Prostorvreme

U teoriji relativnosti, prostorvrijeme je prostor koji se uz tri prostorne koordinate opisuje i četvrtom koordinatom razmjernom vremenu.^[1] Dok ono što se mjeri kao prostor i kao vrijeme ovisi o gibanju promatrača i za različite je opažače različito, prostor–vrijeme svakomu je isto.^[1]

U klasičnome, Newtonovu pogledu na svijet, prostor i vrijeme su apsolutni, vječni i nepromjenjivi, potpuno neovisni jedno o drugomu.^[1] Međutim, 1905. godine Albert Ajnštajn je zasnovao svoj rad o specijalnoj relativnosti na dva postulata:

1. zakoni fizike su invarijantni (identični) u svim inercijalnim sistemima (tj. neubrzavajućim u odnosu na referentno telo);
2. brzina svetlosti u vakuumu ista je za sve posmatrače, bez obzira na kretanje izvora svetlosti.

Logična posledica ovih postulata je nerazdvojnost četiri dimenzije prostora i vremena, koje su do tada smatrane nezavisnim. Pojavljuju se mnoge kontraintuitivne posledice: pored nezavisnosti od kretanja izvora svetlosti, brzina svetlosti ima istu brzinu bez obzira na referentni okvir u kome se meri; rastojanja se menjaju kada se mere u različitim inercijalnim referentnim okvirima i linearna aditivnost brzina više ne važi.^[2]

Ajnštajova teorija predstavljala je napredak u odnosu na Lorencovu teoriju o elektromagnetnim fenomenima iz 1904. godine i Poenkareovu teoriju elektrodinamike. Iako su te teorije uključivale jednačine identične onima koje je Ajnštajn uveo (tj. Lorencovu transformaciju), one su u suštini ad hoc modeli predloženi za objašnjavanje rezultata eksperimenata - uključujući poznati Majkelson-Morlijev eksperiment - koji su bili izuzetno teški za uklapanje u postojeće paradigme.

Godine 1908. Herman Minkovski, nekadašnji profesor matematike mladog Ajnštajna u Cirihu - predstavio je geometrijsku interpretaciju specijalne relativnosti koja je spojila vreme i tri prostorne dimenzije prostora u jedinstveni četvorodimenzionalni kontinuum, sada poznat kao prostor Minkovskog. Ključna karakteristika ovog tumačenja je formalna definicija intervala prostor-vreme. Iako se mere razdaljine i vremena između događaja razlikuju od mera napravljenih u različitim referentnim okvirima, interval prostor-vreme je nezavisan od inercijalnog referentnog okvira u kojem su merenja napravljena.

Geometrijska interpretacija relativnosti Minkovskog bila je bitna za Anštajnov razvoj opšte teorije relativnosti 1915. godine, gde je pokazao kako masa i energija zakrivljuju ravno prostor-vreme.^[3] Dijagrami Minkowskog mogu se koristiti za vizualizaciju relativističkih efekata.

Izvori

Vidi još

• Zakrivljenost
• Teorija relativnosti
• Apsolutni prostor i vreme

• p
• r
• u

Relativnost

Specijalna
relativnost

Pozadina	Specijalna teorija relativnosti Princip relativnosti
Osnove	Referentni okvir Brzina svjetlosti Hiperbolična ortogonalnost Rapiditet Maksvelove jednačine
Formulacija	Galileijeva relativnost Galileijeve transformacije Lorencova transformacija
Konsekvence	Istezanje vremena Relativistička masa Ekvivalentnost mase i energije Skraćenje dužine Relativnost istovremenosti Relativistički doplerov efekat Tomasova precesija Relativistički diskovi
Prostorvreme	Svetlosna kupa Linija sveta Prostorvremenski dijagram Bikvaternioni Prostor Minkowskog

Opšta
relativnost

Pozadina	Opšta teorija relativnosti Uvod Matematička formulacija
Fundamentalni koncepti	Specijalna relativnost Princip ekvivalentnosti Linija sveta Rimanova geometrija Penrouzov dijagram
Fenomeni	Crna rupa Horizont događaja Frejm-dreging Geodetski efekat Leće Singularnost Talasi Paradoks ljestava Paradoks blizanaca Problem dva tela BKL singularnost
Jednačine	ADM formalizam BŠSN formalizam Ajnštajnove jednačine polja Geodetske jednačine Fridmanove jednačine Linearizovana gravitacija Postnjutnovski formalizam Rajčaudhurijeva jednačina Hamilton—Jakobi—Ajnštajnova jednačina Ernstova jednačina
Napredne teorije	Brans—Dikijeva teorija Kaluca-Klajnova teorija Mahov princip Kvantna gravitacija
Egzaktne solucije	Švarcšildova metrika (unutrašnja) Rajsner—Nordstrem Gedelova metrika Kerova metrika Ker—Njumanova metrika Kaznerova metrika Fridman—Lemetr—Robertson—Vokerova metrika Tob—NAT prostor Milnov model pp-talas Van Stokumova prašina Vajl—Luis—Papapetruove koordinate

Naučnici

• Ajnštajn
• Lorenc
• Hilbert
• Poenkare
• Švarcšild
• De Siter
• Rajsner
• Nordstrem
• Vajl
• Edington
• Fridman
• Miln
• Cviki
• Lemetr
• Gedel
• Viler
• Robertson
• Bardin
• Voker
• Ker
• Čandrasekar
• Elers
• Penrouz
• Hoking
• Tejlor
• Hals
• Stokum
• Tob
• Njuman
• Jau
• Torn
• Vajs
• Bondi
• Mizner
• ostali

Ajnštajnove jednačine polja:     ${\displaystyle G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}$     i njihovo analitičko rešenje Ernstovom jednačinom:     ${\displaystyle \displaystyle \Re (u)(u_{rr}+u_{r}/r+u_{zz})=(u_{r})^{2}+(u_{z})^{2}.}$