Уақыт пен кеңістік

Жүз жыл бұрын Альберт Эйнштейн жариялаған салыстырмалылықтың жалпы теориясын — тамаша, элегантную теориясын, күніне бір ғасыр ашты жалғыз табысты жолы сипаттамасына кеңістік-уақыт (кеңістіктік-уақытша континуум).

Бар көптеген әр түрлі сәттердің теориясы, көрсететін, бұл жалпы салыстырмалық теориясы — соңғы нүкте тарихы туралы кеңістік-уақыт. Ал шын мәнінде, пускай ұнайды ЖТБ ретінде абстрактті теориясы, алайда, мен келдім ой, ол, бәлкім, бір ғасыр увела бізді жолдары танымның шынайы табиғаты кеңістік және уақыт.

Мен ой жүгірту құрылымы туралы кеңістік және уақыт сәл қырық жылдан астам. Басында бола тұра, жас физик-теоретиком, мен жай ғана қатысқан эйнштейновскую математикалық қойылымын міндеттері арнайы және жалпы салыстырмалық теориясы, сондай-ақ айналысты кейбір жұмысымен кванттық өріс теориясы, космология және басқа да салалардағы негізге ала отырып, онда.

Бірақ шамамен 35 жыл бұрын, бір жағынан рухтандырылған іс-тәжірибесімен техникалық салалардағы бастадым егжей-тегжейлі зерттеу: іргелі мәселелері теориялық ғылым, неден басталды, менің ұзақ жол шыққан шеңберінен дәстүрлі математикалық теңдеулер және пайдалану олардың орнына есептеулер және бағдарламалардың негізгі модельдерін ғылым. Осыдан кейін маған белгіледі анықтау, тіпті өте қарапайым болуы мүмкін көрсетуі өте күрделі мінез-құлық, содан кейін, бірнеше жылдар өткен соң, мен тауып, бұл жүйенің кез келген түрін ұсынылуы мүмкін терминдер осы бағдарламалар.

Воодушевившись осы жетістікпен бастадым ойластыру, қандай қатысы болуы важнейшему ғылыми мәселелерді — дене шынықтыру теориясы.

Біріншіден, мұндай көзқарас кім екенін анықтады, ол тым перспективалық — бұл модель, зерделедім (жасушалық автоматтар), көрінген жұмыс істеді, өйткені, бұл толығымен қайшы келетін бүкіл екенін білетінмін, бірі-физика. Бірақ, онда 88-ші жылы жатқанда, бірінші нұсқасы шықты Mathematica, екенін түсіне бастадым менің өзгертті, өз ұсыну туралы кеңістікте және уақыт, мүмкін, бұл неге онда мені алып келді.

Қарапайым теориясы.

Бірі-мүлдем айқын көрінеді, бұл теория үшін барлығы біздің ғаламның болуы тиіс қарапайым. Ал шын мәнінде, қазақстан тарихы, физика енгізуде қосымша күмәнді, өйткені біз көп білеміз, заттар көрсетіледі неғұрлым күрделі, қалай болғанда да, бұл терминдер математикалық аппараттың енгізілетін олар. Бірақ, жоғарыда айтылғандай, мысалы, богословами көптеген ғасырлар бұрын, бар айқын шегі, біздің ғалам — онда бар тәртібі. Бөлшектер біздің ғаламның ғана бағынады, онда өзінің заңдарына ғана бағынады белгілі бір жиынтығына жалпы заңдары.

Бірақ қаншалықты қарапайым болуы мүмкін теориясы барлығы біздің Ғаламның? Айталық, біз оны бағдарлама ретінде, мысалы, Wolfram Language. Қаншалықты үлкен болады бұл бағдарлама? Ол салыстыруға болады ұзындығы адами геномның немесе артық көрінуі көлемі бойынша операциялық жүйесі? Немесе ол айтарлықтай аз?

