Para comenzar con el espacio-tiempo, debemos retroceder un poco y consultar el historial:
Antes del concepto de espacio-tiempo, según la física newtoniana, el espacio podría definirse fácilmente en la geometría de Euclides, que son las dimensiones x, y & z, como sabemos.
Por lo tanto, cualquier evento que ocurra en el espacio podría señalarse con precisión en el sistema de coordenadas (x, y, z) y esto permanecería igual para todos los tipos de observadores que estén estacionarios, en movimiento o en movimiento acelerado … es decir, independientemente de cualquier marco de referencia inercial.
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Esto permaneció igual durante 200 años hasta que a Maxwell se le ocurrieron ecuaciones que describen la velocidad de las ondas electromagnéticas que solo dependen de las propiedades del medio (permeabilidad y permisividad), prediciendo la velocidad de las ondas EM como C. Como la luz también es una onda electromagnética, su velocidad también era C.
Esto causó cambios radicales en la comprensión de todo el concepto de espacio … ahora la velocidad de la luz es limitada, lo que no es infinito, lo que significa que cualquier evento que ocurra a la mayor distancia no sería necesariamente visible para nosotros en un momento … la luz tomará tiempo para recorra esa distancia para llegar a nuestro ojo para que podamos registrar ese evento para que suceda.
Entonces, por ejemplo, si una estrella ha explotado a una distancia de un año luz de nosotros en la tierra, la luz tardará 1 año en alcanzarnos y luego podremos ver una luz brillante en el cielo que indica que la estrella ha explotado … punto a tener en cuenta aquí es un evento sucedió un año antes y la luz tardó 1 año en llegar a nosotros y luego registramos ese evento en el espacio.
Entonces, como vemos arriba, por una simple explicación, ahora no es posible definir un Evento solo con coordenadas espaciales, también necesitamos una referencia de tiempo para medir cuándo sucedió este evento en el espacio.
Ahora, si complica las cosas y agrega diferentes marcos de referencias aquí, es decir. ¿Qué pasa si nos estamos alejando de la estrella a una velocidad de c / 2, ese tiempo de explosión de la estrella permanecerá igual o cambiará? Estamos cambiando velocidades (marcos inerciales) y dado que la velocidad de la luz no es infinita, la transformación de un marco de referencia a otro tuvo que afectar el tiempo también Ie .. en un sistema coordinado de espacio-tiempo (observador en nave espacial) observó la explosión de una estrella en el tiempo t1 a la distancia d1, será diferente para el observador en otro sistema coordinado de espacio-tiempo (observador en la Tierra) con diferente tiempo t2 a la distancia d2 … donde d1 y d2 son distancias contraídas o expandidas como Se mueve más rápido o más lento.
Estas preguntas condujeron a la teoría especial de la relatividad y, por lo tanto, al concepto del espacio-tiempo como sistema de coordenadas y la física newtoniana para explicar el movimiento de los cuerpos en el sistema de coordenadas euclidianas debe abandonarse mientras se trabaja a grandes distancias como en el cosmos o en velocidades muy altas Cerca de la velocidad de la luz.
Espacio-Tiempo ( diagrama de Minkowski ):
Un diagrama de espacio-tiempo no es más que un gráfico que muestra la posición de los objetos en función del tiempo que discutimos anteriormente.
Para una explicación más simple, Minkowski tomó una dimensión espacial: x sobre el eje X horizontal y la dimensión del tiempo – t sobre el eje Y vertical.
Diagramas de Minkowski
Entonces el eje X representaría el espacio y el eje y representaría el tiempo. Debido a que la velocidad de la luz es especial, los diagramas espacio-temporales a menudo se dibujan en unidades de segundos y segundos de luz, o años y años luz, por lo que una pendiente de unidad [ángulo de 45 grados] corresponde a la velocidad de la luz.
Esto da el concepto de Light Cone. Entonces, si ocurre un evento dentro de un cono de luz en un eje de tiempo positivo (el cuadro tiene una velocidad mayor que la velocidad de la luz), decimos que es un evento futuro que sucederá en el futuro.
Evento que está allí en el Cono en el eje de tiempo negativo, decimos que estos son eventos históricos y ya han sucedido en el pasado.
Eventos que suceden sobre el eje horizontal: x retrata eventos que suceden actualmente en tiempo real.
Estos gráficos de espacio-tiempo prueban y explican muchas cosas (leyes de relatividad, ley de causalidad, transformaciones galileanas de sistemas de coordenadas) y dan una explicación intuitiva de cómo funciona el espacio y el tiempo en tiempo real.
Este es un resumen muy breve ya que el tema en sí es un área muy amplia de la física teórica … así que acabo de intentar proporcionar un pasaje para crear interés para el auto estudio … espero que tenga algún sentido.
