स्पेसटाइम: एक गणितीय मॉडल जो अंतरिक्ष और समय के आयामों को जोड़ता है

स्पेसटाइम (Spacetime) क्या है?

Spacetime(स्पेसटाइम) की परिभाषा: भौतिक विज्ञान में स्पेसटाइम एक गणितीय मॉडल है, जो अंतरिक्ष के तीन आयामों और समय के एक आयाम को एक एकल चार-आयामी अबाध क्रम मे जोड़ती है। Spacetime diagrams का उपयोग सापेक्ष प्रभावों की कल्पना करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि इसके उपयोग से अलग-अलग समीक्षकों को यह पता चलता है, कि कहां और कब घटनाएं अलग-अलग प्रकार से होती हैं।

20वीं सदी मे इसकी धारणा

20वीं शताब्दी तक, यह धारणा थी कि ब्रह्मांड के त्रि-आयामी ज्यामिति (निर्देशांक, दूरी और दिशाओं के संदर्भ में इसकी स्थानिक अभिव्यक्ति) एक-आयामी समय थी। लेकिन 1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन ने दो पदों पर विशेष सापेक्षता पर अपने सेमिनल कार्य को आधार बनाया और उन्होंने बताया –

1. भौतिक विज्ञान के नियम सभी inertial systems (यानी non-accelerating frames of reference) में अपरिवर्तनीय हैं (यानी समान हैं)
2. vacuum में प्रकाश की गति सभी समीक्षकों के लिए समान होती है, प्रकाश स्रोत की गति की परवाह किए बिना।

इन पदों को एक साथ लेने का तार्किक परिणाम चार आयामों के साथ मिलकर अविभाज्य है। जिसके कई प्रतिवाद परिणाम सामने आते हैं जैसे की प्रकाश स्रोत की गति से स्वतंत्र होने के अलावा, प्रकाश की गति में संदर्भ के फ्रेम की परवाह किए बिना समान गति होती है जिसमें इसे मापा जाता है; दूरी और यहां तक कि घटनाओं के जोड़े के अस्थायी आदेश जब संदर्भ के विभिन्न जड़त्वीय फ्रेम में मापा जाता है (यह एक साथ की सापेक्षता है) और वेगों की रेखीय व्यसनशीलता अब सही नहीं है।

किनेमैटिक्स (चलती निकायों के अध्ययन)

आइंस्टीन ने अपने सिद्धांत को किनेमैटिक्स (चलती निकायों के अध्ययन) के संदर्भ में तैयार किया। उनका सिद्धांत लॉरेंत्ज़ के 1904 के विद्युत चुम्बकीय घटना और पॉइंकेरे के इलेक्ट्रोडायनामिक सिद्धांत पर एक सफलता अग्रिम था। यद्यपि इन सिद्धांतों में आइंस्टीन द्वारा पेश किए गए (यानी लोरेंट्ज़ परिवर्तन) के समान समीकरण शामिल थे, वे अनिवार्य रूप से विभिन्न प्रयोगों के परिणामों को समझाने के लिए प्रस्तावित मॉडल थे – जिसमें प्रसिद्ध माइकलसन-मॉर्ले इंटरफेरोमीटर प्रयोग भी शामिल था – जो मौजूदा में फिट होना बहुत मुश्किल था।

1908 में हरमन मिंकोव्स्की-एक बार ज़्यूरिख में एक युवा आइंस्टीन के गणित के प्राध्यापकों में से एक ने विशेष सापेक्षता की एक ज्यामितीय व्याख्या प्रस्तुत की, जो समय और एक ही चार-आयामी निरंतरता में अंतरिक्ष के तीन स्थानिक आयामों को मिंकोव्स्की अंतरिक्ष के रूप में जाना जाता है। इस व्याख्या की एक प्रमुख विशेषता स्पेसटाइम अंतराल की औपचारिक परिभाषा है। यद्यपि घटनाओं के बीच दूरी और समय के माप अलग-अलग संदर्भ फ़्रेमों में किए गए मापों के लिए भिन्न होते हैं, लेकिन स्पेसटाइम अंतराल उस संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम से स्वतंत्र होता है जिसमें वे दर्ज किए जाते हैं।

मिन्कोवस्की की सापेक्षता की ज्यामितीय व्याख्या

मिन्कोवस्की की सापेक्षता की ज्यामितीय व्याख्या आइंस्टीन के अपने 1915 के सापेक्षतावाद के सामान्य सिद्धांत के विकास के लिए महत्वपूर्ण साबित हुई थी, जिसमें उन्होंने दिखाया था कि एक छद्म रीमानोल्ड मैनिफोल्ड के लिए इस सपाट जीवनकाल में कितने बड़े पैमाने पर और ऊर्जा वक्र है।

इस लेख के प्रकाशन की तिथि: 21 अगस्त, 2019 और अंतिम संशोधित(modified) तिथि: 10 अक्टूबर, 2021

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