Понятие «пространственно-временной континуум» является одним из центральных в современном восприятии физической картины мира. Данная теория основывается на представлении современного мира с точки зрения четырех основных измерений – три из них относятся к пространственным характеристикам, а четвертое – к временным.
Пространственно-временной континуум как основная модель, описывающая окружающую действительность, претендует на то, чтобы создать как можно более исчерпывающую картину миру. В то же время постоянно появляются теории, которые ставят отдельные положения этой теории или всю концепцию в целом под сомнение.
Основа для современного представления о пространстве и времени была заложена еще более ста лет назад при выходе в свет общей теории относительности А. Эйнштейна. Опираясь на ее положения, сам Эйнштейн и его последователи пришли к выводу, что каждая из трех пространственных характеристик, как, впрочем, и временной континуум, равнозначны между собой, поэтому только непосредственно от наблюдателя зависит, какая из них будет принята за отправную систему отсчета.
Движение, пространство и время представляют собой характеристики окружающей действительности, которые постоянно изменяются. Основным механизмом, с помощью которого происходит взаимодействие этих элементов со всеми физическими телами, является гравитация.
Первичным понятием, характеризующим пространственно-временной континуум, согласно теории Эйнштейна, является некое «событие», которое есть не что иное, как обладающая конкретными характеристиками точка, имеющая четкие пространственные и временные координаты.
Все эти точки располагаются не беспорядочно, а в точном соответствии с основными аксиомами, лежащими в основе данной теории. К наиболее важным аксиомам следует отнести концепцию упорядоченности, топологические аксиомы, основным принципом которых служит принцип размерности, аксиомы допустимых координатных систем, а также все основные арифметические аксиомы.
Пространственно-временной континуум – это безостановочно, постоянно меняющее свой облик многообразие. При этом оно носит объемный характер и может в зависимости от тех или иных внешних условий изменять свою кривизну.
Особое место в данной теории отводится временному континууму. Многие ученые не согласны с тем, что он обладает теми же правами и может быть такой же системой отсчета, как и пространственные характеристики – длина, ширина, высота. Но все дело в том, что одно из принципиальных положений теории относительности заключается в признании зависимости времени от скорости движения наблюдателя, который находится в исходной точке отсчета. Таким образом, мы получаем, что временной континуум напрямую зависит от пространственных характеристик, как, впрочем, последние зависят от самого времени.
Если для нашей планеты четырехмерное пространство является вполне привычным и понятным, то на уровне Вселенной многие ученые выделяют уже гораздо больше уровней. Так, например, один из первых вариантов знаменитой «теории суперструн» подразумевал неизбежность существования 27 измерений. Сегодня их количество снизилось до десяти, хотя характеристики самих «лишних» измерений значительно усложнились.
