Absoluuttinen aika ja avaruus

Absoluuttinen aika ja avaruus ovat klassisessa mekaniikassa oletettuja perus­käsitteitä, jotka otti käyttöön Isaac Newton teoksessaan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Newtonin mukaan absoluuttinen avaruus ja aika ovat toisistaan riippumattomia objektiivisen todellisuuden aspekteja. Absoluuttisen ajan hän määritteli seuraavasti:^[1]

Absoluuttinen, tosi ja matemaattinen aika itsessään ja oman luontonsa nojalla kuluu tasaisesti riippumatta mistään ulkoisesta, ja toiselta nimeltään sitä sanotaan kestoksi: suhteellinen, näennäinen ja yleinen aika on jonkinlainen havaittava ja ulkoinen (joko tarkka tai epätasainen) liikkeeseen perustuva keston mitta, jota yleisesti käytetään todellisen ajan sijasta...

Newtonin mukaan absoluuttinen aika on olemassa riippumatta mistään havaitsijasta ja etenee yhtäläisellä nopeudella koko maailman­kaikkeudessa. Toisin kuin suhteellista aikaa, absoluuttista aikaa ei hänen mukaansa voitu havaita vaan se voitiin käsittää vain matemaattisesti. Newtonin mukaan ihmiset voivat havaita vain suhteellisen ajan, jota mitataan havaittavien kohteiden kuten auringon tai kuun liikkeen avulla. Näiden liikkeiden avulla päätellään ajan kulku.

Absoluuttisen avaruuden Newton määritteli seuraavasti^[1]

Absoluuttinen avaruus, oman luontonsa nojalla, pysyy aina saman­laisena ja liikkumattomana riippumatta mistään ulkoisesta. Suhteellinen avaruus on jokin liikkuva absoluuttisen avaruuden ulottuvuus tai mitta, jonka aistimme määrittelevät suhteessa kappaleisiin ja jota usein pidetään liikkumattomana avaruutena ... Absoluuttinen liike on kappaleen siirtymistä yhdestä absoluuttisesta paikasta toiseen, ja suhteellinen liike on siirtymistä yhdestä suhteellisesta paikasta toiseen

Nämä käsitteet sisältävät, että absoluuttinen avaruus ja aika eivät riipu fysikaalisista tapahtumista mutta ovat jonkinlainen tausta tai näyttämö, jossa fysikaaliset ilmiöt esiintyvät. Täten jokaisella kappaleella on absoluuttinen liike­tila absoluuttisen avaruuden suhteen, niin että kappaleen on joko oltava absoluuttisessa levossa tai liikuttava jollakin absoluuttisella nopeudella.^[2] Tukeakseen näkemystään Newton mainitsi joitakin empiirisiä esimerkkejä: Newtonin mukaan yksinäisen pyörivän pallon voidaan todeta pyörivän absoluuttisen avaruuden suhteen havaitsemalla sen ekvaattorin pullistuma, ja kahden köydellä toisiinsa sidotun pallon absoluuttinen pyörimisliike niiden muodostaman systeemin yhteisen painopisteen ympäri voidaan todeta köyden jännityksestä.

Absoluuttista aikaa ja avaruutta käytetään edelleen klassisessa mekaniikassa, mutta nyky­aikaisissa, esimerkiksi Walter Nollin ja Clifford truesdellin muotoilussa käytetään, paitsi kimmomoduulien lineaarialgebraa, epä­lineaaristen kenttä­teorioiden yhteydessä myös topologiaa ja funktionaalianalyysia.^[3]

1. ↑ ^{a b} Isaac Newton: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica
2. ↑ Space and Time: Inertial Frames (Stanford Encyclopedia of Philosophy)
3. ↑ C. Truesdell (1977) A First Course in Rational Continuum Mechanics, Academic Press ISBN 0-12-701301-6