絕對空間和時間

絕對時空是關於宇宙特性的物理和哲學的概念。在物理學中，絕對空間和時間可能是首選框架。

早期概念

亞里士多德物理學可以看到絕對空間概念的版本（從首選的框架的意義上）。羅伯特·韋斯特曼（Robert S. Westman）寫道，在哥白尼（Copernicus ）的De Revolutionibus Orbium Coelestium中可以觀察到絕對空間的“ whif”，哥白尼使用了恆星的固定球體的概念。

牛頓

最初由艾薩克·牛頓爵士（Isaac Newton）爵士在哲學哲學天然中介紹了Mathematica ，絕對時間和空間的概念提供了促進牛頓力學的理論基礎。根據牛頓的說法，絕對時間和空間分別是客觀現實的獨立方面：

絕對，真實和數學時間本身，從其本性的本性平均流動而無需考慮外部的任何事物，而其他名稱稱為持續時間：相對，顯而易見和常見的時間，是某種明智的外部（無論是準確還是不公平）持續時間通過運動手段，通常使用而不是真實的時間...

根據牛頓的說法，絕對時間獨立於任何感知者，並且在整個宇宙中都以一致的速度發展。與相對時間不同，牛頓認為絕對時間是無法察覺的，只能以數學的方式理解。根據牛頓的說法，人類只能感知相對時間，這是對運動中可感知的物體（例如月亮或太陽）的測量。從這些運動中，我們推斷出時間的流逝。

絕對空間本質上，不考慮外部的任何事物，始終保持相似和不動。相對空間是絕對空間的一些可移動尺寸或度量。我們的感官通過其對身體的位置確定的：對於不可移動的空間而言，它是粗俗的……絕對運動是一個身體從一個絕對位置轉換為另一個位置的翻譯：相對運動，將一個相對位置轉換為另一個相對的位置。 。

-艾薩克·牛頓

這些概念表明，絕對空間和時間不取決於物理事件，而是發生物理現象的背景或階段環境。因此，每個對像都具有相對於絕對空間的絕對運動狀態，因此對象必須處於絕對休息狀態，或以某種絕對速度移動。為了支持他的觀點，牛頓提供了一些經驗例子：根據牛頓的說法，可以通過觀察赤道的膨脹來推斷出一個孤立的旋轉球體，以相對於絕對空間旋轉，並通過繩索綁住一對繩索綁住一對繩索。可以通過觀察繩索中的張力來推斷其重心（ Barycenter ）的絕對旋轉。

不同的觀點

兩個球周圍繞軸繞。球體足夠遙遠，可以互相忽略它們的影響，並且它們被繩子固定在一起。如果繩索處於張力下，則是因為根據牛頓的身體相對於絕對空間旋轉，或者是因為它們根據MACH旋轉相對於宇宙本身旋轉，或者是因為它們根據一般相對性相對於局部的大地測量學旋轉。

從歷史上看，對絕對空間和時間的概念有不同的看法。戈特弗里德·萊布尼茲（Gottfried Leibniz）認為，除了身體的相對位置外，空間沒有意義，除了作為身體的相對運動外，時間毫無意義。喬治·伯克利（George Berkeley）建議，由於缺乏任何參考，無法構想一個空無一人的宇宙中的一個球體，並且可以認為一對球相對於彼此旋轉，但不能在其重心，重心旋轉，後來，阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）在他的一般相對論發展中提出的一個例子。

這些異議的最新形式是由恩斯特·馬赫（Ernst Mach）提出的。馬赫的原理提出，力學完全涉及身體的相對運動，尤其是質量是這種相對運動的表達。因此，例如，沒有其他物體的宇宙中的單個粒子的質量為零。根據馬赫（Mach）的說法，牛頓的例子只是說明了球體和大部分宇宙的相對旋轉。

相應地，當我們說一個身體在太空中保持方向和速度不變時，我們的斷言無非是對整個宇宙的縮寫。
- 恩斯特·馬赫；正如Ciufolini和Wheeler所引用的：引力和慣性，p。 387

