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第二章 空间和时间(6 / 10)

00003335640952秒之1米)。没有必要引入以太观念,正如麦克尔逊——莫雷实验显示那样,以太存在是无论如何检测不到。然而,相对论迫使们从根本上改变对时间和空间观念。们必须接受观念是:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在起形成所谓时空客体。

们通常经验是可以用三个数或座标去描述空间中位置。譬如,人们可以说屋子里点是离开堵墙7英尺(1英尺=0.3048米),离开另堵墙3英尺(1英尺=0.3048米),并且比地面高5英尺(1英尺=0.3048米)。人们也可以用纬度、经度和海拔来指定该点。人们可以自由地选用任何三个合适坐标,虽然它们只在有限范围内有效。人们不是按照在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西多少英里(1英里=1.609公里)以及高于海平面多少英尺(1英尺=0.3048米)来指明月亮位置,而是用离开太阳、离开行星轨道面距离以及月亮与太阳连线和太阳与临近个恒星——例如α-半人马座——连线之夹角来描述之。甚至这些座标对于描写太阳在们星系中位置,或们星系在局部星系群中位置也没有太多用处。事实上,人们可以用族互相交迭坐标碎片来描写整个宇宙。在每碎片中,人们可用不同三个座标集合来指明点位置。

图2.2离开太阳距离(以1012英里,1英里=1.609公里,为单位)

个事件是发生于特定时刻和空间中特定某种东西。这样,人们可以用四个数或座标来确定它,并且座标系选择是任意;人们可以用任何定义好空间座标和个任意时间测量。在相对论中,时间和空间座标没有真正差别,犹如任何两个空间座标没有真正差别样。譬如可以选择族新座标,使得第个空间座标是旧和第二空间座标组合。例如,测量地球上点位置不用在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西里数,而是用在它东北和西北里数(1英里=1.609公里)。类似地,人们在相对论中可以用新时间座标,它是旧时间(以秒作单位)加上往北离开皮卡迪里距离(以光秒为单位)。

图2.3

个事件四座标作为在所谓时空四维空间中指定其位置手段经常是有助。对来说,摹想三维空间已经足够困难!然而很容易画出二维空间图,例如地球表面。(地球表面是两维,因为它上面位置可以用两个座标,例如纬度和经度来确定。)通常将使用二维图,向上增加方向是

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