Егер я деп жауап берді бұл сұраққа дейін бастады зерттеуге есептеу әлемді қарапайым бағдарламалар өте, ең алдымен, жауап берді, мұндай бағдарлама болуы тиіс бір өте күрделі. Алайда анықтауға мүмкіндік туды, бұл есептеуіш ғаламның тіпті өте қарапайым болуы мүмкін-дары неше угодно күрделі мінез-құлық (бұл факт көрініс жалпы принципіне есептеуіш баламалылығы).

image

Құрылымы деректер Ғаламның

Бірақ қандай болуы тиіс мұндай бағдарлама бар ма? Бір нәрсе ғана анық: егер бағдарлама расында да болуы мүмкін өте қарапайым болса, онда ол болады тым аз үшін айқын нысанда кодировать кейбір айқын ерекшеліктері біздің Ғаламның сияқты бөлшектің массасын, түрлі симметрию, немесе тіпті кеңістік өлшемі. Барлық заттар болуы тиіс пайда болып, қандай да бір артық низкоуровневого және іргелі.

Бірақ, егер мінез-құлық-ғаламның анықталады қарапайым бағдарламасы бар, онда құрылымы қандай деректерді отырып, бұл бағдарлама жұмыс істейді? Әуелі мен бұл ұсынды, ол болуы тиіс нәрсе қарапайым сипаттау үшін, мысалы, жасушалардың құрылымы, ол пайда болады жасушалық автоматта. Бірақ тіпті егер мұндай құрылымы жақсы жұмыс істейді сипаттау үшін модельдер түрлі заттар беріледі, ол болуы тиіс өте неправдоподобной үшін іргелі физикалық модельдер. Иә, табуға болады мұндай ережелер сынайды мінез-құлық, ол үлкен ауқымда емес, есею айқын қасиеттері, құрылымы. Алайда, егер физика шын мәнінде мүмкін сипатталатын кейбір қарапайым моделі ұсынылады, бұл соншалықты қатаң құрылымы үшін кеңістік болуы мүмкін емес, оған қосылған және бұл қасиеттері кеңістік тиіс бір проистекать.

Сондықтан қандай балама бар? Бізге көп низкоуровневое ұғымы қарағанда, кеңістік, оның оное және рождаться. Сондай-ақ, бізге базалық құрылымы деректер, ол барынша икемді. Мен ой жүгірту бұл туралы көп жыл зерттей отырып, әр түрлі есептеу және математикалық формальды жүйелер. Бірақ, ақыр соңында, түсіндім, шын мәнінде, барлық емес, кездескенбіз ұсынылуы мүмкін бір тәсілі — арқылы желілер.

Желі — ол бағаннан тұрады біраз санын тораптарын, біріктірілген байланыстары бар. Мен барлық қасиеттері баған жүреді құрылымын осы байланыстар.

image

Кеңістік ретінде бағандардың

Солай ма, кеңістік тұратын нәрсе ұқсас? Классикалық физика және КББ кеңістік болмаса да тұратын, содан еді. Ол түрінде ұсынылады кейбір математикалық конструкция болып қызмет ететін нәрсе сахна, онда бар үздіксіз диапазоны ықтимал ережелерін, атқаратын әр түрлі объектілері.

Алайда, біз дәл айта кеңістік болып табылады үздіксіз? Кезде кванттық механика туды, танымал идеясы, бұл кеңістік, және барлық қалған, квантуется. Ол анық емес, бұл идеяны болады сопрячь ЖҮЗ, тегінде, және анық дәлелдемелерді дискретности кеңістік. Кезде айналыса бастадым физикамен » жетпісінші талқылау дискретности кеңістік сошло жоқ, плюс эксперименталды дәлелденген, бұл ауқымында 10-18м (1/1000 радиусы протонның немесе аттометр) дискретности байқалмайды. Араға 40 жыл және ондаған миллиард доллар жұмсалған үдеткіші бөлшектер, ауқымы дейін 10-22 м-ге (немесе 100 йоктометров) дискреттілік кеңістік сондай-ақ табылған жоқ.

Алайда, пікір бар, ол көрінуі керек ауқымында шамамен планковской ұзындығы — 10-34 метр. Бірақ, адамдар ойланады, бұл, айталық, тұрғысынан спиновых желілерін, петлевой гравитация немесе не болсаң да, онда олар бейім деп болжауға барлық жерде жүреді, тығыз байланысты формализмами және түсініктермен кванттық механика.

