Пространственно-временная диаграмма
Пространственно-временная диаграмма, также известная как Диаграмма Минковского, была разработана в 1908 г. Германом Минковским и дает иллюстрацию свойств пространства и времени в специальной теории относительности. Она позволяет без математических уравнений качественно понимать такие явления, как замедление времени и Лоренцево сокращение.
Диаграммы Минковского представляют собой двумерный график, изображающий события, происходящие во вселенной, состоящей из одного пространственного измерения и одного временного измерения. В отличие от обычных графиков «время-расстояние», расстояние отображается на горизонтальной оси, а время — на вертикальной оси. Кроме того, единицы измерения осей выбираются таким образом, что мировая линия объекта, движущегося со скоростью света, изображается под углом 45° к осям диаграммы.
Таким образом, каждый объект, такой как наблюдатель или транспортное средство, отображается определенной линией на диаграмме, которая называется его мировой линией. Кроме того, каждая точка диаграммы представляет собой определенную позицию в пространстве и времени и называется событием, независимо от того, что там происходит.
Термин «диаграмма Минковского» используется как в общем, так и в частном смысле. В общем случае диаграмма Минковского представляет собой двумерное графическое изображение части пространства Минковского, обычно с ограничением до одного пространственного измерения. Единицы измерения на этих диаграммах взяты так, что световой конус события состоит из линий с угловым коэффициентом плюс или минус единица[1]. Горизонтальные линии соответствуют обычному понятию одновременных событий для стационарного наблюдателя в начале координат.
Отдельная диаграмма Минковского иллюстрирует результат преобразований Лоренца. Преобразования Лоренца связывают две инерциальные системы отсчета, где неподвижный наблюдатель[англ.] покоящийся в (0, 0) изменяет скорость вдоль оси x. Новая ось времени наблюдателя образует угол α с предыдущей временной осью с α < . В новой системе отсчета одновременные события лежат параллельно линии, наклоненной на α к предыдущей линии одновременности. Это — новая ось x. И исходное множество осей, и новый набор осей обладают свойством, что они ортогональны относительно внутреннего (скалярного) произведения в пространстве Минковского или релятивистского произведения в точке.
