مقدمه

از فیزیک نوین می‌دانیم که هرگاه بخواهیم پدیده‌های نوری را در دو سیستم مختصات که نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند، با استفاده از گالیله مورد بررسی قرار دهیم، به نتایج درستی که مطابق شواهد تجربی باشد، نمی‌رسیم. لذا از تبدیلات جدید که تبدیلات لورنتس هستند، استفاده می‌کنیم. حال اگر دو رویداد را که در دو چارچوب مختصات که نسبت به یکدیگر با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حال حرکت هستند، در نظر بگیریم و آنها را در نمودارهایی که زمان روی محور قائم و تغییر مکان روی محور افقی آنهاست نمایش دهیم، شکلی حاصل می‌شود که آن را مخروط نوری می‌گویند.

مشخصات مخروط نوری

از آنجا که محور زمان توسط محور قائم نشان داده می‌شود، بنابراین می‌توان این محور را به سه قسمت تقسیم کرد. مبدأ مختصات که به عنوان زمان حال در نظر گرفته می‌شود و لذا بالاتر از آن زمان آینده و یا پایین‌تر از مبدا زمان گذشته خواهد بود. با توجه به اصل موضوع دوم نسبیت، می‌دانیم که سرعت نور در تمام دستگاههای لخت یکسان و علاوه بر آن بیشترین مقدار است. لذا اگر یکاهای طول و زمان را چنان انتخاب کنیم که بزرگی سرعت نور C برابر یک فرض شود، در این صورت بیشترین مقدار شیب مساوی یک خواهد بود. بنابراین دو محور که با محور زمان زاویه 45 درجه ساخته و در مبدأ بر هم عمود هستند در نظر می‌گیریم. این دو به منزله مرزی برای مخروط نوری هستند که امکان ندارد رویدادی خارج از مخروط نوری قرار گیرد. دلیل این مطلب را می‌توان این گونه اشره کرد که سرعت نور بالاترین سرعت است و سرعت هیچ رویدادی نمی‌تواند بیشتر از سرعت نور باشد.

ویژگیهای رویدادها

توانایی هر رویدادی ، مانند رویدادی که بصورت (0,0) نشان داده می‌شود، یعنی در مبدا واقع است، محدود به تاثیر پذیری از چیزی در گذشته (t<0) با تاثیر گذاری بر رویدادی در آینده (t>0) است. بنابراین تنها رویدادهای واقع در مخروط گذشته می‌توانند غیر حال ، در مبدا فضا - زمانی ، تاثیر بگذارند. بطوریکه مشابه ، یک رویداد در زمان حال ، فقط می‌تواند بر رویدادهایی که درون مخروط آینده قرار می‌گیرند تأثیر بگذارند. رویدادهایی که خارج از مخروط نوری قرار دارند، نمی‌توانند بر رویدادی واقع بر داس مخروط موثر باشند، زیر در غیر این صورت ، علامت باید با سرعتی متغیر از سرعت نور از مکان آن رویداد به راس مخروط حرکت کند. تمام رویدادهای داخل مخروط نوری می‌توانند بر اساس قوانین علیت به یک رویداد در راس آن مربوط شوند، ولی هیچکدام از رویدادهای خارج از مخروط نمی‌توانند به یک رویداد واقع در راس مربوط شوند.

بازه فضا - زمانی

در فیزیک کلاسیک که در حد سرعتهای پایین‌تر از سرعت نور قادر به توجیه نتایج تجربی مشاهده شده است. طول ، زمان کمیتهای ناوردا هستند که در تمام دستگاههای لخت دارای مقدار یکسان هستند. اما در محدوده فیزیک نسبیت، یعنی در سرعتهای نزدیک به سرعت نور این دو کمیت ناوردایی خود را از دست می‌دهند و با پدیده‌های انقباض طول و اتساع زمان تغییر می‌کنند. ولی کمیت جدیدی بنام بازه فضا - زمانی وجود دارد که در همه دستگاههای لخت دارای مقدار ثابت است. این کمیت با S²∆ نشان داده می‌شود. در خارج از مخروط نوری که S²∆ بزرگتر از صفر است، ناحیه فضا گونه است در صورتی که در مرز مخروط نوری S²∆ برابر صفر است. در نواحی داخل مخروط نوری S²∆ کمیتی منفی است که این ناحیه را اصطلاحا زمان گونه یا شبه زمان می‌گویند.

مباح مرتبط با عنوان

• اپتیک هندسی
• اتساع زمان
• انقباض فضا
• تبدیلات لورنتس
• تبدیلات گالیله
• پارادوکس دوگل
• چار چوب لخت
• سرعت نور
• فیزیک نوین
• نسبیت خاص
• نور