Weltlinie

Dieser Artikel wurde den Mitarbeitern der Redaktion Physik zur Qualitätssicherung aufgetragen. Wenn Du Dich mit dem Thema auskennst, bist Du herzlich eingeladen, Dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch darüber findet derzeit nicht auf der Artikeldiskussionsseite, sondern auf der Qualitätssicherungs-Seite der Physik statt.

Unter einer Weltlinie versteht man die eindimensionale Trajektorie eines punktförmigen, nulldimensionalen Objekts in der Raumzeit.

In der klassischen Mechanik versteht man unter einer Trajektorie die drei Raumkoordinaten eines Punktteilchens, die durch einen Parameter t parametrisiert sind. Jedem Zeitpunkt wird somit der momentane Aufenthaltsort des Teilchens als ein Punkt des Raumes zugeordnet. Wird die Zeit jedoch als weitere eigenständige Dimension der sog. Raumzeit aufgefasst, so entspricht die gesamte Trajektorie einer eindimensionalen kontinuierlich zusammenhängenden Teilmenge der Raumzeit.

Die Weltlinien von frei fallenden Objekten, also Objekten, die nur der Gravitation unterliegen, sind gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie Geodäten in der gekrümmten Raumzeit. Dies gilt auch für Objekte, deren räumliche Bahnen geschlossen sind. So ist die Weltlinie der Erde eine Schraube, deren Achse die Zeitachse in dem Bezugssystem, das relativ zur Sonne ruht, ist.

Im Zusammenhang mit der speziellen Relativitätstheorie wurde der Begriff der Weltlinie von Hermann Minkowski (1908) eingeführt. Weltlinien sind für massive Objekte immer zeitartig und immer lichtartig für masselose Teilchen.

Das Konzept lässt sich für höherdimensionale Objekte verallgemeinern. So ergibt die Bewegung eines eindimensionalen Strings durch die Raumzeit eine Weltfläche, einem zweidimensionalen Objekt kann man ein Weltvolumen zuordnen usw.

Siehe auch

• Minkowski-Diagramm