這些觀點可以從現代立場中看到與絕對空間和時間相反的觀點，試圖引入時空的操作定義，這是在相對論的特殊理論中明確的觀點。

即使在牛頓力學的背景下，現代觀點也是絕對空間是不必要的。取而代之的是，慣性參考框架的概念優先考慮，即一組首選的參考框架，相對於彼此均勻地移動。根據伽利略的相對論，物理定律從一個慣性框架轉變為另一個慣性框架，導致了以下對絕對空間的反對，如MilutinBlagojević概述：

  • 絕對空間的存在與經典力學的內部邏輯相矛盾，因為根據伽利略相對論，沒有任何慣性框架可以挑出。
  • 絕對空間不能解釋慣性力，因為它們與任何一個慣性框架有關。
  • 絕對空間通過誘導其對加速度的抗性來作用於物理對象，但不能採取行動。

牛頓本人意識到慣性框架的角色。

給定空間中包含的身體運動的動作彼此相同，無論該空間處於靜止狀態還是在直線上均勻地向前移動。

實際上，慣性框架通常被視為相對於固定恆星均勻移動。有關此的更多討論，請參見慣性參考框架。

數學定義

正如牛頓力學所理解的，空間是三維和歐幾里得的，具有固定的方向。它表示E 3 。如果E 3中的某個點O固定並將其定義為原點，則E 3中任何點P的位置都是由其半徑向量唯一決定的 （該矢量的起源與點O及其末端相吻合，與點p相吻合）。三維線性矢量空間r 3是所有半徑向量的集合。空間r 3賦予標量產品⟨，⟩。

時間是一個標量，在所有空間E 3中都是相同的，並表示為t 。有序集{ T }稱為時軸。

運動（也是路徑或軌跡）是一個函數r ：δ→ r 3 ，該函數從時間軸到r 3中的位置（半徑矢量）的間隔δ中的一個點。

以上四個概念是艾薩克·牛頓（Isaac Newton）在其原理中提到的“著名”對象：

我沒有將時間，空間，位置和運動定義為所有人都知道的。

特殊相對論

在特殊相對論的出現之前，在物理理論中，空間和時間的概念是分開的，該理論將兩者聯繫起來，並且表明兩者都取決於參考框架的運動。在愛因斯坦的理論中，絕對時間和空間的思想在特殊相對論中的時空概念和一般相對論的彎曲時空所取代。

絕對同時指的是以所有參考框架在空間中不同位置的及時事件的同意。相對論的理論沒有絕對時間的概念，因為同時存在相對論。在一個參考框架中與另一個事件同時進行的事件可能是在該事件的過去或將來以不同的參考框架否定了絕對同時性。

愛因斯坦

主要文章：愛因斯坦對以太的看法

愛因斯坦在下面的論文中引用了以下的詞，以“空間的屬性”確定了一詞，這種術語是未被廣泛使用的術語。愛因斯坦指出，總體而言，“以太”不再是絕對的，因為大地測量和時空結構取決於物質的存在。

否認以太最終是假設空的空間沒有任何物理品質。機械師的基本事實與這種觀點並不協調。因為有形系統在空白空間中自由徘徊的機械行為不僅取決於相對位置（距離）和相對速度，而且還取決於其旋轉狀態，從物理上可以將其視為不屬於系統本身的特徵。為了能夠至少將系統的旋轉視為真實的東西，牛頓對空間的旋轉。由於他將自己的絕對空間與真實的事物融為一體，對他而言，相對於絕對空間的旋轉也是真實的。牛頓可能還稱他的絕對空間為“以太”。必不可少的只是，除了可觀察到的對像外，還必須將不可感知的另一件事視為真實，才能使加速度或旋轉視為真實的東西。

-艾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein），以太和相對論（1920）

由於在任何絕對意義上都不再有可能在以太位置的不同位置同時講話，因此以太變成了四維，因為沒有客觀的方法可以單獨訂購其狀態。根據特殊相對論，以太是絕對的，因為它對慣性的影響和光的傳播被認為是獨立於身體影響的。...相對論通過建立電氣中性的行為來解決這個問題測量線定律的點質量，根據其慣性和重力效應不再被視為獨立的。這樣一來，它將特性附加到各個點之間變化的以太，從而確定了材料點的度量和動態行為，並通過物理因素決定了質量/能量的分佈。因此，一般相對論的以太與經典力學和特殊相對論的區別不同，因為它不是“絕對”，而是通過可忽視的物質確定的，在其局部可變特徵中確定。

-阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein），überdenäther（1924）

一般相對論

特殊相對論消除了絕對時間（儘管戈德爾和其他人懷疑絕對時間可能對某些形式的總體相對論有效），並且通過地理學概念，一般相對論進一步降低了絕對空間和時間的物理範圍。與遙遠的恆星有關，似乎有絕對的空間，因為局部的大地測量學最終從這些恆星傳達信息，但是沒有必要在任何系統的物理學方面調用絕對空間，因為其局部測量學足以描述其時空。

也可以看看

參考和註釋

  1. “絕對和關係空間與運動：古典理論” 。斯坦福大學哲學百科全書。 2021年7月19日。
  2. 羅伯特·韋斯特曼（Robert S. Westman）， 《哥白尼成就》 ，加利福尼亞大學出版社，1975年，第1頁。 45。
  3. Knudsen，Jens M。； Hjorth，Poul（2012）。牛頓力學的元素（插圖編輯）。 Springer科學與商業媒體。 p。 30. ISBN 978-3-642-97599-8。
  4. 以撒牛頓； Chittenden，艾薩克·牛頓爵士的西北生活；丹尼爾（Daniel）的加德（Adee）；莫特，安德魯；希爾，西奧多·普雷斯頓（Theodore Preston）早期的美國數學書籍Cu-banc（1846）。牛頓的原則：自然哲學的數學原理。加利福尼亞大學圖書館。紐約：丹尼爾·阿迪（Daniel Adee）出版。
  5. 時空：慣性框架（斯坦福大學哲學百科全書）
  6. Ferraro，Rafael（2007），愛因斯坦的時空：特殊和一般相對論概論，Springer Science＆Business Media，Bibcode，Bibcode：2007Esti.Book ..... F ...... F，ISBN 978038769462
  7. 戴維斯，保羅； Gribbin，John（2007）。問題神話：戲劇性發現，挑戰我們對物理現實的理解。 Simon＆Schuster。 p。 70. ISBN 978-0-7432-9091-3。
  8. 恩斯特·馬赫；正如Ignazio Ciufolini所引用的；約翰·阿奇博爾德·惠勒（1995）。引力和慣性。普林斯頓大學出版社。 pp。386–387。 ISBN 978-0-691-03323-5。
  9. Blagojević，Milutin（2002）。引力和儀表對稱性。 CRC出版社。 p。 5. ISBN 978-0-7503-0767-3。
  10. 以撒牛頓； Chittenden，艾薩克·牛頓爵士的西北生活；丹尼爾（Daniel）的加德（Adee）；莫特，安德魯；希爾，西奧多·普雷斯頓（Theodore Preston）早期的美國數學書籍Cu-banc（1846）。牛頓的原則：自然哲學的數學原理。加利福尼亞大學圖書館。紐約：丹尼爾·阿迪（Daniel Adee）出版。 p。 88。
  11. Møller，C。（1976）。相對論（第二版）。英國牛津：牛津大學出版社。 p。 1. ISBN 978-0-19-560539-6。 OCLC 220221617。
  12. 牛頓1687年哲學哲學家Mathematica ，Londini，Jussu Societatis Regiae AC典型J. Streater或自然哲學的數學原理，倫敦， Andrew Motte 1700年代的英語翻譯。從學者的一部分中，在巨人肩上的第737頁上轉載：物理和天文學的偉大作品（哥白尼，開普勒，伽利略，牛頓和愛因斯坦的作品）。斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）編輯。 2002 ISBN 0-7624-1348-4
  13. Kostro，L。（2001）， “阿爾伯特·愛因斯坦的新以太及其一般相對論” （PDF） ， 《應用差異幾何學會議論文集：78-86：78-86》，從2010-08 -02的原始（PDF）存檔。
  14. 愛因斯坦（Einstein），阿爾伯特（Albert）：“以太和相對論”（1920）， 《相對論》 （Methuen，倫敦，1922年）
  15. A. Einstein（1924）， “überdenäther” ， Verhandlungen der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft ， 105 （2）：85–93 。英文翻譯：關於以太歸檔的2010-11-04在Wayback機器上
  16. 薩維特（ Savitt ） ，史蒂文· F （ Steven F. S2CID 121275903
  17. 吉爾森（ James G. _