ปริภูมิ-เวลา

ในวิชาฟิสิกส์ ปริภูมิ-เวลา (อังกฤษ: spacetime) เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใด ๆ ที่รวมปริภูมิและเวลาเข้าด้วยกันเป็นความต่อเนื่องประสานเดียว ปริภูมิ-เวลาของเอกภพนั้นเดิมตีความจากมุมมองปริภูมิแบบยุคลิด (Euclidean space) ซึ่งถือว่าปริภูมิประกอบด้วยสามมิติ และเวลาประกอบด้วยหนึ่งมิติ คือ "มิติที่สี่" โดยการรวมปริภูมิและเวลาเข้าไปในแมนิโฟลด์ (manifold) เดียวที่เรียกกันว่า ปริภูมิ-เวลาแบบมินคอฟสกี (Minkowski space) นักฟิสิกส์ได้ทำให้ทฤษฎีทางฟิสิกส์จำนวนมากดูมีความเรียบง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตลอดจนอธิบายการทำงานของเอกภพทั้งระดับใหญ่กว่าดาราจักรและเล็กกว่าอะตอมได้อย่างเป็นรูปแบบเดียวกันมากยิ่งขึ้น

แผนภาพปริภูมิ-เวลา เส้นระหว่างนาฬิกาทุกเรือนมีความยาวเท่ากันที่หนึ่งชั่วโมงแสง (1.07 ล้านล้านกิโลเมตร) แต่หากเรามองแผนภาพนี้ในฐานะผู้สังเกตการณ์ เราจะรู้สึกว่าเส้นสีน้ำเงินมีความยาวกว่าเส้นเขียว

คำอธิบาย

ในกลศาสตร์ดั้งเดิมที่ไม่เป็นเชิงสัมพัทธ์, การใช้ปริภูมิแบบยุคลิดแทนปริภูมิเวลามีความเหมาะสม, เนื่องจากเวลานั้นถือว่าเป็นสากลและคงที่, ดำรงอยู่อย่างเป็นอิสระในฐานะแห่งสถานะของการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตการณ์ (observer) ในบริบทเชิงสัมพัทธภาพ,เวลาไม่สามารถแยกออกจากสามมิติของปริภูมิได้เพราะอัตราของการสังเกตที่ซึ่งเวลาได้ผ่านไปสำหรับวัตถุนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุเทียบกับผู้สังเกตการณ์และยังขึ้นอยู่กับความแรงของสนามความโน้มถ่วง (gravitational field) อีกด้วย, ซึ่งสามารถที่จะชะลอการล่วงไปของเวลาสำหรับวัตถุที่มองเห็นได้โดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ภายนอกของสนาม

ในจักรวาลวิทยา, แนวคิดของปริภูมิเวลาจะเป็นการรวมเอาทั้งปริภูมิและเวลาเข้าด้วยกันให้กลายเป็นเอกภพ (universe) ที่เป็นนามธรรมเพียงหนึ่งเดียว ในทางคณิตศาสตร์นั้น มันก็คือแมนิโฟลด์ที่ประกอบไปด้วย "เหตุการณ์" ซึ่งจะถูกอธิบายได้ตามประเภทของระบบพิกัดบางอย่าง โดยปกติแล้ว มิติเชิงพื้นที่ทั้ง 3 มิติ (ความยาว, ความกว้าง, ความสูง) และอีกมิติหนึ่งชั่วขณะ (เวลา) เป็นสิ่งจำเป็นต้องมี