시공간(space time, 時空間) 혹은 시공(時空)은 시간과 공간을 합친 것이다. 특히 상대성이론에서는 시간과 공간이 독립적이지 않고 서로 섞일 수 있음으로 시공간이라는 용어를 대체로 사용한다. 우리 세상은 3차원의 공간과 1차원의 시간을 합쳐 4차원의 시공간을 이룬다. 때로는 공간의 차원과 시간의 차원을 구분하여 (3+1)차원 시공간이라고 부르기도 한다.[1]
개요
3차원 공간과 4차원으로서의 시간을 하나의 구조로 묶은 4차원 수학적 모델로, 상대성이론과 양자장론에서 중요하게 사용되는 개념이다. 현대에 나온 초끈이론, 고리 양자 중력은 현재 표준적으로 고려되는 시공간 모델과 다른 모델을 제안했다. 예를 들어서 초끈이론에서는 우주의 시공간이 11차원이라고 주장한다. 고전 물리학에서는 뉴턴역학을 근거로 하며, 시간과 공간을 절대화하여 관측과는 독립하는 객관적으로 존재하는 범주로 보았다. 그러한 전제 아래 모든 물리현상을 거시적으로 다루었다. 그러나 관측자에 대한 시간과 공간의 상대화를 주장한 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)의 상대성이론이 나타나면서 그러한 전제가 무너졌다. 그러면서 양자역학에 의해 모든 물리 현상이 확률적, 통계적, 미시적으로 다뤄지면서 거시적 입장이 부정되었다.
상대성이론에 따라 모든 현상의 추이시간(推移時間)은 그 현상이 놓여 있는 공간의 상태(중력장의 영향)가 지배하에 있고 관측에 대한 상대운동에도 영향을 받는다. 이것은 여러 실험에서 확인이 되고 있다. 시간과 3차원 공간은 서로 독립적이 아니라 4차원 시공간으로 생각할 수 있으며, 4차원의 시공간의 회전을 로런츠변환이라 하는데, 이 변환에서는 시간 좌표와 공간 좌표가 대등한 변환을 받는다. 따라서 보편성, 균일성, 객관성을 갖춘 절대적 시간은 존재하지 않는다. 이때 4차원 시공간을 민코프스키 공간 혹은 민코프스키의 시공세계라고 하는데, 아인슈타인의 특수상대성이론의 기하학적 표현 수단이다.
[2][3]
민코프스키 공간
헤르만 민코프스키(Hermann Minkowski) 1907년 독일 수학자 헤르만 민코프스키(Hermann Minkowski) 최초로 사건들이 일어나는 장소와 시간을 따로 구분하지 않는 시공간으로 통합시키고 그에 걸맞은 기하학적 공간인 민코프스키 공간을 정의했다. 민코프스키는 1908년에 공간과 시간(Raum und Zeit)이라는 제목으로 연설하였는데, 이 연설은 지금도 유명하다.
Die Anschauungen über Raum und Zeit, die ich Ihnen entwickeln möchte, sind auf experimentell-physikalischem Boden erwachsen. Darin liegt ihre Stärke. Ihre Tendenz ist eine radikale. Von Stund’ an sollen Raum für sich und Zeit für sich völlig zu Schatten herabsinken und nur noch eine Art Union der beiden soll Selbständigkeit bewahren.
제가 여러분 앞에 제시하려는 공간과 시간에 대한 관점은 실험 물리학에서 유래합니다. 이 관점의 강점은 여기에 있습니다. 이 관점의 성격은 과격합니다. 앞으로 공간 자체 및 시간 자체는 마치 그림자처럼 사라질 것이고, 오직 그 둘의 합체만이 독립적인 실체로 남을 것입니다.
수학에서 민코프스키 공간(Minkowski space)은 선형공간 
에 특정한 쌍선형 형식
가 주어진 수학적 구조 
이다. 간단한 준 리만 다양체의 예시라고도 본다.
