Kerucut cahaya

Kerucut cahaya dalam ruang 2D plus dimensi waktu.

Dalam relativitas khusus dan umum, kerucut cahaya adalah jalur yang sekilas cahaya, yang berasal dari satu kejadian (tepat di satu titik dalam ruang dan satu saat dalam waktu) dan bergerak ke segala arah, akan lewati melalui ruang waktu.

Penjelasan

Jika cahaya dibayangkan hanya memancar dalam bidang dua dimensi, sekilas cahaya akan memancar keluar membentuk lingkaran yang semakin lama semakin luas setelah kejadian E terjadi, dan jika perluasan lingkaran cahaya dari waktu ke waktu dibuat grafik tiga dimensi (dengan dimensi yang ketiga adalah waktu), hasilnya merupakan sebuah kerucut, yang biasa disebut kerucut cahaya masa depan. Kerucut cahaya masa lalu menyerupai kerucut cahaya masa depan yang dibalik, sebuah lingkaran yang jari-jarinya mengempis secepat kecepatan cahaya sampai titik kejadian E. Dalam kenyatannya, terdapat tiga dimensi ruang, jadi cahayanya sebenarnya akan membentuk bola yang membesar dalam ruang tiga dimensi (3D) bukannya lingkaran 2D, dan kerucut cahaya sebenarnya akan berbentuk versi empat dimensi dari kerucut yang tampang lintangnya membentuk bola 3D (analog dengan kerucut tiga dimensi yang tampang lintangnya membentuk lingkaran 2D), tetapi konsep ini lebih mudah divisualisasikan apabila dimensi ruangnya dianggap hanya ada dua.

Pandangan mengenai relativitas khusus ini pertama kali diusulkan oleh mantan profesor Albert Einstein, Hermann Minkowski, dan dikenal sebagai ruang Minkowski. Alasannya adalah untuk membuat sebuah ruang waktu yang invarian bagi semua pengamat. Untuk menjaga kausalitas, Minkowski membatasi ruang waktu kepada geometri hiperbolik non-Euklides.

Karena sinyal dan pengaruh sebab-akibat lainnya tidak bisa bergerak lebih cepat dari cahaya, kerucut cahaya memilikip eran penting dalam mendefinisikan konsep kausalitas: untuk suatu kejadian E, himpunan kejadian-kejadian yang berada pada atau di dalam kerucut cahaya masa lalu E adalah himpunan semua kejadian yang dapat mengirim sinyal kepada E. Contohnya, pada saat sepuluh tahun sebelum E, jika kita mengumpulkan himpunan semua kejadian di dalam kerucut cahya masa lalu E yang terjadi pada saat itu, hasilnya adalah sebuah bola (2D: lingkaran) dengan jari-jari sepuluh tahun-cahaya yang berpusat di posisi di mana E akan terjadi. Jadi, titik manapun di dalam bola bisa mengirim sinyal berkecepatan cahaya atau lebih lambat yang mampu mencapai kejadian E, sementara titik di luar bola tidak akan bisa memengaruhi E. Demikian pula, himpunan kejadian-kejadian yang berada pada atau di dalam kerucut cahaya masa depan E juga adalah himpunan semua kejadian yang dapat menerima sinyal dari posisi dan waktu E, jadi kerucut cahaya masa depan berisi semua kejadian yang bisa dipengaruhi oleh E. Kejadian-kejadian yang tidak berada di kerucut cahaya E tidak bisa mempengaruhi atau dipengaruhi oleh E.

Lihat pula

• Diagram Minkowski
• Hypercone
• Persamaan gelombang
• Transformasi Lorentz

Pranala luar

• The Einstein-Minkowski Spacetime: Introducing the Light Cone
• The Paradox of Special Relativity
• Umpan RSS mengenai bintang-bintang dalam kerucut cahaya pribadi