带你简单了解狭义相对论!


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带你简单了解狭义相对论!


咱们接下来讨论一下时间光锥都告诉了我们哪些东西 。
先上图 , 看下面这个三维时空光锥图:

三维时空光锥
这个时空光锥图告诉我们以下几点:
1、这个光锥图是一个三维时空图 , 包含两个空间维度和一个时间维度组成;
2、在这张图中的空间是均匀平滑的 , 这是狭义相对论的一个瑕疵:没有考虑引力;
3、任何一个事件(包含位置、时间的光脉冲)形成的光锥图形全等 , 这意味着光速不变原理 。 在这里您需要展开联想 , 想一想为什么光速不变情况下 , 所有事件形成的光锥图形全等;
4、二维空间是三维时空在二维空间中的投影;
5、通过光锥顶点(现在事件)经过光锥表面的线的斜率等于光速、通过光锥顶点落在光锥内部线的斜率低于光速、通过光锥顶点处在光锥外部的线的斜率高于光速(参考二维时间距离坐标系 , 斜率等于速度);
【带你简单了解狭义相对论!】6、在这个三维时空图中 , 如果事件1相对系统静止 , 事件2相对事件1在时空中运动 , 由于相对于事件1形成的时空光锥图全等 , 则必然存在尺缩钟慢现象 。 参考初中几何学过的全等三角形的性质 , 使用二维时空坐标系(位置、时间)坐标系更容易作图和便于理解 , 斜率的物理意义就是速度 , 由于相对事件1光速不变 , 所以对于在事件1看事件2其实是事件在事件1坐标系中的投影 , 这个投影的长度(时间)比实际长度(时间)要小 。
喘口气 , 把上面的描述消化一下 。
现在我们把三维时空图拓展到四维时空图 , 没法画出来 , 只能凭空想象 。 反正我不行 , 你行你来啊 。


这是一个电脑软件生成的四维时空切片 , 是通过追踪光锥内不同的点从各自创建点开始所产生的球形波 。 球形光波:绿色的波线是追踪光锥内不同的点从各自创建点开始所产生的 , 蓝色区域则代表球形波的时间变化 , 红色是透视法绘出的三维时空坐标系 。

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