空間と時間は分離したものではなく、時空と呼ばれる4次元連続体として織り合わされています。アインシュタインの特殊相対性理論は、空間と時間の測定値が観測者の運動に依存することを示しました。一般相対性理論は、質量とエネルギーが時空を歪ませ、その歪みが重力と呼ばれるものであることを示しました。時空は単に出来事が起こる舞台ではありません。それは、内部の物質とエネルギーに反応する動的な実体です。この洞察は、現代物理学における最も深遠な発見の一つです。

時空は3つの空間次元と1つの時間次元を持ちます。イベントは時空内の点であり、位置と時間の座標を持ちます。時空内の2つのイベント間の距離は時空間隔と呼ばれます。これは不変であり、空間的要素と時間的要素について個別に意見が異なっていても、すべての観測者がこれに同意することを意味します。この不変性は相対性理論の数学的な核心です。時空は平坦または湾曲しています。平坦な時空は特殊相対性理論で記述されます。湾曲した時空は一般相対性理論で記述されます。曲率は質量とエネルギーによって生じます。ブラックホールは時空の曲率が無限大になる領域です。重力波は加速する質量によって生じる時空のさざ波です。重力波はアインシュタインが予言してから1世紀後の2015年に直接検出されました。

時空の事実

• 定義。 空間と時間の4次元連続体。
• 次元。 空間的次元が3つ、時間的次元が1つ。
• 曲率。 質量とエネルギーによって生成されます。
• 重力。 時空の曲率。
• 重力波。 2015年に検出された時空のさざ波。

時空は空間とは異なる。空間は三次元である。時空は時間を第四の次元として含む。