Zdarzenie czasoprzestrzenne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Szczególna teoria względności
Sr1.svg
Zasada względności
Prędkość światła w próżni
Transformacja Lorentza

Zdarzenie czasoprzestrzenne – pojęcie fundamentalne z zakresu teorii względności; zdarzenie to jakieś krótkotrwałe zjawisko zachodzące w niewielkim obszarze przestrzeni, np. fakt mijania słupka przy drodze przez kulę karabinową lub zdarzenie się dwóch piłek niewielkich rozmiarów, itp. Obserwator zjawiska przypisuje mu wskazanie lokalnego zegara (czyli określa czas, gdy zjawisko zachodziło) oraz położenie , w jakim zjawisko to odbyło się według pomiarów wykonanych przez tego obserwatora w jego układzie współrzędnych przestrzennych.

Danemu zdarzeniu przypisuje się czterowektor położenia , którego zerową współrzędną jest czas mnożony przez prędkość światła, tj. ; pozostałe współrzędne czterowektora - to współrzędne wektora położenia .

Z geometrycznego punktu widzenia zdarzenie jest punktem w przestrzeni czterowymiarowej, tzw. czasoprzestrzeni Minkowskiego, przy czym własności geometryczne czasoprzestrzeni są inne niż (czterowymiarowej) przestrzeni Euklidesowej, gdyż odległości między punktami w czasoprzestrzeni określa nie suma kwadratów współrzędnych punktów (wg uogólnionego twierdzenia Pitagorasa), ale tzw. interwał czasoprzestrzenny: od kwadratu różnic współrzędnych czasowych odejmuje się kwadrat odległości przestrzennej dzielącej zdarzenia. Wielkość tak zdefiniowana jest niezmiennikiem transformacji Lorentza, co stanowi podstawę do określenia geometrii czasoprzestrzeni (geometrię określają bowiem wielkości, które nie zmieniają się przy ich transformacji do innych układów współrzędnych)

Zdarzenia związane z danym punktem materialnym tworzą krzywą ciągłą w czasoprzestrzeni, tzw. linię świata tego punktu materialnego [1].

Idealizacja w definicji zdarzenia[edytuj | edytuj kod]

Powyżej zdefiniowane pojęcie zdarzenia jest idealizacją, gdyż wymagałoby zachodzenia zjawiska w czasie o zerowym przedziale trwania oraz w określonym miejscu, tj. przy zerowej rozciągłości przestrzennej. Jednak tak pojęte zdarzenia trzeba brać pod uwagę, gdy chce się poprawnie opisać np. oddziaływania ciała ze sobą czy z lokalnymi polami fizycznymi, co pozwala obliczać zmiany ich położeń w kolejnych chwilach czasu. Tak więc „zdarzenie to coś, o czym można powiedzieć jedynie, gdzie i kiedy zaszło”[2].

Przykłady zdarzeń [1][edytuj | edytuj kod]

1) dotarcie cząstki elementarnej do detektora o niewielkich rozmiarach w pewnej chwili czasu

2) emisja cząstki w przez jądro atomu w pewnej chwili czasu

3) zderzenie cząstek w pewnej chwili czasu

Relacje między zdarzeniami[edytuj | edytuj kod]

W czasoprzestrzeni Minkowskiego między zdarzeniami mogą zachodzić różne relacje w zależności od wartości interwału między nimi:

  • jeżeli interwał jest większy od zera, to zdarzenia nazywamy rozdzielonymi czasowo
  • jeżeli interwał jest mniejszy od zera, to zdarzenia nazywamy rozdzielonymi przestrzennie

Dla zdarzeń rozdzielonych przestrzennie istnieje inercjalny układ odniesienia, w którym są jednoczesne oraz w żadnym układzie inercjalnym nie są współmiejscowe.

Dla zdarzeń rozdzielonych czasowo jest odwrotnie – istnieje układ inercjalny, w którym zachodzą one w jednym miejscu, ale w żadnym takim układzie nie są jednoczesne[1].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]