties erdvėje atvaizdavimui.

Erdvę galima apibrėžti dvejopai:

• ji yra dalis fundamentalios visatos struktūros, aibė matmenų, kuriais objektai yra tarpusavyje atskirti, esantys, turi dydį ir formą, ir per kurią jie gali judėti;
• erdvė yra dalis fundamentalios matematinės struktūros (kartu su laiku ir skaičiumi). Jais naudodamiesi, mes kvantuojame ir lyginame atstumus tarp objektų, jų dydžius, formas ir greičius. Šiuo požiūriu, erdvė nesisieja su jokia abstrakcija/esybe. Ji yra savotiškas „konteineris“, per kurį objektai gali judėti.

Šie požiūriai taip pat yra tinkami ir laiko apibrėžimams. Erdvė yra tipiškai apibūdinama kaip turinti tris matmenis, taigi trys skaičiai yra būtini apibrėžiant kokio nors objekto dydį ir/ar jo padėtį kito objekto atžvilgiu. Šiuolaikinė fizika netraktuoja erdvės ir laiko kaip nepriklausomų matmenų, bet apjungia jas vienoje erdvėlaikio sąvokoje, metančioje iššūkį intuityviam atstumo ir laiko supratimui.

Filosofinės problemos esmė yra tai, ar erdvė yra savarankiška ontologinė esybė, ar tiesiog mąstymo abstrakcija. Kitas problemos formulavimo būdas yra klausimas: ar gali erdvė būti savarankiškai išmatuota, ar ji yra matavimo sistemos dalis? Tie patys debatai pritaikomi ir laiko sąvokai. Abiem joms svarbią formuluotę pateikė Immanuel Kant.

Savo veikale „Grynojo proto kritika“ Kantas apibūdino erdvę kaip „a priori“ intuiciją, kuri (kartu su kita „apriorine“ intuicija, laiku) leidžia mums suvokti jutiminę patirtį. Tai jis pavadino „noumenon“ arba „daiktu savyje“. Kanto požiūriu, nei erdvė, nei laikas nėra traktuojami kaip substancija, bet greičiau abu yra sisteminės struktūros, naudojamos mūsų patirčiai nusakyti, elementai. Erdvinis matmuo yra panaudojamas, kad nustatytume, kaip toli vienas nuo kito yra objektai, o laiko matmuo apibrėžia, kada kas įvyko. Šitie matmenys yra mūsų proto panaudojami apibrėžti pojūčiams, tačiau patys savaime nėra neatskiriama daikto savyje dalis.

Artūras Šopenhaueris pratarmėje į jo „Apie valią gamtoje“ teigė, kad „erdvė yra sugretinimo „galimybės“ sąlyga“. Tai yra visiškai suderinama su Kanto supratimu, jog erdvė yra subjekto proto darinys.

Kyla ir kiti panašūs filosofiniai klausimai apie erdvę. Ar erdvė yra absoliutas, ar tiktai santykinis dalykas? Erdvė turi vieną teisingą geometriją, ar erdvės geometrija yra tik konvencija? Įvairius istorinius požiūrius šiuo atžvilgiu išreiškė Izaokas Niutonas (erdvė yra absoliutas), Gotfrydas Leibnicas (erdvė yra santykinė), ir Henri Poincaré (erdvinė geometrija yra susitarimas). Du svarbius mintinius eksperimentus, susijusius su šiais klausimais, yra atlikę Niutonas kibiro argumentas ir Poincaré (sferos pasaulis).

Erdvė fizikoje

Klasikinėje fizikoje erdvė yra trimatė Euklidinė erdvė, kurioje egzistuoja materialūs taškai.

