Искажения пространства...Дыры в пространстве и его самые различные изменения...Все эти понятия можно встретить практически в любой научно-популярной статье, где речь идёт про строение нашего мира. В попытках объяснить особенности поведения физики, ученые часто прибегают к помощи такого термина, как пространство.

Примеров очень много. Один из самых известных - труды Эйнштейна, где гравитация была как искажение пространства, куда в итоге проваливаются все предметы и объекты, увлекая за собой менее массивные.

Чем же оно является?

Без понимания этого мы не сможем и понять, например, что же там такое искажается по логике Эйнштейна? Неужели пространство - это просто некий альбомный лист, в который можно завернуть массивный камень?

По самому простому определению - пространство в физике есть то, куда что-то помещается. Представьте себе координатную плоскость или проградуированный объем. Это и есть пространство, причем в случае его объемности - это трехмерное пространство.

Пространство тут есть всего лишь способ измерения окружающего мира. Это как некоторая объемная линейка, внутрь которой можно поместить любой объект и охарактеризовать его.

Соответственно, выделяются самые разные типы пространства и самое разное количество измерений. Из самых простых примеров можно вспомнить евклидово пространство и неевклидово пространство. В первом случае выполняются линейные геометрические законы. Но по современным представлениям выполняются они не везде и там будет находиться неевклидово пространство.

Вот только всё здорово, но пока мы говорим лишь о способах изучения окружающего мира. Это как измерить линейкой длину карданного вала и сказать, что этих сведений достаточно для понимания того, чем является окружающий мир вокруг вала. Ведь, несмотря на свою абсурдность, этот пример очень похож на понимание пространства. Мы разлиновали среду на три измерения и сказали, что это является пространством, но что это такое на самом деле не сказали ...Что это с точки зрения физики? Можно ли его пощупать?

Интересно получается, но как стоит копнуть что-то более глубокое, нежели простое изучение свойств объекта, встречаешь некоторый парадокс.
О том, чем является пространство или чем оно не является уже долгие годы спорят и философы, и физики, и даже теологи.

Понимание пространства и возможность теорий по искажениям?

Значит ли это, что теории, связанные с искажением пространства есть полный бред и Эйнштейн не прав? Вовсе нет!

Когда мы говорим про теории Эйнштейна или похожие, мы говорим не об изучении природы физической сущности пространства, а о его свойствах. Чуть выше мы нарисовали три ровных линии в объеме, которые формируют координатные плоскости. Они линейные и подчиняются линейной функции. Но никто не мешает исказить эти функции и сделать параметры объема не плоскими и линейными, а криволинейными. Это будет лишь очередное косвенное измерение, которое мало связано с самой природой пространства, хотя и напрямую зависит от него.

Почему нет? Мы ведь можем свернуть провод в катушку. Математически, мы и плоскость можем свернуть в катушку

Восприятие пространства и теории

В большинстве случаев пространство воспринимается нами как некоторый пустой объем, в котором ничего не находится, но который обладает рядом параметров (длина, ширина, высота + время).

Это как коробка для печенья. Она может быть пустой, то есть не содержать внутри материи, а может быть и полной, то есть содержать материю. Если представлять пространство как коробку от печенья, то рано или поздно встретишься с границами пространства.

Котик заполняет объем

Исходя из этого, многие ученые считают, что пространство с материей неразрывно связаны. Нельзя отделить пространство и нельзя отделить материю. Для простого понимания подойдет пример графика движения автомобиля из физики 7 класса. Можно легко нарисовать по точкам зависимость пройденного автомобилем расстояния от времени. Это будет математическая модель реального процесса. Но ведь это не означает, что сам график без движущегося автомобиля будет иметь хоть какой-то физический смысл ...Просто вот так можно описать движение, чтобы потом его как-то характеризовать.

Как представить пространство?

Пространство есть некоторая субстанция, которая состоит из материи в определенной форме, являющейся, скорее всего, информацией. Это не пустота в глобальном смысле слова и не театральная сцена, где происходит спектакль нашего бытия. Это физический объект. Оно может быть образмеренно и иметь характеристики. Оно может свободно искажаться. Это может быть описано подходящей математической моделью и не является чем-то невероятным.

Имеется огромное количество измерений пространства, из которых нам доступны всего четыре. Отделять координатную плоскость от как такового материального пространства некорректно по той простой причине, что первое является способ изучения второго. Скорее всего, у пространства подобно материи может быть невероятное количество состояний.

Вот сейчас вы находитесь в некотором объеме, заполненном воздухом. Воздух есть смесь газов. Пространство в данном контексте состоит из газа. Газ может принять форму нужного объема, может иметь плотность, температуру, концентрация и другие характеристики. Газом можно дышать и газ можно сжигать. Газ можно сжать, а можно расширить. Можно создать турбулентные потоки в газе. Газ при сжатии может стать жидкостью. Газ можно квантовать на конкретные частички газа, значит и пространство тоже квантуется, но это тёмный лес ...Если сделать частички газа видимыми, то сжижение газа будет выглядеть похлеще Эйнштейновских воронок ...

Соответственно, если брать комнату, заполненную газом и имеющие три измерения как простейшую модель пространства, то мы имеем некоторую материю, заполняющую объем и геометрические измерения этого объема. Примерно также устроено пространство, но только не ясно, чем оно заполнено на деле вместо газа, какие функциональные размерности могут его описать и сколько вообще измерений ожидать, как и не ясно, какие метаморфозы стоит ждать.

Вот только...Даже так остаётся вопрос, что является базой для существования пространства. Как говорится, хотели найти отправную точку, а увязли в болоте...

Проще всего воспринимать физическое пространство как математическую модель реальности, неразрывно связанную с самой реальностью.