Promovat de teoria electromagnetică a luminii dezvoltată în anii 1890 de către Lorentz și de Poincare, care urmărea să arate că toată materia este electrică și demonstrează în continuare că forțele moleculare și gravitaționale sunt explicabile prin motive electromagnetice în întregime, matematicianul Minkowski a introdus o schimbare completă în ideile noastre despre spațiu și timp. Noua sa filozofie naturală se bazează pe ideea fundamentală că Lumea în spațiu și timp este într-un anumit sens o manifestare non-eclidiană în patru dimensiuni “. El a introdus sisteme de coordonate generale și spațiu care permit conceperea lumii naturale în schimbare ca o patru-varietate. Astfel, potrivit lui Minkowki, relativitatea specială dă naștere patru-varietății (care este universul) cu o structură geometrică nu mai puțin bogată decât cea a spațiului euclidian. ”Obiectele percepției noastre includ în mod invariabil locurile și orele în combinație. Nimeni nu a specificat niciodată un loc fără a spune și timpul, sau timpul fără a spune și locul.” (Minkowski). Mediul primar extensiv în care se presupune că au loc procese fizice (sau, mai abstract, domeniul comun de definire a acelor domenii care reprezintă – cel puțin la nivelul clasic, macroscopic – cantitățile observabile) se consideră a fi spațiu-timp , un set M al cărui elemente sunt numite evenimente. “Punctele momentane” sunt numite “puncte luminoase” de Minkowski. M are o structură diferențiatbilă.
Aproximativ, transformările Lorentz sunt transformările coordonatelor unui eveniment dat de la un cadru inerțial la altul, care au loc în spațiul-timp patru-dimensional al lui Minkowski. Din punct de vedere geometric, transformările de coordonate Lorentz sunt permutări ale lui R4. În consecință, o diagramă Lorentz este o mapare bijectivă a domeniului său în R4, care atribuie un număr real cvadruplu fiecărui “punct momentan”, adică fiecărei locații disponibile pentru evenimente instantanee.
Spre deosebire de cazul teoriei newtoniene, în care planurile de simultaneitate sunt aceleași pentru toți observatorii, nu există simultaneitate absolută în relativitatea specială. Observatorii care se mișcă la viteze diferite își trasează planurile de simultaneitate ca secțiuni diferite prin spațiu-timp. Modul de transformare de la un plan la altul este dat de transformările Lorentz, care formează un grup. Grupul Lorentz poate fi înțeles ca un grup de transformări spațio-temporale (liniare), lăsând un con de lumină invariant.
Este foarte important faptul că ecuațiile lui Maxwell6 pentru electrodinamică în spațiul gol rămân neschimbate dacă coordonatele spațiale și timpul sunt supuse transformărilor Lorentz; cu alte cuvinte, ele sunt covariante în ceea ce privește transformările Lorentz. Încă mai important este faptul că ecuațiile lui Maxwell implică grupul Lorentz, dar grupul Lorentz nu implică ecuațiile lui Maxwell. Grupul Lorentz poate fi într-adevăr definit independent de ecuațiile lui Maxwell ca un grup de transformări liniare care lasă o valoare particulară a vitezei (luminii) invariante. Aceste transformări mențin tranziția de la un sistem inerțial la altul, care este în mișcare uniformă față de primul.
Cea de-a doua revizuire și mai profundă a concepției noastre despre spațiu era descoperirea lui Einstein, între 1912 și 1915, că gravitația nu este un câmp de forță existent pe lângă geometria lumii determinantă de inerție, ci ar trebui considerat ca un aspect al structurii metrice și afine a spațiu-timpului, indicând de fapt curbura continuumului spațiu-timp și astfel dotând baza fizică a acelei structuri pe care Riemann o speculase spre sfârșitul prelegerii sale inaugurale celebrată din 1854. Cu acest al doilea pas, Einstein a transformat structura geometrică a spațiu-timpului dintr-o entitate absolută dată, care nu se schimbă, într-un câmp variabil și dinamic care interacționează cu materia. El a eliminat astfel o discrepanță între geometrie și fizică, care fusese criticată cu aproximativ treizeci de ani înainte de Mach. Se poate afirma că Mach a revenit la criticile lui Leibniz privind spațiul absolut al lui Newton. (Pentru Leibniz, spațiul nu era altceva decât totalitatea posibilelor poziții ale corpurilor existente simultan) .
Sursa: Luciano Boi, Theories of Space-Time in Modern Physics
Lasă un răspuns