Los fenómenos mecánicos se describen mediante «sistemas de referencia2,» basados en los conceptos de espacio y tiempo. Por su importancia conviene enunciar los postulados que asume la mecánica clásica para estos conceptos.
El espacio, y por tanto su métrica, tiene las propiedades siguientes.
- Independencia de los objetos en él inmersos. (La métrica del espacio no se ve afectada por los mismos.)
- Constancia a lo largo del tiempo.
- Homogeneidad: es igual en todos los puntos, no existiendo puntos privilegiados.
- Isotropía: es igual en todas las direcciones, no existiendo direcciones privilegiadas.
El espacio se caracteriza por una métrica Euclídea3, lo que lo convierte en un espacio puntual Euclídeo en 3 dimensiones, R3.
El tiempo se caracteriza a su vez por las siguientes propiedades.
- Homogeneidad, al no existir instantes privilegiados.
- Fluye constantemente en un sentido, por lo que no se puede retroceder ni volver al pasado (desgraciadamente para algunos). Asimismo, los fenómenos futuros no pueden condicionar los presentes. No se cumple por tanto la isotropía, existiendo un único sentido en el que puede discurrir el tiempo.
- Simultaneidad absoluta: Los fenómenos considerados simultáneos para dos observadores en sendos sistemas de referencia, lo son asimismo para cualquier otro observador ligado a cualquier otro sistema de referencia.
En mecánica clásica, el tiempo se considera una variable de naturaleza distinta de las variables espaciales, y la métrica euclídea no está influenciada por él.
Algunos de estos postulados básicos no son aceptados por la mecánica relativista. La teoría de la relatividad restringida establece una referencia en cuatro dimensiones espacio-tiempo. La teoría de la relatividad general establece un espacio curvado, con métrica Riemanniana no Euclídea, debido a la presencia de masas que condicionan dicha métrica. De esta forma el espacio no sería independiente de los objetos en él inmersos.
2. No se debe confundir el término sistema mecánico (conjunto de partículas o cuerpos cuyo movimiento se desea estudiar) con sistema de referencia (triedro de ejes, coordenadas o parámetros que sirven para describir dicho movimiento).
3. La distancia entre dos puntos definidos por sus coordenadas cartesianas rectangulares (x1; y1; z1) y (x2; y2; z2) viene dada por d = √(x2 - x1)2 + (y2 - y1)2 + (z2 - z1)2