Диаграммы пространства-времени

На этой диаграмме изображено пространственно-временное представление из теории относительности, где ось xx соответствует пространству, а ось yy – времени. Рассмотрим изображение более подробно:

Конусы света (световой конус):

Серые области на графике обозначают регионы, в которых движение быстрее скорости света. Эти области недостижимы для объектов с массой, но достижимы для объектов без массы (таких как фотоны или гравитационные волны), так как скорость света является пределом в теории относительности.
Световой конус (граница между серой и белой областями) задает путь, который может пройти свет, излучаемый из определенной точки пространства-времени. Он разделяет события, которые могут быть причинно связаны (внутри конуса), и те, которые не могут быть связаны причинно (в серых областях), так как информация между ними не может быть передана из-за ограничения скорости света. События без причинной связи действительно могут существовать, но они находятся за пределами светового конуса. Это означает, что одно событие не может повлиять на другое, поскольку информация или воздействие не могут передаваться между ними из-за ограничения скорости света. Примеры таких событий могут быть связаны с удалёнными регионами вселенной, которые находятся за пределами друг друга в пространственно-временных рамках. Таким образом, хотя они существуют, между ними нет физической причинной связи.

Линии "неподвижного" и "движущегося" объектов:

Вертикальная линия (обозначена как "not moving", или "не движется") представляет объект, который остается на одном месте в пространстве и движется только во времени. Объекты, которые остаются на одном месте в пространстве и движутся только во времени, — это идеализированные модели, используемые для простоты в теоретической физике.
Наклонная линия с постоянной скоростью (обозначена как "constant velocity") показывает движение объекта с постоянной скоростью, меньше скорости света.
Более крутая кривая ("moving") представляет ускоренное движение.

Роли времени и пространства:

Горизонтальная ось (пространство) показывает координату объекта в пространстве.
Вертикальная ось (время) показывает, как изменяется положение объекта в пространстве с течением времени.

Причинность и ограничения:

События в пределах светового конуса могут быть причинно связаны. Например, сигнал, отправленный из начала координат, может достичь любой точки в пределах конуса.
События в серых областях (быстрее скорости света) не могут быть связаны с началом координат физически, так как это нарушило бы причинно-следственные связи.