Бірақ бұл, егер кеңістік — бәлкім, планковских ауқымында — тек старый добрый бағандардың айырылған кванттық қасиеттері? Естіледі аса әсерлі күрделі, алайда, тапсырма үшін мұндай бағаны талап айтарлықтай аз ақпарат жеткілікті болады, қандай тораптары қандай жалғануы.

Бірақ қалай ұқсас бола алады порождать кеңістік? Ең алдымен, бұл жерден үлкен ауқымда туындайды көрінетін үздіксіз кеңістік? Шын мәнінде, барлық өте қарапайым: бұл мүмкін салдары үлкен саны, тораптар және байланыстар. Аздап еске салады не болып сұйықтарда — айталық, суда. Шағын ауқымда бақылай аламыз молекулалар мечущиеся жылу қозғалысы. Алайда ауқымды әсері мәжбүрлейді, барлық молекулалар порождать біз қабылдаймыз ретінде үздіксіз сұйықтық.

Сонымен қатар, ортасында 80-ші мен көп уақыт бөлді және зерттеу бұл құбылысты — бұл бөлігі менің жұмыс, мен разбирался табиғатта айқын кездейсоқтық турбулентті сұйықтық ағынының. Атап айтқанда, маған білді, егер ұсынуға молекулалар ретінде жасушаның жасушалық автомат, онда олардың ауқымды мінез-құлқы болады, дәл жазылуға дифференциальными уравнениями ағындар үшін сұйықтық.

image

Міне, енді бастадым ой елегінен өткізу мүмкіндігі туралы жұмыс істеуін құрылымын кеңістік, ол түрінде көруге болады желісі, маған подумалось, бұл жерде қолдануға болады, сол әдістері, бұл төмендетуі мүмкін теңдеулер САЙЫН Эйнштейн басқа, неғұрлым низкоуровневым.

Мүмкін, ештеңе жоқ, басқа кеңістік

Жақсы. Айталық, кеңістік желісі бар. Бірақ бұл айтуға болады, бұл барлық нәрселер орналасқан кеңістікте? Бұл туралы да айтуға болады электронах, кварках, протонах және өзге? Стандартты физикалық ұсыну туралы айтады, кеңістік бар сахна орналасқан бөлшектер, ішектер немесе қандай да болмасын. Дегенмен, мұндай ұсыныс болады өте күрделі. Бірақ неғұрлым қарапайым нұсқасы: барлығы біздің ғаламның тұрады кеңістік.

Өмірінің соңғы жылдарында Эйнштейн өте увлечен осы идея. Ол деп ойлаймын, бұл мүмкін, мұндай бөлшектер, электрондар, ретінде қарастыруға болады нәрсе сияқты қатыспайды, бұл тұрады бір ғана кеңістік. Алайда, сүйене отырып, тек формализм САЙЫН, Эйнштейн алмады дамытып, осы идеяны, нәтижесінде ол ақысын бір ай бұрын.

Және де, әрине, бұл үшін жүздеген жылға дейін санасында кейбір адамдар өмір сүрген ұқсас идеялар. Бұл уақытта дейін бір ЖҮЗ, адамдар деп ойладым кеңістік толтырылған ортасы ұқсас сұйықтық — эфирмен (қырсық болғанда қазіргі уақытта біз қайтып үлгісі толтырылған кеңістік — Хиггса өрісі, квантовыми флуктуациями вакуумда және басқа да). Сонымен қатар, түсінікті болды, бұл әр түрлі типтері атомдар, тиісті әр түрлі химиялық элементтері. Және ұсынылып болжамы (атап айтқанда, Кельвином), бұл әр түрлі атомам салыстыруға болады әр түрлі тораптары эфир.

