wereldlijn

Een wereldlijn is in de natuurkunde de geschiedenis van een voorwerp of waarnemer in de vierdimensionale ruimtetijd. In een spacetijdt-diagram wordt deze geschiedenis weergegeven als een curve die de tijdsaanduiding en de drie ruimtelijke coördinaten verbindt. De wereldlijn geeft aan welke gebeurtenissen met het betreffende object verbonden zijn en hoe het object door de tijd en ruimte beweegt.

Wereldlijnen kunnen worden onderverdeeld volgens het invariant interval tussen nabije gebeurtenissen langs de lijn. Een timelike wereldlijn behoort toe aan objecten met massa die minder snel dan het licht bewegen en kan causaliteit tussen gebeurtenissen dragen. Een lichtachtige (null) wereldlijn volgt de baan van een foton. Een spacelike wereldlijn laat toe dat twee gebeurtenissen geen causale relatie met elkaar kunnen hebben.

Eigenschappen en diagrammen: voor timelike wereldlijnen kan langs de lijn een lokaal meetbaar proper tijd verstrijken; de klok langs die lijn registreert tijd. In de speciale relativiteit wordt de ruimtetijd vaak weergegeven als Minkowski-ruimte, waarbij rechte wereldlijnen symbool staan voor beweging met constante snelheid en verticale lijnen voor stilstand in een bepaald coördinatenstelsel. In Minkowski-diagrammen vormt de richting en schuinte van de lijn de beweging van een object.

In de algemene relativiteit bevinden wereldlijnen zich in een krommende ruimtetijd. Vrije val volgt geodeten, de kortste paden in de vervormde ruimte. Zwaartekracht buigt zowel materia als lichtbuurman, wat invloed heeft op de vorm van wereldlijnen en op fenomenen zoals gravitatie-tijdvertraging en zwaartekrachtslenzen. Werelddlijnen leveren daarmee een fundamentele beschrijving van beweging en causaliteit in relativistische theorieën.