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深空探索

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速

星海漫游2022-03-22深空探索615
看到这个题目你可能会嗤之以鼻:博尔特百米速度也就9.58秒,你告诉我光速?别着急反驳。你所说的速度指的是空间里的速度,没有包含时间上的速度。我强调的是“时空里的速度”,而不是“空间里的速度”,两者有本

看到这个题目你可能会嗤之以鼻:博尔特百米速度也就9.58秒,你告诉我光速

别着急反驳。你所说的速度指的是空间里的速度,没有包含时间上的速度。我强调的是“时空里的速度”,而不是“空间里的速度”,两者有本质的区别。

理解不了是因为你在用欧氏眼光看闵氏问题。

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


4维时空不是欧氏空间是闵氏空间时空距离为;

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


这就说明一个问题,闵氏空间的球实际上是欧氏空间的双曲面。

“任何物体在时空中的运动速度等于它在空间中的运动速度和它在时间中运动速度的矢量和。这个矢量和对任何物体而言都是光速。”说的是闵氏空间的4-速度,其定义是,粒子在4维时空中留下的轨迹(世界线)的指向未来的单位切向量。

它和我们平时说的3-速度的关系是:

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


怕有人看不懂还是写清楚点:

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


容易验证 ,

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


这里我们用了自然单位制 c=1,也就是说

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。 但是请注意,这里的“内积”和“长度”都是闵氏空间的概念,不是欧氏空间的概念,长度等于1的向量的末端轨迹不是单位球面,而是一个双叶双曲面!

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


所以不要认为时间分量小,空间分量就大,相反,时间分量大,空间分量也大,但时间分量总是比空间分量大,且最小都是1。

对于光速运动的粒子而言,4-速度不存在,因为,它们的切向量长度为0,从而不可能归一化。

宇宙万物在四维时空的运动速度都是光速,包括你我的速度都是光速


至于现实意义很简单,通过闵氏几何研究相对论,赋予了复杂的变换公式一个清晰的几何图像,所以我认为没有必要和任何不懂闵氏几何的人讨论狭义相对论,而任何懂得闵氏几何的人绝对不会质疑相对论,而是感慨“难道不就该是这样吗?”这样就避免了物理学家消耗过多的脑细胞,让物理学教学研究更轻松,最终延长了物理学家的科研寿命


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