חלל מול זמן
מרחב וזמן הם שניים מהמושגים הבסיסיים ביותר שנדונו בתחומים שונים. מושג החלל הוא אחד המושגים האינטואיטיביים ביותר, וקשה מאוד להגדיר אותו. מושג הזמן הוא גם מושג אינטואיטיבי וקשה להגדרה. מרחב וזמן הם שני ממדים בסיסיים במכניקה הניוטונית ובמכניקה קלאסית אחרת. חיוני להיות בעל הבנה טובה מאוד במושגים של מרחב וזמן כדי להצטיין בתחומים כמו מכניקה קלאסית, תורת היחסות, מכניקת הקוונטים ואפילו פילוסופיה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם מרחב וזמן, ההגדרות האפשריות ביותר שלהם, היישומים של מרחב וזמן, קווי הדמיון ולבסוף ההבדל בין מרחב וזמן.
Space
ניתן לזהות את החלל כמידה חסרת הגבולות התלת מימדית שבה האירועים מתרחשים, ואובייקטים ממוקמים. במילים פשוטות יותר, כל מה שאנו מכירים מתרחש בחלל. מערכות קואורדינטות מוגדרות למדידת המרחב ולכימת האירועים המתרחשים במרחב. הנפוצות ביותר מבין מערכות הקואורדינטות הללו הן מערכת הקואורדינטות הקרטזית, מערכת הקואורדינטות הקוטבית המישורית, מערכת הקואורדינטות הקוטבית הכדורית ומערכת הקואורדינטות הקוטבית הגלילית. ההנחה הייתה שהחלל הוא כמות קבועה בחקר המכניקה הקלאסית. במכניקה הקלאסית, גם החלל וגם הזמן היו בלתי תלויים באירועים שהתרחשו. עם עלייתה של תורת היחסות הכללית, הוכח שהחלל אכן אינו גודל קבוע. מרחב - הזמן "מעוקל" בהתאם לאירועים המתרחשים בו. עם מושג התכווצות מרחב-זמן זה, נצפות תופעות כמו התכווצות אורך והתרחבות זמן. תופעות אלו אינן ניתנות להסבר על ידי התיאוריה של מרחב קבוע.
Time
ניתן לזהות את הזמן כמשך הזמן שלוקח בין שני אירועים. מושג הזמן אינו בר הגדרה. זמן, יחד עם מרחב ומסה מרכיבים את שלושת הממדים הבסיסיים במכניקה הקלאסית. אלה מסומנים ב-[T], [L] ו-[M] בהתאמה. בתחום המכניקה הקלאסית, ההנחה הייתה שהזמן הוא תוכן בלתי משתנה. מושג זה אומר שהזמן אינו משתנה ביחס לשום תופעה אחרת. עם זאת, עם כניסתה של תורת היחסות הפרטית, הוכח שהזמן הוא וריאנט. הזמן בין שני אירועים תלוי במהירות שהאירוע התרחש ביחס למתבונן. זה ידוע בשם הרחבת הזמן. בפיזיקה המודרנית, הזמן נלקח ככמות משתנה. הכמות הבלתי משתנה היחידה בפיזיקה המודרנית היא מהירות האור.
מה ההבדל בין מרחב וזמן?
• גם מרחב וגם זמן הם כמויות יסוד במכניקה הקלאסית.
• תורת היחסות המיוחדת מתארת את התרחבות הזמן במהירויות רלטיביסטיות, ואילו תורת היחסות הכללית מתארת את המרחב – עקמומיות הזמן.