Мұнда да заттар алады қызықты айналымы. Егер желі өзін қалай неискаженное кеңістікте көп мөлшерлігі d-мерное кеңістік, онда саны тораптарын әрқашан шамамен rd. Бірақ, егер мінез-құлық сияқты искривленному кеңістікке (КББ), онда болады орын алуы түзету мүшесі, барабар осындай математикалық объект ретінде тензор Риччи. Және бұл өте қызықты, өйткені тензор Риччи сияқты туындайды теңдеулері Эйнштейннің.

image

Мұнда көптеген математикалық қиындықтар. Қарастырған жөн қысқа жолдары — геодезиялық желі. Түсіну, қалай ол еді тек кеңістікте емес, желі ұзақ уақыт бойы. Сонымен қатар түсіну болса, қандай ауқымын байқалады қасиеттері.

Шығару кезінде математикалық нәтижелерін болуы маңызды мүмкіндігі әр түрлі орташа мәндері. Шын мәнінде, бұл тәрізді шығару үшін теңдеулер сұйықтың динамикасының молекулаларының: қабылдау мүмкіндігіне ие орта из біраз диапазоны кездейсоқ мәндерін низкоуровневых өзара іс-қимылдар.

Бірақ жақсы жаңалық ерекшелігі бар необъятное жүйелерінің саны, салынған, тіпті өте қарапайым ережелері, олар ұқсас сандар қатарынан пи, яғни кез-келген қолданбалы мақсаттары болып табылады жеткілікті кездейсоқ. Бұл, егер ерекшеліктері себепті желісінің толық айқындалуы үшін, кім біледі, бастапқы жай-күйі желісін болса, басым бөлігі осы ерекшеліктерді болады, шын мәнінде, кездейсоқ.

Міне, барымызды нәтижесінде. Егер енгізу туралы болжам тиімді микроскопической кездейсоқтық және болжауға, бұл мінез-құлық жүйесінің толықтай өзгеруіне әкеледі барлық шектейтін размерностях, онда бұл ауқымды мінез-құлық жүйесін қанағаттандыратын теңдеулер тақырыптары қарастырылады Эйнштейн!

Менің ойымша, бұл өте қызықты. Эйнштейн теңдеуінің алуға болады, іс жүзінде ештеңе. Бұл білдіреді, бұл қарапайым желі талқылап шегін гравитация, біз білеміз, қазіргі заманғы физика.

Бірқатар бөлшектерді жарамайды форматқа осы баптың. Олардың көпшілігі мен озвучивал өте айт NKS, әсіресе ақпаратын жазбаларда соңында.

Кейбір заттарды, бәлкім, айта кету керек. Біріншіден, айта кету керек, бұл базистік желі ғана емес, ұсынылады әдеттегі үздіксіз, белгілі бір кеңістіктегі емес, анықтайды мұндай топологиялық ұғымдар ретінде ішкі және сыртқы. Барлық осы ұғымдар болып табылады салдары және шығарылады.

Келгенде шығару теңдеулер Эйнштейн, тензоры Риччи туады геодезиялық желіні өсуімен бірге жатқан сала бастау алады әрбір нүктесінің геодезиялық желілер.

Алынған теңдеу Эйнштейн болып табылады уравнениями Эйнштейн вакуум үшін. Бұл жағдайда, гравитациялық-өнеркәсіпті, тиімді бөліп ерекшеліктері кеңістікке байланысты матамен, содан кейін толық Эйнштейн теңдеуінің терминдерімен материя-энергия-импульс.

Қашан мұны, онда түсіну қаншалықты оңай скатываюсь «тілі физиктер» (бұл, бәлкім, себебі, мен физикамен жастық…). Бірақ қарапайым деп айтуға болады жоғары деңгейде пайда болады қызықты нәрсе жасалады, бұл қарапайым идея туралы желілерінде және себеп-тергеу инвариантных ережесін ауыстыру шығаруға болады теңдеулер ЖТБ. Жасап, таңқаларлық аз, біз жарқын жұлдызды физика 20-го века: салыстырмалылықтың жалпы теориясын.