처음에 알베르트 아인슈타인은 논문을 통해 민코프스키 공간을 물리학에 도입하는 것에 대해 공식적으로 회의적 시각을 드러냈고, 불필요한 박식함이라고 무시하기도 했다. 그러나 일반 상대성 이론을 연구하면서 민코프스키의 기하학적 접근이 필수라는 것을 깨달았다. 현대에는 시공간을 기술할 때 민코프스키 공간이 필수다. 일반적으로 시공간은 준 리만 다양체 기술되며, 이는 평평한 상황에 해당하는 민코프스키 공간을 휘어진 경우까지 일반화한 것이다
공간의 3차원 벡터 
를 확장하여 4차원 벡터 
로 표현할 수 있다. 여기서 c는 빛의 속도이고 따라서 ct의 단위는 거리의 단위가 된다.
시공간은 로런츠 공변성이 있고 이것이 시공간의 대칭성을 극명하게 보여준다. 등방(isotropic)한 공간은 회전에 대한 대칭성이 있으며, 벡터의 길이 
를 일정하게 보존한다. 로런츠 공변성은 시공간 벡터의 길이 
를 일정하게 보존한다. 공간은 데카르트의 직교 좌표계로 잘 표현되듯이 시공간은 헤르만 민코프스키의 민코프스키 좌표계로 표현할 수 있다.[3]
각주
참고자료
- 〈시공간〉, 《네이버 지식백과(물리학백과)》
- 〈시공간〉, 《네이버 지식백과(두산백과)》
- 〈시공간〉, 《위키백과》
- 〈민코프스키 공간〉, 《위키백과》
- 이종필 건국대 상허교양대 교수, 〈(사이언스N사피엔스)시간과 공간이 아닌 시공간〉, 《동아사이언스》, 2021-04-01
- 옥수별, 〈시공간의 개념〉, 《네이버 블로그》, 2007-06-06
- Soo, 〈특수 상대성 이론 - 민코프스키 시공간과 시공간 간격〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-02
- 김홍균 한서대학교 영상애니메이션학과 교수, 〈애니메이션 시공간의 변형적 흐름에 관한 연구 - 조르주 슈비츠게벨의 작품을 중심으로-〉, 《코리아 사이언스》, 2016-11-01
같이 보기
|
 이 시공간 문서는 메타버스에 관한 토막글입니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 이 문서의 내용을 채워주세요.
|
| 개발 : 프로그래밍, 소프트웨어, 데이터, 솔루션, 보안, 하드웨어, 컴퓨터, 사무자동화, 인터넷, 모바일, 사물인터넷, 게임, 메타버스 □■⊕, 디자인
|
|
|
| 메타버스 개념
|
MZ세대 • 거울세계 • 다중우주(멀티버스) • 디지털 교육 • 디지털 기술 • 디지털 트윈 • 디지털 휴먼 • 라이프로깅 • 라이프로깅 메타버스 • 마이크로버스 • 메타버스 • 메타버스 교육 • 메타버스 기술 • 메타버스 기업 • 메타버스 복권 • 메타버스 사무실 • 메타버스 서비스 • 메타버스 솔루션 • 메타버스 쇼핑 • 메타버스 쇼핑몰 • 메타버스 시대 • 메타버스 시장 • 메타버스 아트 • 메타버스 정부 • 메타버스 콘서트 • 메타버스 콘텐츠 • 메타버스 테마파크 • 메타버스 프로젝트 • 메타버스 플랫폼 • 배틀로얄 • 스마트러닝 • 엔터테인먼트 • 제트세대 • 파티로얄
|
|
|
| 가상현실
|
