Raumzeit

Die Raumzeit oder das Raum-Zeit-Kontinuum bezeichnet in der Relativitätstheorie die Vereinigung von Raum und Zeit in einer einheitlichen vierdimensionalen Struktur, in welcher die räumlichen und zeitlichen Koordinaten bei Transformationen in andere Bezugssysteme miteinander vermischt werden können.

Historisch wurden Zeit und Ort als unabhängige Begriffe verstanden. Dies ist aber für physikalische Systeme bei großen Energien oder großen Geschwindigkeiten nicht sinnvoll, es zeigt sich dort, dass Zeit und Ort eines Ereignisses sich gegenseitig bedingen, unabhängig vom betrachteten physikalischen System. Die Kopplung von Raum und Zeit entspringt einzig der Forderung, dass, falls Ereignis A Ereignis B bedingt, auch in allen anderen denkbaren Koordinatensystemen Ereignis A Ereignis B bedingt. Ein Koordinatensystemwechsel darf die Kausalität von Ereignissen nicht verändern. Die Kausalität wird durch einen Abstandsbegriff definiert, der von den Ortskoordinaten der Ereignisse und dessen Zeitpunkten abhängt. Die Forderung nach der Invarianz des Abstandes zweier Ereignisse und damit der Invarianz der Kausalität führt dazu, dass physikalische Modelle in mathematischen Räumen beschrieben werden, in denen Zeit und Raum gekoppelt sind.

Es lässt sich ein absolut (absolut im Sinne der Invarianz gegenüber Koordinatenwechsel) gültiger Abstandsbegriff für Raumzeitpunkte (Ereignisse) definieren, jedoch ist es vom Bewegungszustand des Beobachters und der Anwesenheit von Masse bzw. Energie (z. B. in Feldern) abhängig, was davon als räumlicher und zeitlicher Abstand gemessen wird. Mathematisch wird die Raumzeit mit Hilfe einer pseudo-riemannschen Mannigfaltigkeit beschrieben.

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