Regulus نوشته: تو رو خدا یکی توضیح بده این فضا-زمان چیه. خیلی در موردش صحبت میشه اما من نمیدونم خودش دقیقا چیه.
خب خیلی طبیعیه چون بحث فضا و زمان بحث بسیار پیچیده ای است و هنوز خود دانشمندان توش مشکل دارن .شاید این مطالب به درد بخورن .
مقدمه
بررسی و شناخت پدیده*های فیزیکی و روابط بین آنها بدون توجه به مفاهیم و درک شهودی از فضا و زمان چندان مأنوس به نظر نمی*رسد. مفهوم و درک فضا و زمان نیز مانند سایر کمیتهای فیزیکی روندی پویا دارد و در طول تاریخ دستخوش تغییرات زایدی شده است. بویژه بعد از نسبیت مفاهیم فضا و زمان و درک بشر از آنها دچار تغییر زیادی شده است.
دویست سال قبل از آنکه آلبرت انیشتین (1955_1879) نظریه*های نسبیت خود را ارائه کند، اسحاق نیوتن (1727_1643) ، ریاضیدان انگلیسی ، اعلام کرده که فضا کاملاً مجزا از زمان می*باشد. اما در ریاضی نسبیت ، زمان و سه بعدی فضایی _ طول ، عرض ، ارتفاع با همدیگر ، یک چهارچوب چهار بعدی به نام پیوستار فضا _ زمان را تشکیل می*دهند.
فضا (Space) چیست؟
واژه*ای است که در زمینه*های متعدد و رشته*های گوناگون از قبیل فلسفه ، جامعه*شناسی ، معماری و شهرسازی بطور وسیع استفاده می*شود. لیکن تکثّر کاربرد واژه فضا به معنی برداشت یکسان از این مفهوم در تمام زمینه*های فوق نیست، بلکه تعریف فضا از دیدگاههای مختلف قابل بررسی است. مطالعات نشان می*دهد با وجود درک مشترکی که به نظر می*رسد از این واژه وجود دارد، تقریباً توافق مطلقی در مورد تعریف فضا در مباحث علمی به چشم نمی*خورد و این واژه از تعدد معنایی نسبتاً بالایی برخوردار است و تعریف مشخص و جامعی وجود ندارد که در برگیرنده تمامی جنبه*های این مفهوم باشد. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر می*کند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده* است.
زمان
زمان ، مفهومی چنان آشنا ، ملموس ، بدیهی ، پیش پا افتاده و عمیق است که نوشتن درباره*اش جسارت زیادی را می*طلبد. فهم مفهوم زمان و نقد کردن برداشت رایج از این مفهوم ، اگر به قدر کافی تداوم یابد، به تلاش برای دستیابی به نگاهی تازه و رویکردی کارآمدتر درباره مفاهیمی کلیدی مانند مکان ، تغییر و رخداد منتهی می*شود. زمان ، مفهومی چنان حاضر و نافذ است که هر پیشنهاد جدیدی برای جور دیگر دیدن آن به راهبردهایی رفتاری برای دگرگونی در کردار هم می*انجامد. این پیشنهادهای نظری و آن توصیه*های عملیاتی ، بطور خاص مهمترین جنبه*هایی هستند که به چالش طلبیدن مفهوم زمان را چنین ترسناک می*نمایند. در فیزیک ، زمان با دو روش متفاوت تعریف می*شود:
روش ترمودینامیکی
این روش را برای نخستین بار فیزیکدانانی مانند کلوین و سلسیوس که به مفهوم دما و تبادلات گرمایی علاقمند بودند، بنیان نهادند. اما شکل پخته و امروزین آن را در آثار اندیشمندانی مانند بولتزمان می*بینیم. تعریف ترمودینامیکی زمان ، بر الگوهایی از رفتار مبتنی است که در سیستمهای ساده دیده می*شود. بخش مهمی از سیستمهایی که در پیرامون ما وجود دارند، نظامهایی ساده هستند که از شمار زیادی از عناصر به نسبت ساده تشکیل یافته*اند. عناصری که رفتارشان تقریبا تصادفی به نظر می*رسد، اما برآیند رفتارهای سطح خردشان بر مبنای قواعدی کلان پیش بینی پذیر است. بررسی تحولات انرژیایی این سیستمها ، ستون فقرات علم ترمودینامیک را تشکیل می*دهد.
روش تاریخ مدارانه
این روش زمان را بر مبنای سیستمهای پیچیده*ای تعریف می*کند که امکان انباشت اطلاعات و تجربیات را در خود دارند. در این سیستمها ، گذر زمان به کاهش یافتن بی نظمی و افزایش نظم منتهی می*شود. مثلا وقتی به بدن مجروح یک انسان یا بذر یک گیاه نگاه می*کنیم، می*بینیم که با مرور زمان مقدار نظم درونی این سیستمها زیاد می*شود. فرد زخمی بهبود می*یابد و بذر به گیاه تبدیل می*شود. به این ترتیب به نظر می*رسد تعریف تاریخ مدارانه از زمان ، با تعریف ترمودینامیکی آن در تضاد باشد.
چنانکه می*دانیم، مهمترین ویژگی حاکم بر قوانین علوم تجربی مانند فیزیک ، ناوردایی یا تقارن است. تقارن بدان معناست که قوانین یاد شده در تمام شرایط قابل تصور صدق می*کنند. این بدان معناست که قوانین مزبور بیانگر ماهیت موضوع پژوهش و شیوه رفتار آن هستند و به شرایط پیرامونیِ آن وابسته نمی باشند.
کل قوانین فیزیک ، نسبت به همه شرایط ناوردا هستند. تنها متغیری که این تقارن را در هم می*شکند، زمان است و منشأ این نقض شدن تقارن ، قانون دوم ترمودینامیک است. محور زمان ، تنها شاخص فیزیکی است که جهت دارد و در مسیر مشخصی جریان می*یابد و بسته به این جهت ، رفتار سیستمها دگرگون می*شود. مفهوم فیزیکی زمان دو مشکل اساسی دارد:
تعریف ترمودینامیکی و تاریخ مدار از زمان به ظاهر باهم در تعارض هستند. بنابراین تعریف یگانه و فراگیری از زمان وجود ندارد. گویی زمان در سیستمهای بازِ ساده و پیچیده به دو شکل متفاوت تعریف شود.
توضیح اینکه چرا زمان به عنوان متغیری عام اینطور یک طرفه عمل می*کند و تنها در جهت خاصی جریان دارد، دشوار است. به بیان دیگر ، "پیکان زمان" و حرکت دائمی و ثابتش از گذشته به آینده امری است که نیاز به توضیح و تبیین دارد. تلاشهای زیادی برای آشتی دادن دو تعریف ترمودینامیک و تاریخ مدار از زمان صورت گرفته است.