Przestrzeń to słowo, które ma wiele znaczeń i może być rozumiane na różne sposoby. W najprostszym ujęciu, przestrzeń to nieograniczony obszar trójwymiarowy, w którym zachodzą wszystkie zjawiska fizyczne. Przestrzeń jest przedmiotem badań matematyki, fizyki i innych nauk o systemach.
W matematyce, przestrzeń to zbiór elementów, zwykle nazywanych punktami, z pewną dodatkową strukturą, która określa ich własności i relacje. Istnieją różne rodzaje przestrzeni matematycznych, takie jak:
- Przestrzeń euklidesowa – przestrzeń, w której obowiązują aksjomaty geometrii euklidesowej, takie jak równość kątów i odległości między punktami. Przestrzeń euklidesowa ma nieskończoną liczbę wymiarów, ale najczęściej rozpatruje się przestrzenie dwu-, trój- i czterowymiarowe.
- Przestrzeń wektorowa – przestrzeń, w której elementy nazywane wektorami mogą być dodawane i mnożone przez liczby. Przestrzeń wektorowa ma określoną liczbę wymiarów, która jest równa liczbie jej podstawowych wektorów. Przykładem przestrzeni wektorowej jest przestrzeń kartezjańska, w której wektory mają współrzędne x, y i z.
- Przestrzeń metryczna – przestrzeń, w której między każdymi dwoma punktami można określić odległość za pomocą funkcji nazywanej metryką. Przestrzeń metryczna może mieć dowolną liczbę wymiarów i nie musi być liniowa. Przykładem przestrzeni metrycznej jest przestrzeń Minkowskiego, w której odległość między punktami zależy od czasu i prędkości.
W fizyce, przestrzeń to część wszechświata, w której znajdują się ciała materialne i pola fizyczne. Przestrzeń fizyczna może być opisywana za pomocą różnych teorii fizycznych, takich jak:
- Mechanika klasyczna – teoria fizyczna, która opisuje ruch ciał w przestrzeni euklidesowej pod wpływem sił. Mechanika klasyczna jest dobrze sprawdzona dla ciał o małych prędkościach i masach.
- Teoria względności – teoria fizyczna, która opisuje ruch ciał w przestrzeni Minkowskiego pod wpływem grawitacji. Teoria względności jest dobrze sprawdzona dla ciał o dużych prędkościach i masach.
- Mechanika kwantowa – teoria fizyczna, która opisuje zachowanie cząstek elementarnych i pola kwantowego w przestrzeni Hilberta. Mechanika kwantowa jest dobrze sprawdzona dla ciał o małych rozmiarach i energiach.