Време-простор — секој математички модел во физиката што ги здружува просторот и времето во секој преплетувачки континуум. Од 300 година п.н.е време-просторот во нашиот универзум историски е разгледуван преку Евклидовиот простор, од каде произлегува дека просторот има три димензии, и времето се смета за една димензија, „четвртата димензија“. Со здружувањето на времето и просторот во единствно многуобразие наречено Mинковскиев простор, физичарите значајно ги поедноставиле големиот број на физички теории, и исто така го објасниле на многу еднообразен начин работењето на универзумот во супергалактчките и субатомските нивоа. Објаснување Во нерелативистичката класична механика користењето на Евклидовиот простор наместото на време-просторот е соодветно бидејќи времето се разгледува како сеопфатна стапка на премин која е независна од состојбата на движењето на набљудувачот. Во релативистичка смисла, времето е нераздвоиво од трите димензии на просторот бидејќи временското поместување на едно тело зависи од неговата брзина во однос на набљудувачот, како и од силата на гравитациските полиња, кои можат да го забават минувањето на времето за едно тело во очите на набљудувачот кој се наоѓа надвор од полето.
Во космологијата концептот на време-просторот ги здружува просторот и времето во една апстрактна вселена. Математички, тоа е многуобразие составено од „настани“ кои се опишани во одреден вид на координатен систем. Вообичаено потребни се трите просторни димензии (должина, ширина и висина) и една временска димензија (време). Димензиите се независни составни делови на координантната мрежа која е потребна за да се утврди точка во определен „простор“. На пример, на Земјината топка географската ширина и географската должина се две независни координати кои заедно ја определуваат положбата. Во време-просторот, координатната мрежа која се простира во 3+1 димензии опишува настани (наместо само точки во просторот), т.е., времето е додадено како дополнителна димензија во координатната мрежа. Вака, координатите укажуваат на тоа каде и кога се случиле настаните. Меѓутоа, еднообразната природа на време-просторот и слободата на координатен избор што ја допушта значи дека, за да може временската координата да се изрази во еден координатен систем, потребни се и временската просторните координати во друг координатен систем. За разлика од обичните просторни координати, овие се сѐ уште ограничени од тоа како мерките можат да се направат просторно и временски. Овие ограничувања приближно одговараат на спрецијалниот математички модел кој се разликува од Евклидовиот простор бидејќи поседува симетрија.
Сè до почетокот на XX век се верувало дека времето е независно од движењето и дека напредува во фиксна стапка во сите појдовни системи; како и да е, подоцнежните експерименти откриваат дека времето забавува при повисока брзина на појдовниот систем кој е поврзан со друг појдовен систем. Таквото забавување, наречено временска дилатација, е објаснето во специјалната теорија за релативноста. Многу експерименти ја потврдиле временската дилатација, како на пример релативистичкото распаѓање на мионте од зраците на космичкото зрачење и забавувањето на атомските часовници кои се наоѓаат на спејс шатл поврзани со синхноризирани инертни часовници на Земјата. Оттука, траењето на времето може да варира според настаните и појдовните системи.
Кога димензиите ќе се разберат како компоненти на системот, а не како физички атрибути на просторот, полесно ќе се разберат алтернативните димензионални погледи како обични резултати на координатните трансформации.
Поимот „време-простор“ има општо значење поради разгледувањето на време-просторските настани со постојните 3+1 димензии. Тоа е вистински сплет од простор и време. Други предложени теории за време-просторот влкучуваат дополнителни димензии—вообичаено просторни, но постојат и некои шпекулативни теории кои вклучуваат дополнителни временски димензии, а некои дури влкучуваат и димензии кои не се ниту временски ниту просторни (на пример: суперпростор). Колку димензии се потребни за да се опише универзумот е сè уште неодговорено прашање. Шпекулативните теории како што се теоријата на струните предвидува 10 или 26 димензии (со M-теоријата се придвидуваат 11 димензии: 10 просторни и 1 временска), но постоењето на повеќе од 4 димензии ќе направи разлика само на субатомско ниво., Extract of page 157
Време-просторот во литературата Инките ги разгледувале времето и просторот како единствен концепт, познат како пача (, ).Atuq Eusebio Manga Qespi, Instituto de lingüística y Cultura Amerindia de la Universidad de Valencia. Pacha: un concepto andino de espacio y tiempo . Revísta española de Antropología Americana, 24, p. 155–189. Edit. Complutense, Madrid. 1994Paul Richard Steele, Catherine J. Allen, Handbook of Inca mythology, p. 86, (ISBN 1-57607-354-8) Луѓето од Андите имале слични сфаќања.Shirley Ardener, University of Oxford, Women and space: ground rules and social maps, p. 36 (ISBN 0-85496-728-1)
Артур Шопенхауер напишал во На четирикаратен корен на принципот на доволна причина (1813): „претставувањето на коегзистенција е можно само во времето; тоа зависи од сопствениот крај, и на претставувањето на просторот; бидејќи за малку време сите работи следат една по друга, додека пак во просторот сите работи се рамо до рамо; според тоа само со сплетот на времето и просторот се подига претставувањето на коегзистенцијата.
Идејата на обедунувањето на време-просторот ја започнал Едгар Алан По во неговиот есеј за космологијата наречен Еурека (1848) вели дека „времето и траењето се едно исто“. Во 1895, во неговиот роман Временска машина, Х.Џ. Велс напишал, "Нема разлика помеѓу времето и било која од другите три димензии освен што нашата совест се движи низ него и дека „секое вистинско тело мора да се протега во четири димензии: мора да има должина, ширина, висина и траење".
Марсел Пруст, во својата новела Патот на Сван (објавена 1913), ја опишива селската црква од неговото детство како „зграда која зафаќала, таканаречени, четири димензии на просторот- името на четвртата е време“.
