Czasoprzestrzeń - tu istotne są współrzędne

Czytaj dalej
Fot. Andrzej Banas / Polska Press
prof. Ryszard Tadeusiewicz

Czasoprzestrzeń - tu istotne są współrzędne

prof. Ryszard Tadeusiewicz

Ostatnio próbowałem Państwa zainteresować sposobami mierzenia. Zacząłem od mierzenia przestrzeni i czasu. Dzisiaj chciałbym te dwa tematy połączyć, wprowadzając pojęcie czasoprzestrzeni. Oczywiście nie będę przytaczał definicji tego pojęcia w felietonie, bo jest ono naprawdę trudne. Można się o tym przekonać, wpisując w Google hasło czasoprzestrzeń i próbując zrozumieć sens objaśnień, które się nam wtedy ukażą. Ale można spróbować przybliżyć pojęcie czasoprzestrzeni, rezygnując ze ścisłości i stosując radykalne uproszczenia.

Zacznijmy od tego, czym jest zwykła przestrzeń. W takiej przestrzeni każdy obiekt ma trzy wymiary: długość, szerokość i wysokość. Lokalizację dowolnego punktu w tej przestrzeni, na przykład kropki kończącej poprzednie zdanie, można określić, podając trzy współrzędne. Może to być odległość od lewego brzegu gazety, odległość od jej dolnego brzegu oraz odległość (w pionie) od płaszczyzny papieru. Oczywiście dla wydrukowanej kropki ta trzecia współrzędna ma wartość zero, ale jeśli umieścimy nad tą kropką palec - to współrzędna określająca wysokość palca może być dowolna.

Ważna jest baza przestrzeni, czyli układ odniesienia. W opisanym wyżej rozumowaniu bazą była gazeta. Natomiast w pracach naukowych stosujemy inne bazy, na przykład związane ze środkiem Ziemi albo z fundamentem robota - i umiemy się nimi sprawnie posługiwać.

Naukowcy nie poprzestają jednak na trójwymiarowej lokalizacji obiektów, ponieważ obiekty mogą się przemieszczać. Dlatego dla pełnego opisu fizycznej rzeczywistości do wymienionych trzech współrzędnych trzeba dodać informację o czasie: kiedy obiekt znajdował się w danym punkcie przestrzeni? Dochodzi więc czas jako czwarta współrzędna.

Mechanika klasyczna oddzielała współrzędne przestrzenne od czasu, ponieważ w przestrzeni możemy się dowolnie poruszać, natomiast czas płynie niezależnie od naszej woli. Ale Einstein, budując teorię względności, wprowadził czasoprzestrzeń, traktując czas jako równorzędny czwarty wymiar. Zrobił tak, ponieważ okazało się, że ruch w zwykłej przestrzeni może spowalniać bieg czasu. Co prawda musi to być ruch bardzo szybki, ale efekt może być zdumiewający: jeśli jeden z braci bliźniaków wybierze się w podróż międzygwiezdną bardzo szybką rakietą, to po powrocie na Ziemię będzie on znacznie młodszy od brata, który Ziemi nigdy nie opuścił! Co więcej, bieg czasu może zależeć od miejsca w przestrzeni (na przykład, jest on inny w pobliżu czarnej dziury). Trudno to wszystko zrozumieć, więc na koniec przytoczę żart: Kapralowi nakazano wyjaśnić żołnierzom, czym jest czasoprzestrzeń. Wygłosił taki wykład: Czas i przestrzeń to jedno! I żebyście to zrozumieli, będziecie kopać rów od tego słupka do wieczora! Jak widać, można znaleźć także łatwą interpretacji czasoprzestrzeni!

prof. Ryszard Tadeusiewicz

Dodaj pierwszy komentarz

Komentowanie artykułu dostępne jest tylko dla zalogowanych użytkowników, którzy mają do niego dostęp.
Zaloguj się

plus.gazetakrakowska.pl

Polska Press Sp. z o.o. informuje, że wszystkie treści ukazujące się w serwisie podlegają ochronie. Dowiedz się więcej.

Jesteś zainteresowany kupnem treści? Dowiedz się więcej.

© 2000 - 2021 Polska Press Sp. z o.o.