物理四维时空

物理四维时空

人气:337 ℃/2023-04-19 03:35:06

四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少我们还无法感知,就如人将蚂蚁面前的一块食物拿起来,蚂蚁只当它凭空消失。今天小编要与大家分享的是:物理意义上的四维时空,具体内容如下,欢迎参考阅读!

在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义。

四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子,一把尺子在三维空间里不含时间转动,其长度不变,但旋转它时,它的各坐标值均发生了变化,且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标,它与空间坐标是有联系的,也就是说时空是统一的,不可分割的整体,它们是一种”此消彼长”的关系。

四维时空不仅限于此,由质能关系知,质量和能量实际是一回事,质量或能量并不是独立的,而是与运动状态相关的,比如速度越大,质量越大。在四维时空里,质量或能量实际是四维动量的第四维分量,动量是描述物质运动的量,因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里,动量和能量实现了统一,称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度,四维加速度,四维力,电磁场方程组的四维形式等。

值得一提的是,电磁场方程组的四维形式更加完美,完全统一了电和磁,电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多,这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性,我们不能对它妄加怀疑。

在狭义相对论中,时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空,能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到,时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。

四维时空表示运动物体存在的物理空间,更详尽的表述如下,其对应相空间达到十八维:

前三维是位置,存在于空间中;

第四维是速率,存在于时间中;

第五六维是速率指向,存在于速度时间方向中;

第七八维是状态指向,存在于自身形状对应的空间方向中;

第九维是状态转角,存在于自身形状对应的滚动中;

第十维是自旋速率,存在于滚动时间中;

第十一二维是自旋赤道轴指向,存在于滚动速度时间方向中;

第十三维是自旋赤道轴指向漂移速率,存在于滚动变化加速率时间方向中;

第十四五维是自旋赤道轴指向漂移速度赤道平面映射方向,存在于滚动变化加速度时间方向中;

第十六维是加速率或受力强度,

第十七八维是加速度或受力方向,

参考资料:《现代物理学》

对联的四维

2009年6月上半月的《民间对联故事》载文谈对联的四维空间。说:

对联为什么要提出几何学的“四维空间”,因为任何物质都同时存在于空间和时间中。这对于“相对论”有着重要的广泛传播作用,也是确定任何事物的四个坐标。直线、平面、长宽高是普通空间三维坐标,再加上时间这一坐标,便构成整体。对联的四维空间这四个坐标,它象征着物体、物态、物艺、物史。如:

墙上芦苇,头重脚轻根底浅; 山间竹笋,嘴尖皮厚腹中空。

苍蝇也许分香臭, 老鼠何曾论富贫。

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