Raumzeit

Raumzeit bezeichnet das vierdimensionale Kontinuum, in dem die drei räumlichen Dimensionen (Länge, Breite, Höhe) und die Zeit als untrennbar miteinander verknüpfte Einheit beschrieben werden.

Das Konzept geht auf Albert Einsteins Spezielle Relativitätstheorie (1905) zurück, wurde aber besonders in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (1915) vertieft. Einstein zeigte, dass Raum und Zeit keine voneinander unabhängigen absoluten Größen sind, sondern ein gemeinsames Gefüge bilden. Masse und Energie krümmen dieses Raumzeit-Gefüge, und genau diese Krümmung erfahren wir als Gravitation: Ein Planet bewegt sich nicht deshalb auf einer gekrümmten Bahn, weil eine Kraft auf ihn wirkt, sondern weil er der kürzesten möglichen Bahn (Geodäte) in der gekrümmten Raumzeit folgt.

Mathematisch wird die Raumzeit durch den metrischen Tensor beschrieben, wobei die Riemannsche Geometrie das nötige Werkzeug liefert. Das Zeitintervall zwischen zwei Ereignissen hängt dabei vom jeweiligen Beobachter und seiner Bewegung ab - ein Phänomen, das als Zeitdilatation bezeichnet wird.

Praktische Folgen der Raumzeit-Krümmung sind unter anderem Gravitationswellen, die Ablenkung von Licht durch Massen (Gravitationslinseneffekt) sowie die leicht unterschiedliche Ganggeschwindigkeit von Atomuhren auf verschiedenen Höhen, die bei GPS-Systemen berücksichtigt werden muss.