Spacetime (Raumzeit)

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Unser erster Beitrag befasst sich mit der so genannten Raumzeit. Die Frage dahinter war, „wie hängen Raum und Zeit“ zusammen. Nach einiger Recherche lag die Antwort auf der Hand: Der Schlüssel zur Lösung ist die Lichtgeschwindigkeit.

Die Grafik zeigt, wie Zeit und Raum durch jede Form von Energie (Masse, Druck, Strahlung, etc.) gekrümmt wird.

Mathematisch bildet die Raumzeit eine semi-riemannsche Mannigfaltigkeit. Diese besagt unter anderem:

• Die kürzesten Strecken zwischen unterschiedlichen Punkten (die sogenannten Geodäten) sind nicht zwingend Geradenstücke, sondern können gekrümmte Kurven sein
• Die Winkelsumme von Dreiecken kann, im Gegensatz zur Ebene, auch größer (z.B. Kugel) oder kleiner (hyperbolische Räume) als 180° sein
• Die Parallelverschiebung von Tangentialvektoren entlang geschlossener Kurven kann die Richtung des Vektors ändern
• Das Ergebnis einer Parallelverschiebung eines Tangentialvektors hängt auch vom Weg ab, entlang dessen der Tangentialvektor verschoben wird
• Die Krümmung der Fläche, bzw. des n-dimensionalen Gebildes, ist im Allgemeinen vom Ort auf der Fläche abhängig
• Abstandsmessungen zwischen unterschiedlichen Punkten der Fläche sind nur mit Hilfe einer Metrik möglich, die vom Ort auf der Fläche abhängen kann

Der Zusammenhang zwischen Raum, Zeit und Lichtgeschwindigkeit

Es scheint eine relativ eindeutige Erklärung für das Zustandekommen der Raumzeit zu geben. Die Raumzeit besagt zunächst, dass an unterschiedlichen Orten im Raum unterschiedliche Zeiten auftreten. Dies geschieht durch die Einflüsse von Energie auf Raum und Zeit, denn dadurch werden unterschiedlich starke Krümmungen verursacht.

Einer Formel zu Folge ist die Lichtgeschwindigkeit = Raum/Zeit. Dies bedeutet, dass diese drei Faktoren unmittelbar zusammenhängen und sich gegenseitig beeinflussen. Allerdings ist hierzu zu sagen, dass alle drei Faktoren durch äußere Einflüsse beeinflusst werden und deshalb nicht konstant sind.