Przestrzeń – definiowana jest, jako zbiór elementów, zwykle nazywanych punktami z pewną dodatkową strukturą; definiuje zakres, czy ramy rozpatrywanych w niej zjawisk. W fizyce oznacza to, co nas otacza i w czym przebiegają wszystkie zjawiska fizyczne.
Do przestrzeni odwołują się definicje układu odniesienia, układu współrzędnych i pola:
Układ odniesienia – punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem, którego określa się położenie lub zmianę położenia (ruch)) danego ciała. Wybrany punkt często wskazuje się poprzez wskazanie ciała, z którym związany jest układ współrzędnych.
Układ współrzędnych – funkcja przypisująca każdemu punktowi danej przestrzeni skończony ciąg liczb rzeczywistych zwanych współrzędnymi punktu.
Pole – przestrzenny rozkład pewnej wielkości fizycznej. Inaczej mówiąc – w przestrzeni określone jest pewne pole, jeżeli każdemu punktowi przestrzeni przypisano pewną wielkość.
O ile definicje układu odniesienia oraz pola odwołują się do ogólnie zdefiniowanej przestrzeni o tyle definicja układu współrzędnych mówi nam wprost o „danej przestrzeni”.
Z definicji układu współrzędnych możemy wnosić, że z każdym układem współrzędnych związana jest dana - konkretna przestrzeń, której zbiór elementów zwanych punktami ma stały i niezmienny w czasie rozkład opisany w postaci odpowiedniej funkcji.
Z kolei każdy układ współrzędnych związany jest z danym układem odniesienia, który przyporządkowany jest do punktu lub układu punktów w ogólnie rozumianej przestrzeni reprezentowanych przez konkretne ciała, czy obiekty.
Wynika stąd, że każdy układ współrzędnych ma przyporządkowaną własną „wirtualną przestrzeń”, która spoczywa lub porusza się wraz z nim względem „wirtualnych przestrzeni” innych układów współrzędnych. Oznacza to, że wszystkie punkty „wirtualnej przestrzeni”tworzące zbiór jednego układu współrzędnych jednocześnie spoczywają lub poruszają się względem wszystkich punktów „wirtualnej przestrzeni” tworzących zbiory innych układów współrzędnych.
Określenie, że wirtualna przestrzeń jednego układu porusza się względem wirtualnej przestrzeni drugiego układu jest nie do końca poprawne. Tylko układy odniesienia związane z określonym ciałem lub ciałami mogą poruszać się względem siebie. Natomiast dla układów współrzędnych bardziej trafne i przekonujące jest określenie, które mówi, że „wirtualne przestrzenie” różnych układów współrzędnych wzajemnie się przenikają tak podczas względnego wzajemnego ich spoczynku jak i ruchu.
Jaka zatem jest zależność pomiędzy daną przestrzenią – „wirtualną przestrzenia” przynależną do danego układu współrzędnych a ogólnie pojętą przestrzenią ?
Wyobraźmy sobie samotny we Wszechświecie statek kosmiczny w dowolnym kształcie dla ułatwienia naszej analizy załóżmy, że ma kształt sześcianu. Wewnątrz statku znajduje się jego załoga i swobodnie rozmieszczone stanowiska badawcze - laboratoria będące w sanie nieważkości.
Rozmieszczenie stanowisk laboratotyjnych a także ruch załogi wewnątrz statku załoga odnosi do ścianek statku z którymi wiąże swój układ odniesienia. Aby precyzyjnie określać umiejscowienie mogących zmieniać swoje położenie stanowisk laboratoryjnych i załogi wewnątrz statku wybrany jeden z rogów ścianek statku obiera za układ odniesienia z którym wiąże układ współrzędnych.
Przestrzeń wnętrza statku ograniczona jest jego ściankami. Wyobraźmy sobie, że ścianki statku kosmicznego oddalają się od sebie na dużą odległość wówczas przestrzeń wewnętrzna statku staje się także coraz większa. W dostatecznie dużej przestrzeni wewnętrznej statku nie tylko załoga ale także i stanowiska laboratoryjne mogą się swobodnie przemieszczać.
Do badania zjawisk na stanowiskach laboratoryjnych bardziej praktycznym będzie wówczas wyznaczenie nowych niezależnych układów odniesienia dla każdego stanowiska laboratoryjnego związanych z tymi stanowiskami. Z wybranym punktem każdego stanowiska laboratoryjnego zwiazany też będzie niezależny układ współrzędnych danego stanowiska.
Nowe układy odniesienia i związane z nimi układy współrzędnych wraz z ich „wirtualnymi przestrzniami” znajdować się będą w już istniejącej dostatecznie dużej przestrzeni wewnętrzej statku kosmicznego.
Swobodne przemieszczanie się załogi i stanowisk laboratoryjnych tym samym układów odniesienia odbywa się w przestrzeni wewnętrznej statku powodując, że „wirtualne przestrzenie” związane z układami odniesienia laboratoriów przenikają się wzajemnie z sobą a także z przestrzenią wewnętrzną statku.
Ponownie wyobraźmy sobie, że ścianki statku oddalają się na nieskończoną odległość wówczas przestrzeń statku staje się nieograniczona tak, jak otaczający nas Wszechświat.
Układ odniesina-współrzędnych związany ze scianami statku zanika pozostaje tylko niczym nie ograniczona przestrzeń statku, która zarazem staje się przestrzenią Wszechświata.
Możemy teraz ponownie zdefiniować ogólnie pojętą przestrzeń Wszechświata:
Ogólnie pojęta przestrzeń - „Przestrzeń Wszechświata” to nic innego jak niczym nieograniczona próżnia o pewnej strukturze punktowej, w której zawarta jest cała materia, antymateria i energia Wszechświata.
Wszystkie zjawiska zachodzą w „ Przestrzeni Wszechświata” a badamy je i opisujemy w „wirtualnych przestrzeniach” układów współrzędnych związanych z układami odniesienia.
Opis zjawisk w dowolnym układzie musi dawać ten sam rezultat.
Postulat prędkości światła Ensteina jest spełniony tylko wówczas, gdy:
„Prędkość światła w próżni rozumianej, jako przestrzeń Wszechświata ma stałą wartość w dowolnym kierunku względem źródła spoczywającego w tej przestrzeni – źródła bezwzględnie spoczywającego”
Bliskim ideałowi bezwzględnego spoczynku byłby układ odniesienia związany z promieniowaniem reliktowym.
Podobny problem dotyczy pojęcia „Pola”, które definiowane jest dla ogólnie pojętej przestrzeni – „Przestrzeni Wszechświata” a stosowane jest podczas opisu zjawisk w „wirtualnych przestrzeniach” układów współrzędnych związanych z odpowiadającymi im układami odniesienia co jest powodem wielu nieporozumień.
Źródłem takiego poglądu jest ebook:
http://ebookpoint.pl/ksiazki/gorset-einsteina-stanislaw-paciorek,s_0g00.htm
Inne tematy w dziale Technologie
