E' estremamente difficile immaginare uno spazio quadridimensionale, ma si possono utilizzare alcune analogie per spiegarne i concetti fondamentali senza dimenticare, inoltre, che non è sempre necessario considerare tutte le dimensioni spaziali.
Si può stabilire la posizione di una nave indicandone la latitudine e la longitudine in un determinato momento. Immaginiamo di segnare questa posizione in un preciso istante su una cartina geografica disegnata su un foglio di plastica trasparente, e di registrarla nuovamente dopo un certo tempo su un altro foglio. Procediamo allo stesso modo a intervalli di un'ora e poi sovrapponiamo i vari fogli, in sequenza, separandoli con blocchetti di plastica trasparente attaccati agli angoli. Se, invece di limitarci a segnare le posizioni in momenti successivi, avessimo praticato un forellino in ciascun foglio, avremmo potuto farvi passare un filo di cotone che avrebbe rappresentato lo spostamento della nave sulla superficie della Terra e nel tempo.
Il filo rappresenta la linea d'universo della nave nello spazio-tempo. Questo tipo di linea esiste anche per un oggetto in stato di quiete, ma in questo caso si muove solo attraverso il tempo: sarebbe una linea verticale attraverso i nostri fogli di plastica trasparente.
L'orbita di un pianeta intorno al Sole è propriamente un'ellisse, anche se per la maggior parte dei pianeti assomiglia più a un cerchio. La linea d'universo di un pianeta nello spazio-tempo sarebbe invece simile a una spirale, poiché il pianeta non si limita a orbitare intorno al Sole, ma progredisce anche attraverso il tempo. Qualsiasi particella esistente possiede una linea d'universo nello spazio-tempo, ma le conformazioni di queste linee variano notevolmente.
Le linee d'universo di due particelle entrate in collisione si intersecano nel punto spazio-temporale in cui tale urto è avvenuto. Le particelle che si trovino nello stesso punto dello spazio ma in momenti diversi non hanno possibilità di urto. La legge di gravitazione universale di Newton è in disaccordo con la Teoria della Relatività ristretta di Einstein perché implica tra l'altro un'azione simultanea a distanza, in conflitto con quanto richiesto dalla Relatività speciale, e cioè che nessuna informazione può essere trasmessa a una velocità superiore a quella della luce. Einstein tentò allora di forrnulare una nuova ipotesi, giungendo alla Teoria della Relatività generale, che è in effetti una teoria della gravità.
Stefano Calamita
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