四維空間
四維空間是一個(gè)時(shí)空的概念.簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”.不過(guò),日常生活所提及的“四維空間”,大多數(shù)都是指愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》和《狹義相對(duì)論》中提及的“四維時(shí)空”概念.根據(jù)愛(ài)因斯坦的概念,我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成.時(shí)空的關(guān)系,是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長(zhǎng)、寬、高三條軸外又加了一條時(shí)間軸,而這條時(shí)間的軸是一條虛數(shù)值的軸.
四維空間與光速
根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論所說(shuō):我們生活中所面對(duì)的三維空間加上時(shí)間構(gòu)成所謂四維空間.由于我們?cè)诘厍蛏纤杏X(jué)到的時(shí)間很慢,所以不會(huì)明顯的感覺(jué)到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達(dá)宇宙之中,使本身所在參照系的速度開(kāi)始變快或開(kāi)始接近光速時(shí),我們能對(duì)比的找到時(shí)間的變化.如果你在時(shí)速接近光速的飛船里航行,你的生命會(huì)比在地球上的人要長(zhǎng)很多.這里有一種勢(shì)場(chǎng)所在,物質(zhì)的能量會(huì)隨著速度的改變而改變.所以時(shí)間的變化及對(duì)比是以物質(zhì)的速度為參照系的.這就是時(shí)間為什么是四維空間的要素之一.
光速
真空中的光速是一個(gè)物理常數(shù)(符號(hào)是c),等于299,792,458米/秒.根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,沒(méi)有任何物體或信息運(yùn)動(dòng)的速度可以超過(guò)光速.
光速的測(cè)量方法:最早光速的準(zhǔn)確數(shù)值是通過(guò)觀測(cè)木星對(duì)其衛(wèi)星的掩食測(cè)量的.還有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪法、轉(zhuǎn)鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測(cè)量方法
1983年,光速取代了保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局的鉑制米原器被選作定義“米”的標(biāo)準(zhǔn),并且約定光速嚴(yán)格等于299,792,458米/秒,此數(shù)值與當(dāng)時(shí)的米的定義和秒的定義一致.后來(lái),隨著實(shí)驗(yàn)精度的不斷提高,光速的數(shù)值有所改變,米被定義為1/299,792,458秒內(nèi)光通過(guò)的路程.
根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué),所有電磁波,包括可見(jiàn)光,在真空中的速度是常數(shù),即是光速.強(qiáng)相互作用、電磁作用、弱相互作用傳播的速度都是光速,根據(jù)廣義相對(duì)論,萬(wàn)有引力傳播的速度也是光速,且已于2003年得以證實(shí).根據(jù)電磁學(xué)的定律,發(fā)放電磁波的物件的速度不會(huì)影響電磁波的速度.結(jié)合相對(duì)性原則,觀察者的參考坐標(biāo)和發(fā)放光波的物件的速度不會(huì)影響被測(cè)量的光速,但會(huì)影響波長(zhǎng)而產(chǎn)生紅移、藍(lán)移.這是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ).相對(duì)論探討的是光速而不是光,就算光被稍微減慢,也不會(huì)影響?yīng)M義相對(duì)論.
為什么速度接近光速時(shí)間會(huì)變慢?
光速的物理
接近光速情況下,迪卡兒座標(biāo)系不再適用.同樣測(cè)量光線離開(kāi)自己的速度,一個(gè)快速追光的人與一個(gè)靜止的人會(huì)測(cè)得相同的速度(光速).這與日常生活中對(duì)速度的概念有異.兩車以50km/h的速度迎面飛馳,司機(jī)會(huì)感覺(jué)對(duì)方的車以50 + 50 = 100km/h行駛,即與自己靜止而對(duì)方以100km/h迎面駛來(lái)的情況無(wú)異.但當(dāng)速度接近光速時(shí),實(shí)驗(yàn)證明簡(jiǎn)單加法計(jì)算速度再不湊效.當(dāng)兩飛船以90%光速的速度(對(duì)第三者來(lái)說(shuō))迎面飛行時(shí),船上的人不會(huì)感覺(jué)對(duì)方的飛船以90% + 90% = 180%光速速度迎面飛來(lái),而只是以稍低于99.5%的光速速度行駛.結(jié)果可從愛(ài)因斯坦計(jì)算速度的算式得出:
v + w
u=---------
1+vw/cc
v和w是對(duì)第三者來(lái)說(shuō)飛船的速度,u是感受的速度,c是光速.
(備注:由于不能打公式,所以上面那個(gè)打的不太好,cc就是c的平方)
參考資料:維基百科+google+自己寫(xiě)的
什么是四維世界?
什么是四維世界?
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