Ve fyzice , časoprostor je matematické vyjádření z prostoru a času jako dvě neoddělitelné pojmy, které se navzájem ovlivňují. Ve skutečnosti se jedná o dvě verze (při pohledu z jiného úhlu) stejné entity.
Toto pojetí prostoru a času je jedním z velkých otřesů na počátku XX -tého století v oblasti fyziky , ale i pro filozofii . Objevil se se speciální relativitou a její geometrickou reprezentací, což je Minkowského prostor ; jeho význam byl posílen obecnou relativitou .
Časoprostorové kontinuum má čtyři rozměry: tři rozměry prostoru, „x“, „y“ a „z“, a jeden pro čas, „t“. Abychom s nimi mohli snáze manipulovat, zajistíme, aby tato čtyři množství byla na dálku homogenní vynásobením „t“ konstantou „ c “ (rychlost světla ve vakuu).
Událost je umístěna v čase a prostoru podle svých souřadnic „ct“, „x“, „y“, „z“, které všechny závisí na referenčním rámci . Je velmi obtížné si představit, že měřítko trvání není stejné v závislosti na referenčním rámci, ve kterém měříme, ale je tomu skutečně tak: není tedy absolutní; totéž platí pro prostor: délka objektu se může lišit v závislosti na referenční hodnotě měření.
Za současného stavu poznání je pouze časoprostor jako jednotný koncept, který je matematicky Minkowského prostorem ve speciální relativitě a jakýmkoli zakřiveným prostorem obecně relativnosti , invariantní bez ohledu na zvolený referenční rámec, zatímco jeho rozměry prostor a čas jsou aspekty které závisí na úhlu pohledu (referenční rámec).
Poměr mezi měřeními prostoru a času dané univerzální konstantní c umožňuje popsat vzdálenost d v závislosti na čase: d = CT s t čas potřebný pro světlo cestovat d . Slunce je asi 150 milionů kilometrů, čili asi 8 světelných minut od Země . Když řekneme „světelné minuty“, mluvíme o míře času vynásobené c a dostaneme míru vzdálenosti, v tomto případě kilometrů. Jinými slovy, faktor c se používá k převodu jednotek času na jednotky vzdálenosti. Kilometry a světelné minuty jsou tedy dvě měrné jednotky vzdálenosti.
To, co sjednocuje prostor a čas ve stejné rovnici, je to, že míru času lze transformovat na míru vzdálenosti (vynásobením t , vyjádřeného v jednotkách času, c ), a proto t může být spojeno s dalšími třemi vzdálenostmi souřadnice v rovnici, kde jsou všechna měření v jednotkách vzdálenosti. V tomto smyslu bychom mohli říci, že čas je prostor.
John Wheeler by si však přál připomenout, že čas a prostor mají v přírodě velké rozdíly, nejsou zcela identifikovatelné a při změně referenčního bodu jsou vzájemně transformovány pouze částečně .
Ve speciální relativitě má časoprostor čtyři rozměry: tři v prostoru a jeden v čase. Totéž platí pro obecnou relativitu. Ale v rámci spekulativních teorií může mít časoprostor jednu nebo více dalších dimenzí. První teorie, ve které má časoprostor více než čtyři dimenze, je navržena v1914autor: Gunnar Nordström (1881-1923). Časoprostor je také pentadimenzionální v teorii Kaluza-Klein navržené v1919-1921autor Theodor Kaluza (1885-1954) poté zkontrolováno v 1926podle Oskara Kleina (1894-1977). Časoprostor má v rámci teorie strun deset dimenzí ; v teorii, kterou M navrhuje, je jedenáct1995by Edward Witten (1951-).
Pojem časoprostoru je velmi zajímavý pro filozofy, jako jsou Prigogine , Stengers , Bergson atd.
Tento koncept, nebo alespoň jeho název, se často používá v dialozích a scénářích sci-fi románů nebo filmů (příklad: Interstellar od Christophera Nolana ), ilustrovaný pojmy „ časoprostorový vír “, „ paralelní vesmír “, prostor - časová smyčka, cestování v čase atd.
Koncept je také o humoru, dobrodružství nebo hrůze v komiksu , tisku nebo online, jako je xkcd od Randall Munroe nebo Vortex od Stan a Vince nebo Bob Morane a Les Towers de Cristal od Dina Attanasia. A Henri Vernes. Ale také v románech jako La Patrouille du Temps od Poula Andersona nebo „Cyklus času“ dobrodružství Boba Morana od Henriho Vernese.
Na rozdíl od pojmu prostor nebo čas má pojem časoprostoru globálně potíže s ukotvením jako fyzická realita v obecné kultuře a kolektivním nevědomí. Čas a prostor mají vždy tendenci být odděleny a čas je třeba vnímat pouze jako koncept, který nemá fyzickou realitu (na rozdíl od prostoru).
Newtonovy mechaniky vyvinula bez konceptu časoprostoru: její čtyřrozměrný přeformulování - Einsteinian časoprostorové - pouze vypracované na XX -tého století, a to zejména s prací Elie Cartan (1869-1951) a Edward A. Milne (1896-1950).
Pojetí časoprostoru vynořuje XVIII th století, a to zejména s Jean d'Alembert (1717-1783), Jehož článek „Dimension“ v encyklopedii je - zdá se - první publikace, aby navrhla, aby zvážila dobu jako čtvrtina souřadnic. Ale je nutné ve fyzice na začátku XX th století, po práci Henri Poincaré (1854-1912) poté Hermann Minkowski (1864-1909).
Incká kultura nerozlišuje mezi prostorem a časem; časoprostor se v kečuánštině a aymarštině nazývá „ paša “ . Podle Catherine J. Allen „Quechua slovo paša může odkazovat na celý vesmír nebo na konkrétní okamžik ve vesmíru, jeho interpretace závisí na kontextu“ . Rozhodla se proto přeložit paši „světovým okamžikem“.