Basiswissen

In einem Raum-Zeit-Diagramm^[1], auch Weg-Zeit-Diagramm^[2] genannt wird der Raum oder ein Ortskoordinate auf der Abszisse (x-Achse) auftetragen und die Zeit auf der Ordinate (y-Achse).^[3] Raum-Zeit-Diagramme spielen eine Rolle in der Teilchenphysik und der Relativitätstheorie^[4], speziell zur Darstellung einer sogenannten Weltlinie ↗

Fußnoten

[1] In einem "Raum-Zeit-Diagramm […] tragen wir die Zeit als Ordinate über dem Ort als Abszisse auf." Oft beschränkt man sich auf nur eine Raumdimension: "Zur Vereinfachung geben wir die räumliche Lage des Teilchens nur in einer einzigen Dimension wieder. […] In diesem Raum-Zeit-Diagramm stellt sich die Geschichte eines Teilchens als Kurve dar, die man auch Weltlinie nennt." In: Richard T. Weidner; Robert Sells: Elementare moderne Physik. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Ausgabe von 1982. ISBN: 3-528-8415-4. Dort im Kapitel "11.1 Elektromagnetische Wechselwirkung", mit vielen Diagramm-Beispielen und einer sehr ausführlichen Erläuterung. Seite 420.

[2] Im Jahr 1908 führte der Mathematiker Minkowski die sogenannten "Weg-Zeit-Diagramme (x-t-Diagramme) in die Relativitätstheorie ein." Und anders wie sonst in der Mechanik üblich "trägt Minkowski die Zeit an der Hochachse auf, d. h. im Diagramm verläuft die Zeit von unten nach oben". Und: "Punkte im x-t-Diagramm stellen Ereignisse E dar." Sowie "Alle Bildpunkte einer bestimmten Stelle eines Körpers ergeben einen Weg-Zeit-Graphen, der in Minkowski-Diagrammen Weltlinie heißt." Dabei ergeben sich die Geschwindigkeiten aus den "Kehrwerten der Steigungen", woraus folgt: je "langsamer sich […] ein Körper bewegt, desto steiler ist seine Weltlinie." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "9.2.5 Minkowski-Diagramme". Seite 364. Es finden sich dort viele anschauliche Beispiele, etwa mit Bussen und Bahnen. Es werden dabei keine Kenntnis der Relativitätstheorie oder der Teilchenphysik vorausgesetzt.

[3] Im Bezug auf ein "Raum-Zeit-Diagramm" bei dem die "Y-Achse" auch die "Zeit-Achse" und die "X-Achse" ide "Raum-Achse" ist, heißt es: "Die Linie, die in diesem raum-zeitlichen Ordnungschema die Route [eines] Zuges angibt, wird seine „Weltlinie“ genannt." Und: "Jeder materielle Gegenstand, ob er sich nun bewegt oder ruht, zieht seine Weltlinie durch das Raum-Zeit-Gefüge." Dabei wurde vorher erklärt, dass es eigentlich um ein "vierdimensionales Raum-Zeit-Gefüge" geht, das nur zweidimensional "projiziert" wurde. In: Walter R. Fuchs: Moderne Physik. Mit einem Geleitwort von Max Born. Manfred Pawlak Verlagsgesellschaft. Herrsching. 360 Seiten. Fester Einband. Dort im Kapitel "6. Begegnung mit mehreren Dimensionen". Seite 216. Siehe auch Moderne Physik (Buch) ↗

[4] "In der relativistischen Physik, in der die drei Raumkoordinaten und die Zeit gleichberechtigt behandelt werden, stellt man den Verlauf solcher Ereignisse oft in einem „Raum-Zeit-Diagramm“ graphisch dar." Und: "Der Anschaulichkeit halber zeichnet man statt drei nur eine Raumrichtung - dieHorizontale - und dazu senkrecht die Zeitachse. In einem solchen Diagramm hat dann zum Beispiel ein Elektron eine "Weltlinie". In: Tony Hey und Patrick Walters: Quantenuniversum. Die Welt der Wellen und Teilchen. Spektrum-der-Wissenschaft-Verlagsgesellschaft. 1990. ISBN: 3-330-709-5. Dort im Kapitel "9. Feynmans Regeln". Seite 181. Dort wird auch erklärt, was es bedeutet, wenn ein "Elektron „negativer Energie“" in der "relativistischen Quantenmechanik" sozusagen "„rückwärts in der Zeit“gestreut würde." (Seite 181). Siehe auch Weltlinie ↗