Raumzeiten

Der Begriff Raumzeiten bezieht sich in der Physik auf das vierdimensionale Kontinuum, in dem drei Raumdimensionen mit der Zeit zu einer gemeinsamen Struktur verbunden sind. In der speziellen Relativitätstheorie wird Raumzeit durch die Minkowski-Raumzeit beschrieben, einen flach gekrümmten Vierdimensionalraum, in dem Ereignisse durch Koordinatenwerte beschrieben werden und das Intervall zwischen Ereignissen invariant bleibt und die kausale Struktur festlegt. Die Lichtgeschwindigkeit dient als konstanter Maßstab und bestimmt, wie Beobachter Abstände und Zeiten zueinander in Beziehung setzen.

In der allgemeinen Relativitätstheorie wird Raumzeit nicht mehr als statische Bühne verstanden, sondern als dynamisch gekrümmt durch Energie und Materie. Die Bewegung freier Teilchen folgt Geodäten in dieser Raumzeit; die Geometrie wird durch die Einstein-Feldgleichungen aus der Energie-Impuls-Verteilung bestimmt. Die Krümmung der Raumzeit bestimmt die Wirkung der Gravitation, wie Lichtstrahlen sich ausbreiten und wie Kausalität organisiert ist.

Historisch führten Minkowski und Einstein das Konzept der Raumzeiten in die Physik ein. Minkowskis geometrische Sicht auf die Raumzeit legte das Fundament für die Allgemeine Relativitätstheorie, in der Gravitation als Raumzeit-Krümmung interpretiert wird. Raumzeiten spielen eine zentrale Rolle in Kosmologie, Astrophysik sowie in Phänomenen wie Gravitationswellen und Schwarzen Löchern.