Бөлшектер, кванттық механика және т

Өте керемет болуы тиіс шығару мүмкіндігі ЖТБ. Бұл физика емес, аяқталады. Басқа өте маңызды бір бөлшегі болып табылады кванттық механика. Қорқамын, менің осы баптың шеңберіндегі егжей-тегжейлі ашу осы тақырыпта, бірақ, шамасы, мұндай бөлшектер, электрондар, кварки немесе бозоны Хиггса түрінде ұсынылуға тиіс кейбір ерекше облыстардың желі. Сапалы мағынада, олар болуы мүмкін емес, қатты ерекшеленуі «эфир тораптары» Келтен.

Бірақ содан кейін олардың мінез-құлық ережелерін ұстануға тиіс, біз кванттық механиканың немесе, егер неғұрлым нақты — кванттық өріс теориясы. Негізгі ерекшелігі кванттық механика болып табылады ол болуы мүмкін тұжырымдалған терминдер көптеген поведений, олардың әрқайсысы байланысты белгілі бір кванттық амплитудасы бар. Мен соңына дейін барлық осы тапты, алайда, бар тұспал болса, осыған ұқсас нәрсе жүреді, егер көруге эволюциясын желі әр түрлі болуы мүмкін последовательностями низкоуровневых ауыстыру.

Менің желілік модель, қатаң айтқанда, жоқ ешқандай кванттық ауытқу шегі. Ол көп ұқсас (бірақ дәлдігі) классикалық, шын мәнінде, вероятностную моделі. Ішінде жарты ғасырдан адамдар деп есептеді осындай модельдермен ұштасатын іс жүзінде нерешаемые. Бар ғой, мұндай теорема Белла, делінген, егер жедел локалды емес распространений ақпарат болса, онда ґтсе және мұндай моделін «жасырын айнымалы», — деп алады ойнату кванттық-механикалық нәтижелері, бақыланатын эксперимент.

Бірақ принципті ескертулер. Әбден өзіне анық білдіреді нелокальность кәдімгі кеңістіктегі белгілі бір мөлшері. Бірақ не айтуға болады контекстінде желілерінің? Мұнда бәрі басқаша. Өйткені барлық анықталады коэффициенті тек байланыстары бар. Және ең болмаса желісі және үлкен ауқымда ұсынылады, үшөлшемді болып қалады мүмкіндігі бар әлдебір «жіптер», қосатын кейбір, олар жоқ оных еді бір-бірінен. Маған маза бермей бір ой — ойлауға негіз бар болса, бұл жіптер алады жасалатын ұқсас частицам құрылымдармен, распространяющимися.

Іздеп ғаламның

Жақсы, бұл кейбір модельдер негізінде желілерін мүмкін ойнату моделі қазіргі заманғы физика. Бірақ неден тұрады бастау іздеу моделі, дәлдік жаңғыртушы аппаратурамен біріктірілген немесе біріктірілмеген біздің ғаламды?

Бірінші ой — бастау бар физика көріңіз бейімдеу инженерлік-қолданбалы ережесі осылайша, ойнату үшін. Бірақ жалғыз бұл жолы? Ал егер жай ғана бастау аударуға, барлық мүмкін ережелерді, ища олардың арасында ғана болады деп сипаттауы біздің ғаламды?

Жоқ бастай отырып зерттеу есептеу ғаламның қарапайым бағдарламаларды еді деп ойлады, бұл есуас затея: қағидалары біздің ғаламның еш мүмкін емес өте қарапайым болуы үшін, оларды қалай табуға қарапайым аудару арқылы жүргізіледі. Бірақ көріп, не болып жатқанын есептеу ғаламның және көріп басқа да кейбір мысалдар, керемет заттар табылған бір ғана перебором екенін түсіндім, қателесемін.

Бірақ не болады, егер біреу шын мәнінде жүзеге асыруды бастайды мұндай іздеу керек. Міне топтамасы желілерін кейін алынған өте шағын санының қадамдарды пайдалана отырып, барлық мүмкін болатын ережелер белгілі бір, өте қарапайым типті:

image

Кейбір осы желілердің анық сәйкес келмесе, біздің ғаламның. Олар жай ғана замирали бірнеше итерация, яғни уақыт ішінде, шын мәнінде, останавливалось. Немесе құрылымы, олардың кеңістік тым қарапайым. Немесе оларда болатын шексіз өлшеу саны. Немесе қандай да бір басқа.

