Prostor (fyzika)

Rozbalit box

Obsah boxu

Prostor ve fyzice je třírozměrná extenze, v níž objekty zaujímají poloha a pohybují se. Je to základní fyzikální veličina a koncept, který umožňuje měření rozměry, vzdálenost a objem. Vedle času je prostor fundamentálním aspektem reality a základem pro popis fyzikálních jevů a struktury vesmíru.

---

Chápání prostoru ve fyzice

Klasická fyzika (Newtonův absolutní prostor)

V klasické mechanice Isaaca Newtona byl prostor považován za absolutní a neměnný.

• Absolutní prostor: Je nezávislý na objekty v něm a událostech, které se v něm dějí. Je nekonečný, homogenní (stejný všude) a izotropní (stejný ve všech směrech).
• Nezávislost: Prostor je pouze scéna, na které se fyzikální jevy odehrávají, aniž by byl jimi ovlivněn.

Teorie relativity (Einsteinův relativní prostor a časoprostor)

Albert Einstein zásadně změnil chápání prostoru svou teorií relativity:

• Speciální teorie relativity: Ukázala, že prostor a čas nejsou nezávislé, ale jsou vzájemně propojené do jednotného celku zvaného časoprostor. Délka objektu se může měnit v závislosti na rychlosti pozorovatele (délková kontrakce).
• Obecná teorie relativity: Rozšířila relativitu prostoru (a času) o vliv gravitace. Hmota a energie zakřivují časoprostor kolem sebe, a objekty se pak pohybují po geodetických čarách v tomto zakřiveném prostoru.
• Zakřivení: Gravitace je v OTR projevem zakřivení časoprostoru, nikoli sílou působící na dálku.

Kvantová mechanika

V kvantové mechanice se prostor chápe na mikroskopické úrovni a mohou se objevovat jevy jako kvantová pěna nebo smyčková kvantová gravitace, které navrhují, že prostor může mít diskretní strukturu na velmi malých měřítkách.

---

Vlastnosti prostoru

• Rozměrnost: V běžném životě vnímáme prostor jako třírozměrný (délka, šířka, výška). V teorii relativity se hovoří o čtyřrozměrném časoprostoru. Teorie jako teorie strun navrhují existence dalších dimenzí.
• Homogenita: Znamená, že vlastnosti prostoru jsou stejné ve všech bodech. To je základ pro zákon zachování hybnosti.
• Izotropie: Znamená, že vlastnosti prostoru jsou stejné ve všech směrech. To je základ pro zákon zachování momentu hybnosti.
• Euklidovský versus Neeuklidovský: V klasické fyzice je prostor považován za euklidovský (řídí se Euklidovou geometrií). V obecné teorii relativity je prostor neeuklidovský a jeho geometrie je zakřivena hmotou a energií.

---

Využití konceptu prostoru

• Geometrie: Matematický obor, který se zabývá vlastnosti a vztahy bodů, čar a ploch v prostoru.
• Kartografie: Věda o mapování a znázornění geografického prostoru.
• Architektura a design: Využití principů prostoru pro návrh a organizaci prostředí.
• Astronomie a kosmologie: Studium rozložení a vývoje objektů v kosmickém prostoru.

---

Pro laiky

Prostor je prostě všechno to prázdné místo kolem nás, kde se věci nacházejí a kde se pohybují. Má tři rozměry – můžeme jít dopředu/dozadu, doleva/doprava a nahoru/dolů.

• Představte si místnost. Je to prostor, kde jsou stoly, židle a lidé. Všechno má v tom prostoru své místo.
• Ale vědci jako Albert Einstein nám ukázali, že prostor není tak úplně prázdný a neměnný, jak si myslíme. Těžké věci, jako jsou planety nebo hvězdy, ho dokážou ohýbat a zakřivovat. A to ohýbání pak vnímáme jako gravitace.

Prostor je základní rámec, ve kterém se odehrává celý vesmír.

---