Erdvė yra viena iš fundamentalių fizikos sąvokų, reiškianti, kad ji negali būti apibrėžta per kitas sąvokas, kadangi fundamentalesnių nėra. Panašiai kaip kitos fundamentaliosios sąvokos (laikas ir masė), erdvė yra apibrėžta per matavimą. Šiuo metu standartinis atstumo intervalas, pavadintas standartiniu metru ar tiesiog metru, yra apibrėžtas atstumu, kurį šviesa nukeliauja vakuume per laiko intervalą, lygų 1/299792458 sekundės. Šis apibrėžimas kartu su dabartiniu laiko apibrėžimu mūsų erdvėlaikį paverčia Minkovskio erdve ir patvirtina, kad specialioji reliatyvumo teorija visiškai atitinka apibrėžimą.

Prieš Einšteino darbus reliatyvistinėje fizikoje laikas ir erdvė buvo traktuojami kaip nepriklausomi matmenys. Einšteino atradimai parodė, kad dėl judėjimo reliatyvumo mūsų erdvė ir laikas gali būti matematiškai sujungti į vieną simetrišką objektą – erdvėlaikį. (Atstumai erdvėje ar laike atskirai nėra invariantiški Lorenco transformacijų atžvilgiu, bet atstumai Minkovskio erdvėlaikyje tokie yra).

Tačiau laikas ir erdvė neturi būti traktuojami kaip Minkovskio erdvėlaikio matmenų ekvivalentai. Kiekvienas gali laisvai judėti erdvėje, bet ne laike. Tokiu būdu, su laiku ir erdve elgiamasi vienaip specialiojoje reliatyvumo teorijoje, kur laikas traktuojamas kaip menamoji koordinatė, ir kitaip bendrojoje reliatyvumo teorijoje, kur skirtingi ženklai yra priskiriami laikui ir erdviniams komponentams erdvėlaikio metrikoje.

Bendrojoje reliatyvumo teorijoje erdvė yra Lorenco daugdara, t. y. Riemanno daugdara, kurioje metrika gali turėti neigiamą vertę.

Erdvė matematikoje

Erdvė matematikoje yra aibė X kartu su joje fiksuota transformacijų grupe. Erdvės X geometrija tuo atveju apibrėžiama kaip visuma savybių, kurios nekinta atliekant tas transformacijas. Taip, pavyzdžiui, Euklido plokštuma yra realiųjų skaičių aibė $\mathbb {R} ^{2}$, kurios transformacijų grupė yra visų galimų postūmių ir pasukimų aibė.

Erdvė astronomijoje

Erdvė siejasi su palyginti tuščiomis Visatos dalimis – kosmine erdve. Bet kokią sritį už bet kokio dangaus kūno atmosferos galima laikyti „erdve“. Nors erdvė yra tikrai erdvi, ji yra ne visada tuščia, ir gali būti užpildyta materijos.

Priimta, kad kosminę erdvę ir Žemės atmosferą skiria Karmano linija (riba 100 km aukštyje virš Žemės paviršiaus).

Erdvinis matavimas

Fizinės erdvės matavimas jau nuo seno buvo svarbus. Geometrija, matematikos šaka, kuri matuoja erdvinius ryšius, buvo išpopuliarinta senovės graikų, nors ir kitos ankstyvosios visuomenės buvo išvysčiusios matavimo sistemas. SI yra dabar bendriausia erdvės matavimo vienetų sistema, beveik visuotinai naudojama ir moksle, ir praktikoje.

Geografija yra mokslo šaka, aprašanti Žemę, panaudojanti erdvinį principą nusakant įvairių Žemės paviršiaus dalių padėtis ir kryptis. Kartografija yra žemėlapių sudarymas, įgalinantis tikslesnę navigaciją, vizualizaciją ir orientavimąsi. Geostatistika taiko statistinius metodus erdviniams duomenims ir leidžia prognozuoti būsimus Žemės paviršiaus reiškinius. Astronomija yra mokslas, susijęs su kosmoso objektų stebėjimu, matavimu ir paaiškinimu.

Taip pat skaitykite

• Laikas
• Erdvės ir laiko kontinuumas