קונוס האור

קונוס האור המייצג מרחב דו-ממדי עם ממד נוסף של זמן.

בתורת היחסות הפרטית, קונוס האור (או: חרוט האור) הוא המשטח המתאר את תנועתה בזמן של קרן אור במרחב-זמן (מרחב מינקובסקי). את התנועה הארבע-ממדית הזו ניתן לדמיין בשלושה ממדים, אם בוחרים בשני הצירים האופקיים לייצג שניים מתוך שלושת ממדי המרחב, ובציר האנכי לייצג את ממד הזמן.

את קונוס האור בונים כדלקמן: אם $p$ הוא אירוע המייצג שליחת הבזק (פעימת) אור בזמן $\,t_0$, כל האירועים שההבזק יכול להגיע אליהם מ-$p$ מרכיבים את החלק העליון בקונוס האור של $p$, ואילו האירועים אשר יכולים לשלוח הבזק אור שיגיע אל $p$ מרכיבים את החלק התחתון של $p$ (ראו איור).

בהינתן אירוע $E$, קונוס האור מסווג את כל האירועים במרחב-זמן ל-5 קטגוריות נפרדות:

• אירועים בעבר של קונוס האור של $E$, על שפת הקונוס עצמו.
• אירועים בעתיד של קונוס האור של $E$, על שפת הקונוס עצמו.
• אירועים בתוך העבר של קונוס האור של $E$, שהם אירועים אשר יכולים לפלוט חלקיק חומרי (שנע במהירות נמוכה ממהירות האור) ולהשפיע על $E$.
• אירועים בתוך העתיד של קונוס האור של $E$, אשר יכולים להיות מושפעים מחלקיק חומרי הנפלט מ-$E$.
• אירועים מחוץ לקונוס האור של $E$, אשר אינם יכולים להשפיע או להיות מושפעים מ-$E$.

אם משתמשים ביחידות בהן מהירות האור בריק היא 1, למשל: מודדים את המרחב בשניות-אור ואת הזמן בשניות, שיפוע הקונוס יהיה 45°, משום שאור עובר בריק מרחק של שניית-אור אחת בשנייה. מאחר שהיחסות הפרטית דורשת כי מהירות האור תהיה זהה בכל מערכת ייחוס אינרציאלית, כל הצופים חייבים למצוא את אותה זווית של 45° עבור קונוסי האור שלהם. תכונה זו מובטחת באמצעות טרנספורמציית לורנץ.

שני אירועים במרחב-זמן שנמצאים מחוץ לקונוס האור אינם יכולים להיות קשורים בקשר סיבתי, כלומר אף אחד מהם אינו יכול להיות הסיבה של האחר. למעשה, לא ניתן כלל לצפות באירוע אחד מהנקודה במרחב-זמן בה התרחש האירוע האחר.

ראו גם

• דיאגרמת מינקובסקי
• משוואת הגלים

לקריאה נוספת

• צבי מזא"ה, מבוא לתורת היחסות הפרטית.

קישורים חיצוניים

• הסבר על קונוס האור (באנגלית)