Керемет, осындай тамаша мүмкіндігіне орай жылдам таба аламыз ережелер, олар анық сәйкес келмесе, біздің ғаламның. Ал айтуға, сондықтан бұл нысан — біздің ғалам, болып табылады айтарлықтай күрделі міндет болып табылады. Өйткені, тіпті егер смоделировать үлкен қадам, онда өте қиын болады көрсету болса, бұл мінез-құлық осы жүйені көрсетеді, сол, бұл бізге физикалық заңдар туралы ерте кезеңдері өмір ғаламның.

Дегенмен бірқатар бар обнадеживающих заттар. Мысалы, бұл вселенные мүмкін рождаться іс жүзінде шексіз өлшем саны, содан кейін бірте-бірте сжиматься дейін соңғы санын өлшеу, ықтимал жоя қажеттілігі айқын инфляция ерте Әлемнің.

Ал егер айтысып неғұрлым жоғары деңгейде болса, онда есте сақтау керек, егер пайдалануға өте қарапайым моделі, онда болады орын алуы үлкен қашықтық арасындағы «көрші модельдеріне», сондықтан, ең алдымен, бұл модель болады, не дәл ойната белгілі жеке құрудың не болады далеки от ақиқат.

Соңында, ойнату ғана емес, ереже, бірақ және бастапқы күйін, ғаламның. Және біз білеміз, онда біз мүлдем аламыз дәл эволюциясын ғаламның. Осылайша, бұл болар еді, бірден білу, барлық ғаламның? Әрине, жоқ. -Құбылыстар, ол мен деп атаймын «есептеуіш несводимостью», ол білдіреді, егер білу ережелері мен бастапқы жағдайы, ол әлі де талап ете алады неприводимое саны және есептеу жұмыстарын қадағалау үшін әрбір қадамды жүйесін анықтау үшін, ол жасайды.

Дегенмен, ықтималдығы бар, біреу тауып алады қарапайым ереже және бастапқы жай-күйі, дәрмені: «Қараңыздар-ка, бұл біздің әлем!» Таптық еді біздің ғаламды кеңістікте барлық ықтимал вселенных.

Әрине, бұл болар еді айтулы күнмен құттықтады.

Бірақ туындаған еді басқа да көптеген мәселелер. Неге бұл емес, басқа? Неге біздің Әлем болуы тиіс, әдетте, ол пайда ерте жеткілікті біздің тізімде барлық ықтимал вселенных, және ол біз табу оңай аударуға болады?

Еді деп, ойланып дәл осы ерекшеліктерін біздің ғаламның және факт, бұл біз оған тұрмыз, заставят біз қалыптастыру аудару, сонымен қатар, бұл ғалам пайда ерте жеткілікті. Бірақ қазіргі уақытта, менің ойымша, барлық болуы тиіс айтарлықтай экстравагантно, мысалы, егер бақылаушы әлемнің барлық үлкен сынып нетривиальных ықтимал үшін вселенных шын мәнінде баламалы, сондықтан таңдауға болады кез келген алуға болады дәл осындай нәтижелері, жай ғана басқаша.

Ок, покажите мне Ғаламды

Бірақ бұл барлық ғана тиетін. Мен әзірге, біз іс жүзінде табамыз үміткер ереже бойынша, біздің ғаламның, бәлкім, талқылау осы заттарды жоқ жұмсауға көп уақыт.

Мәселен, жақсы. Қандай біздің ағымдағы позиция-бұл барлық? Үлкен бөлігі екенін қазір талқыланды, түсіндім, онда 99-шы — бірнеше жыл аяқталғанға дейін A New Kind of Science. Және шыққан жазған қарапайым тілінде, ал форматында бабының физика, мне удалось жабуға негізгі сәттері осы тақырыпты тоғызыншы тарауда кітаптар қосып, кейбір техникалық бөлшектер соңындағы ескертулерде.

