时空

时空,在物理科学的统一概念空间时间，首先由数学家提出赫尔曼闵可夫斯基1908年，作为一种重新表述的方式阿尔伯特·爱因斯坦的特殊的理论的相对论(1905)。

(阅读爱因斯坦1926年在《大英百科全书》上yabo亚博网站首页手机发表的关于时空的文章。)

常见的直觉之前认为空间和时间之间没有联系。物理空间被认为是一个平坦的三维空间连续体即:，所有可能的点位置的排列——欧几里得假设适用于此。到这样一个空间廖,笛卡儿坐标似乎是最自然的适应，直线可以很方便地容纳。时间被视为独立于空间的一维时间连续体,完全均匀沿着它的无限程度。时间上的任何“现在”都可以被视为一个起点，从这里可以将持续时间从过去或未来带入任何其他时间瞬间。统一运动的空间坐标系与统一时间相连连续表示所有非加速运动，即所谓惯性参考系的特殊类别。根据这个惯例，宇宙被称为牛顿的。在牛顿的宇宙中，定律物理在所有惯性系中都是一样的，所以我们不能选出一个来代表静止的绝对状态。

在闵可夫斯基空间，一个坐标系的时间坐标依赖于另一个相对运动的坐标系的时间和空间坐标，这一规则形成了本质变更爱因斯坦的狭义相对论需要;根据爱因斯坦的理论，在两个不同的空间点上不存在“同时性”，因此在牛顿的宇宙中不存在绝对时间。闵可夫斯基宇宙，像它的前身一样，包含了一种独特的惯性参照系，但现在空间维度，质量，且速度均相对于观察者的惯性系，遵循由H.A.洛伦兹后来形成了爱因斯坦理论及其闵可夫斯基解释的中心规则。只有光速在所有惯性系中都是一样的。在这样的宇宙中，每一组坐标或特定的时空事件都被描述为“此时此地”或“此时”世界的观点。在每个惯性中参考系，所有物理定律保持不变。

爱因斯坦的广义相对论(1916)再次利用了四维时空，但加入了引力效应。引力不再像牛顿体系那样被认为是一种力，而是时空“扭曲”的原因，一种由爱因斯坦制定的一组方程明确描述的效应。结果是一个“弯曲的”时空，与“平坦的”闵可夫斯基时空相反轨迹在惯性坐标系中是直线。在爱因斯坦的弯曲时空中，这是黎曼弯曲空间概念(1854)的直接延伸，一个粒子跟随一个世界线或测地线类似的就像一个在弯曲表面上的台球会沿着由表面弯曲或弯曲决定的路径运动一样。广义相对论的基本原则之一是，在一个遵循时空测地线的容器内，比如自由落体的电梯，或者绕地球运行的卫星，其效应将与完全不存在是一样的重力．的路径光射线也是一种特殊的时空测地线，称为“零测地线”。光速也有相同的常数速度c。

在牛顿和爱因斯坦的理论中，从引力质量到粒子路径的路径都相当曲折。在牛顿公式中，质量决定了任意一点的总引力，由牛顿第三定律决定了粒子的加速度。轨道:实际的路径，如轨道地球，是通过解a得到的微分方程．在广义相对论中，人们必须在给定的情况下解出爱因斯坦方程，以确定相应的时空结构，然后解出第二组方程来找到粒子的路径。然而,通过调用由于引力效应和匀加速度效应之间的一般等效原理，爱因斯坦能够推导出某些效应，例如光在经过一个大质量物体时的偏转明星．

爱因斯坦方程的第一个精确解，是由一个德国天文学家，卡尔·史瓦西(1916)。对于所谓的小质量，其解与牛顿万有引力定律给出的解差别不大，但足以解释之前无法解释的水星近日点前进的大小。对于“大”质量，史瓦西解预测了不寻常的性质。对矮星的天文观测最终引导了美国物理学家罗伯特·奥本海默和H. Snyder(1939)假设了物质的超密度状态。这些，还有其他的假设引力坍缩的条件在后来脉冲星、中子星和黑洞的发现中得到了证实。

爱因斯坦(1917)随后的一篇论文将广义相对论应用于宇宙学事实上，它代表了现代宇宙学的诞生。在这本书中，爱因斯坦寻找整个宇宙的模型，这些模型在宇宙大尺度结构的适当假设下满足他的方程，比如它的“同质性”，这意味着时空在任何部分看起来都和其他部分一样(“宇宙学原理”)。在这些假设下，解似乎暗示时空要么在膨胀，要么在收缩，为了构建一个既不膨胀也不收缩的宇宙，爱因斯坦在他的方程中增加了一个额外的项，所谓的“宇宙常数”。当观测证据后来揭示宇宙似乎确实在膨胀时，爱因斯坦收回了这建议。然而，对20世纪90年代末宇宙膨胀的仔细分析，再次使天文学家相信宇宙膨胀是可能的宇宙学常数确实应该包含在爱因斯坦的方程中。