काल-अवकाश
त्रिमितीय अवकाश आणि एकमितीय काल यांचे चारमितीय गणिती एकक.
विश्वातील कुठलीही घटना म्हणजे या काल-अवकाशातील एक बिंदू होय. उदा. ग्रहांचे सूर्याभोवती फ़िरणे.
भौतिकशास्त्रात, अवकाश वेळ हे एक गणितीय मॉडेल आहे जे स्पेसचे तीन मिती आणि वेळेचे एक परिमाण एकाच चार-आयामी मॅनिफोल्डमध्ये एकत्र करते. स्पेसटाइम आकृत्यांचा उपयोग सापेक्षतावादी प्रभावांची कल्पना करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जसे की घटना कोठे आणि केव्हा घडतात हे भिन्न निरीक्षकांना वेगळ्या पद्धतीने का समजतात.
20 व्या शतकापर्यंत, असे मानले जात होते की विश्वाची त्रि-आयामी भूमिती (त्याचे समन्वय, अंतर आणि दिशानिर्देशांच्या दृष्टीने अवकाशीय अभिव्यक्ती) एक-आयामी वेळेपासून स्वतंत्र आहे. भौतिकशास्त्रज्ञ अल्बर्ट आइनस्टाईन यांनी त्यांच्या सापेक्षतेच्या सिद्धांताचा भाग म्हणून स्पेसटाइमची कल्पना विकसित करण्यास मदत केली. त्याच्या अग्रगण्य कार्यापूर्वी, शास्त्रज्ञांकडे भौतिक घटनांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी दोन स्वतंत्र सिद्धांत होते: आयझॅक न्यूटनच्या भौतिकशास्त्राच्या नियमांनी मोठ्या वस्तूंच्या गतीचे वर्णन केले, तर जेम्स क्लर्क मॅक्सवेलच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक मॉडेल्सने प्रकाशाचे गुणधर्म स्पष्ट केले. तथापि, 1905 मध्ये, आइन्स्टाईन यांनी दोन सूत्रांवर विशेष सापेक्षतेवर आधारित कार्य केले.
- भौतिकशास्त्राचे नियम सर्व जडत्व प्रणालींमध्ये अपरिवर्तनीय (म्हणजे एकसारखे) असतात (म्हणजे, संदर्भाच्या प्रवेग न होणाऱ्या फ्रेम्स)
- व्हॅक्यूममधील प्रकाशाचा वेग सर्व निरीक्षकांसाठी सारखाच असतो, प्रकाश स्रोताच्या गतीकडे दुर्लक्ष करून.
या सूत्रांना एकत्र घेण्याचा तार्किक परिणाम म्हणजे चार आयामांचे अविभाज्य जोडणे-आतापर्यंत स्वतंत्र मानले जाते-स्थान आणि वेळ. अनेक विरोधाभासी परिणाम उद्भवतात: प्रकाश स्रोताच्या गतीपासून स्वतंत्र असण्याव्यतिरिक्त, प्रकाशाचा वेग कितीही संदर्भाच्या चौकटीत मोजला जात असला तरीही स्थिर असतो; वेगवेगळ्या जडत्वाच्या संदर्भ फ्रेम्समध्ये मोजल्यावर घटनांच्या जोड्यांचे अंतर आणि तात्पुरते क्रम बदलतात (ही एकाचवेळीची सापेक्षता आहे); आणि वेगांची रेखीय जोड यापुढे खरी राहिली नाही.
आईन्स्टाईनने आपला सिद्धांत गतीशास्त्र (हलत्या शरीराचा अभ्यास) च्या संदर्भात मांडला. त्याचा सिद्धांत हा लॉरेन्ट्झच्या 1904 च्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक घटनेच्या सिद्धांत आणि पॉइनकारेच्या इलेक्ट्रोडायनामिक सिद्धांताच्या पुढे होता. जरी या सिद्धांतांमध्ये आइन्स्टाईनने मांडलेल्या समीकरणांसारखीच समीकरणे समाविष्ट होती (म्हणजेच, लॉरेन्ट्झ परिवर्तन), ते मूलत: विविध प्रयोगांचे परिणाम स्पष्ट करण्यासाठी प्रस्तावित केलेले तदर्थ मॉडेल होते-प्रसिद्ध मिशेलसन-मॉर्ले इंटरफेरोमीटर प्रयोगासह- ज्यामध्ये बसणे अत्यंत कठीण होते. विद्यमान प्रतिमान.
1908 मध्ये, हर्मन मिन्कोव्स्की - एकेकाळी झुरिचमधील एका तरुण आइन्स्टाईनच्या गणिताच्या प्राध्यापकांपैकी एक - यांनी विशेष सापेक्षतेचे एक भौमितिक व्याख्या सादर केले ज्याने वेळ आणि अवकाशाच्या तीन स्थानिक परिमाणांना एकाच चार-आयामी सातत्यांमध्ये आता मिन्कोव्स्की स्पेस म्हणून ओळखले जाते. स्पेसटाइम इंटरव्हलची औपचारिक व्याख्या हे या व्याख्येचे मुख्य वैशिष्ट्य आहे. वेगवेगळ्या संदर्भ फ्रेम्समध्ये केलेल्या मोजमापांसाठी इव्हेंटमधील अंतर आणि वेळेची मोजमाप भिन्न असली तरी, स्पेसटाइम मध्यांतर हे जडत्वाच्या संदर्भ फ्रेमपासून स्वतंत्र असते ज्यामध्ये ते रेकॉर्ड केले जातात.[1]
मिन्कोव्स्कीचे सापेक्षतेचे भौमितिक व्याख्या आइन्स्टाईनच्या १९१५ च्या सामान्य सापेक्षतेच्या सिद्धांताच्या विकासासाठी महत्त्वपूर्ण सिद्ध होते, ज्यामध्ये त्यांनी दाखवले की वस्तुमान आणि उर्जा वक्र स्पेसटाइमला स्यूडो-रिमेनियन मॅनिफोल्डमध्ये कसे बदलते.