0차원 • 1차원 • 2D(2차원) • 3D(3차원) • 3D 영화 • 3D 영화관 • 4D(4차원) • 4D 영화 • 4D 영화관 • 5차원 • 11차원 • 가로 • 가상 • 가상경제 • 가상공간 • 가상부동산 • 가상사무실 • 가상세계 • 가상재화 • 가상캐릭터 • 가상현실 • 가상현실 다큐멘터리 • 가상화폐 • 개더타운 • 거리 • 곡선 • 공간 • 과거 • 구 • 길이 • 너비 • 높이 • 도형 • 디지털 지구 • 면 • 면적 • 물리공간 • 미래 • 방향 • 비현실 • 선 • 세계 • 세로 • 세상 • 시간 • 시공간 • 아날로그 지구 • 엔터테인먼트 메타버스 • 우주 • 원 • 이동 • 입체 • 점 • 증강현실 • 지구 • 직선 • 차원 • 팬덤 • 평면 • 평행우주 • 현실 • 현실세계 • 현재 • 혼합현실 • 확장현실
|
|
|
| 메타버스 기술
|
3D 아바타 • 3D 모델링 • 3D 스캐너 • 3D 스캐닝 • 3D 안경 • 3D 프린터 • 3D 프린팅 • 3D 협업 솔루션 • 4D 프레임 • 4D 프린팅 • AR글래스 • IVAS • VIT 솔루션 • 게임엔진 • 구글 어스 • 그리드 컴퓨팅 • 딥 인터랙티브 • 렌더링 • 립모션 • 마커 • 마커리스 • 마커리스 캡처 • 메타버스 공간 관리자 • 메타버스 크리에이터 • 모델링 • 모션캡처 • 배틀 • 버추얼 유튜버 • 본캐 • 부캐 • 분산컴퓨팅 • 수중모션캡처 • 스캔 • 스테레오스코프 • 슬램 • 아바타 • 아바타 신분증 • 아이템 • 언리얼 엔진 • 에이알코어 • 에이알키트 • 영상지도 • 위성사진 • 유니티 • 인터랙티브 • 인터랙티브 콘텐츠 • 캐릭터 • 캐릭터 스캔 • 캡처 • 퀘스트 • 크리에이터 • 특수효과 • 특징점 • 페이셜 캡처 • 페이스북 스페이스 • 프린팅 • 핸드트래킹 • 핸드캡처 • 홀로그램 • 홀로렌즈
|
|
|
| 메타버스 서비스
|
가상화폐 • 구글 어스 • 동물의숲 • 디센트럴랜드 • 레디 플레이어 원 • 로블록스 • 도토리 • 디센트럴랜드재단 • 린든달러 • 마나 • 마이스페이스 • 마미손 • 마인크래프트 • 매트릭스 (영화) • 메타렉스 • 메타폴리스 • 미네르바 스쿨 • 배달의 민족 • 버추얼어스 • 사이버머니 • 사이펄리 • 세컨드라이프 • 스노우 • 스노우 크래시 • 시라 • 아바타 (영화) • 아이러브스쿨 • 암호화폐 • 어메이저 • 어스2 • 업랜드 • 에어비앤비 • 엑스알스쿨 • 엑스알스포츠 • 엑스알판도라 • 옴니버스 • 웨이브 • 위즈랩 • 유니버스 • 유알비타 • 이프랜드 • 인게이지 • 인피니트 오피스 • 제페토 • 젬 • 클래스브이 • 트윈월드 • 포트나이트 • 포트나이트 콘서트 • 호라이즌
|
|
|
| 메타버스 기업
|
㈜갤럭시코퍼레이션 • 네이버랩스 • 네이버제트㈜ • 더디머티리얼라이즈드 • ㈜더블미 • 린든랩 • 드레스엑스 • ㈜맥스트 • 메타버스 얼라이언스 • ㈜모인 • ㈜비브스튜디오스 • ㈜비전브이알 • ㈜빌드잇 • ㈜싸이월드 • 쓰리아이 • ㈜아이스크림미디어 • ㈜아이스크림에듀 • 아티팩트스튜디오 • ㈜알체라 • ㈜어메이저 • ㈜에이트원 • 에픽게임즈 • 오큘러스 • 와이에이치데이타베이스(YHDATABASE) • ㈜위즈스쿨 • 유니티코리아 • 유니티 테크놀로지스 • ㈜이브이알스튜디오 • 일드길드게임즈 SEA • ㈜페트라인텔리전스 • 퓨처VR랩 • ㈜프론티스 • 플러스에이㈜ • ㈜한컴인텔리전스
|
|
|
| 메타버스 인물
|
벤 넬슨 • 이반 서덜랜드
|
|
|
| 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
|
|
위키원