Математички концепт Во Енциклопедија под терминот димензија Жан ле Рон Даламбер шпекулира дека траењето (време) може да се смета како четврта димензија ако идејата не е премногу необична.Jean d'Alembert (1754) Dimension from ARTFL Encyclopedie project
Друг ран обид бил оној на Жозеф-Луј Лагранж во неговата Теорија на аналитички функции (1797, 1813). Тој изјавил, „Некој може да ја гледа механиката како геометрија на четири димензии и механичките анализи како надополнувања на геометриските анализи“.<ref>R.C. Archibald (1914) Time as a fourth dimension Bulletin of the American Mathematical Society 20:409.</ref>
Античката идеја за космосот постепено била опишана математички со диференцијалните равенки, диференцијалната геометрија и апстрактната алгебра. Овие математички искажувања се развиле во XIX век како електрична технологија и ги поттикнале Мајкл Фарадеј и Џејмс Кларк Максвел да ги опишат реципрочните врски меѓу електричните и магнетните полиња.
Даниел Сиегел ја опишува улогата на Максвел со релативноста:
[...] идејата за движење на сили со брзината на светлината иако електромагнетните полиња се опишани со Максвеловите равенки— повеќе отколку моментално во далечина—ги формираат потребните основи за релативистичката теорија.Daniel M. Siegel (2014) "Maxwell's contributions to electricity and magnetism", chapter 10 in James Clerk Maxwell: Perspectives on his Life and Work, Raymond Flood, Mark McCartney, Andrew Whitaker, editors, Oxford University Press ISBN 978-0-19-966437-5
Максвел користел вртложни модели во неговиот труд За физичките линии на силата, но подоцна се откажал од каква било супстанција освен електромагнетното поле. Пјер Дием напишал:
[Максвел] не успеал да ја создаде теорија која тој ја предвидел, само се откажал од употребата на каков било модел и со проширување со помош на аналогијата на апстрактниот систем на електродинамиката за потисната струја.Pierre Duhem (1954) The Aim and Structure of Physical Theory, page 98, Princeton University Press
Во Сигеловата проценка, „овој навистина апстрактен поглед на електромагнетните полиња, вклучувајќи невизуелни слики од тоа што се случува таму некаде во полето, е наследство на Максвел.“Siegel 2014 p 191 Опишувајќи го однесувањето на електричните полиња и магнетни полиња го довеле Максвел до го види сплетот како електромагнетно поле. Овие полиња имаат вредност во секоја точка од време-просторот. Тоа е преплет од електрични и магнетни појави, опишани со Максвелови равенки, кои ја даваат структурата на време-просторот. Претежно, чекопрот на движење на набљудувачот ги определува електричните и магнетните делови на електромагнетните полиња. Движењето на полето е одредено со електромагнетната бранова равенка, за чие објаснување е потребен време-просторот.
Време-просторот е опишан како сроден простор со квадратна форма во Минковскиевиот простор во 1908.Various English translations on Wikisource: Space and Time. Во 1914 година, во неговиот учебник Теоријата за релативност, Лудвиг Силберштајн користел бикватернони за да ги претстави настаните во Минковскиевиот простор. Тој, исто така, ги изложил Лоренцовите трансформации помеѓу набљудувачи со различни брзини како бикватерноно мапирање. Бикватерноните биле опишани во 1853 од Вилијам Роуан Хамилтон, па додека физичкото толкување е ново, математичкото толкување било добро познато во англиската литература, правејќи ја релативноста дел од применетата математика.
Првото најавување на општата теорија за релативноста во време-просторот било направено од страна на Вилијам Клифорд. Описот на ефектот на гравитацијата на просторот и времето може лесно да се замисли како „искривеност“или растегнување во геометрискиот материјал на просторот и времето, на лесен и непрекинлив начин кој се менува рамномерно од точка во точка заедно со време-просторот. Во 1947 година Џејмс Џинс предвидел концизно резиме на развивањето на време-просторната теорија во неговата книга Растот на физичката наука.James Jeans (1947) The Growth of Physical Science, "Space-time", pp. 205–301, link from Internet Archive Основни принципи Основните елементи на време-просторот се настаните. Во било кој даден време-простор, настанот е единствена местоположба во единствено време. Бидејќи настаните се време-просторни точки, пример на настан во класичната релативистичка физика е , местоположбата на елементарната честичка во определено време. Време-просторот сам по себе може да се разгледува како единство од сите настани исто како што и правата е единство од сите нејзини точки, формално организирани во многуобразие, простор кој може да биде опишан со мали величини користејќи координатен систем.
Време-просторот е независен од каков било набљудувач Сепак, опишувајќи ја физичката појава (која се случува во одредени моменти на времето во дадени области во просторот), секој набљудувач избира соодветен метричен координатен систем. Настаните се означени со 4 реални броеви во таков координатен систем. Линиите на движење на елементарните честички низ просторот и времето според тоа се континуум (бесконечност) од настани наречени светска линија на честичките. Издолжените или збиените тела (составени од многу елементарни честички) се збир од многу светски линии испреплетени меѓусебно врз основа на нивните заемодејства низ време-просторот во „светската плетенка“.
Како и да е, во физиката многу често поголемите тела се разгледува како „честичка“ или „поле“ со нивна посебна местоположба во било кое определено време, така светската линија на честичката или зракот е патека по која се движат честичката или зракот во време-просторот и ја претставуваат историјата на честичката или зракот. Светската линија на Земјината орбита е прикажана во две просторни димензии x и y (рамнината на Земјината орбита) и временска димензија ортогонална на x и y. Земјината орбита е елипса само во просторот, но нејзината светска линија е завојница во време-просторот.