Материалдық әлемді тұрады, құрылымдық, қозғалыста болады және дамуы білдіретін процестер, олар өрістетіледі белгілі бір кезеңдері.
Неғұрлым жалпы сипаттамасы кеңістік — объектінің қасиеті болуы мүмкін созылмалы, атқаруға орынға ие, граничить басқа да объектілері.
Салыстыру әр түрлі длительностей білдіретін жылдамдығы өрістету процестерді, олардың ырғағы мен қарқыны болып табылады ұғым.
Санаты кеңістік пен уақыт сөз сөйлейді түрі ретінде болмыс материя. Бар екі тұжырымдамасы кеңістік және уақыт:
субстанциальная — қарайды, кеңістік және уақыт ретінде ерекше мәні бар өздері қарамастан, материалдық объектілерді (Демокрит, Эпикур, Ньютон);
реляциялық — қарайды, кеңістік және уақыт сияқты ерекше қарым-объектілер мен процестерді және олардың сыртында емес, бар (Лейбниц).
Жалпыға ортақ қасиеттері, кеңістік және уақыт: объективтілігі мен тәуелсіздігі сана адам; абсолютность ретінде атрибуттарды материяның; неразрывная связь бір-бірімен және қозғалысты материяның тәуелділік; құрылымдық қарым-қатынастардың мен даму процестерін материалдық жүйелерінде; бірлік прерывного және үздіксіз олардың құрылымы; сандық және сапалық шексіздік.
Ажыратады метрикалық (т. е. байланысты өлшеулер) және топологиялық (мысалы, байланыстылық, симметрия кеңістік және үздіксіздігі, одномерность, мызғымастығын уақыты) қасиеттері, кеңістік және уақыт.
Топологиялық сипаттамалары сипаттайды: прерывность және үздіксіздігі, өлшемі,свяэность, ориентируемость.
Метрикалық сипаттамалары: кривизну, аяқ-қол және омыртқа-конечносгь, изотропность, гомогендік.
Жалпыға ортақ қасиеттері кеңістік: ұзындығы көрсететін рядоположенность және бірге өмір сүру әр түрлі элементтердің (нүктелер, кесінділер, көлемін және i:n.), мүмкіндігін қосу әрбір осы элементке біраз келесі элемент не мүмкіндігі санын азайту; элементтердің байланысын және үздіксіздігі; трехмерность.
Ұзындығы кеңістік бір-бірімен тығыз байланысты, оның метрикалық қасиеттерін білдіретін ерекшеліктері, байланыс кеңістіктік элементтер, тәртібі мен сандық заңдар осы байланыстар.
Арнайы (жергілікті) кеңістік қасиеттері: симметрия және асимметрия, нақты нысаны мен мөлшері, орналасқан жері, қашықтық арасындағы тұрғыдан зерттеледі, кеңістіктік бөлу заттар мен өріс шекарасын анықтайтын әр түрлі.
Жалпыға ортақ қасиеттері: объективтілік; неразрывная связь с матамен және оның атрибуттары; ұзақтығы; одномерность және ассиметричность; мызғымастығын және бағыттылығы опереттамен кездесу.
Ерекше қасиеттері бар уақыт болып табылады нақты кезеңдерде өмір сүруінің тел болдырмау дейін көшу сапалы өзге де нысандары, бір уақытта өтуі оқиғалар, ол әрқашан относительна, ритм процестердің өзгеру жылдамдығы күйлердің, даму қарқыны, уақытша қарым-қатынас арасындағы әр түрлі циклдарды құрылымында жүйелер.
Теориясы А Эйнштейн дәлелдеді, бұл нақты физикалық әлемде кеңістіктік және уақытша интервалдары өзгеріп көшу кезінде бір санау жүйесіне басқа.
Салыстырмалық теориясы шығарды терең арасындағы байланыс кеңістік пен уақыт көрсетіп, бұл табиғатта бар біртұтас кеңістік — уақыт, ал жеке кеңістік, бөлек уақыты ретінде көрінеді, оның өзіндік проекциясы, ол әр түрлі расщепляется сипатына қарай қозғалыс тел.