狹義相對論中的四維空間解析

我們具有三個(gè)空間維度，可以將其標記為X,Y和Z?？臻g中的每個(gè)點(diǎn)都可以用這三個(gè)坐標來(lái)描述。然而，這三個(gè)特定方向并沒(méi)有什么特別之處，并且我們可以通過(guò)旋轉軸輕松地創(chuàng )建新的坐標系?，F在這三個(gè)新軸的坐標可以描述空間中的每個(gè)點(diǎn)。

時(shí)間也是一個(gè)維度，因此，我們現在總共有四個(gè)軸，但是在這里我們只顯示三個(gè)空間維度中的兩個(gè)維度以及時(shí)間軸。

時(shí)空中的每個(gè)點(diǎn)都可以用坐標來(lái)描述。沿三個(gè)空間坐標，以及沿時(shí)間軸的坐標，當物體沿時(shí)間軸移動(dòng)時(shí)，它不在空間中移動(dòng)，但它以光速穿越時(shí)空。和以前一樣，這些特定的方向沒(méi)什么特別的，并且我們可以通過(guò)旋轉軸輕松地創(chuàng )建新的坐標系。但是，時(shí)間軸與三個(gè)空間軸的旋轉方式不同。

根據愛(ài)因斯坦的相對論，所有觀(guān)察者都可以相信他們靜止不動(dòng)，并且是宇宙的其余部分

在他們周?chē)苿?dòng)，這意味著(zhù)當觀(guān)察者穿越時(shí)空時(shí)，他們對時(shí)空軸的軸的看法以這樣一種方式旋轉：他們只沿時(shí)間軸移動(dòng)。但從他們的角度來(lái)看，時(shí)間軸在三個(gè)空間維度上仍然與三個(gè)軸成90度，旋轉的是其他人的時(shí)間和空間軸。

因此，不同的觀(guān)察者會(huì )在不同時(shí)間和距離上存在分歧。在傳統的三維空間中，所有觀(guān)察者都可以就點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的距離達成一致，用公式D2=X2＋Y2＋Z2,D=Distance表示。無(wú)論三個(gè)空間軸如何旋轉，距離方程總是給出相同的答案。

在相對論中，這不再是正確的。但是所有觀(guān)察者都會(huì )同意的是一個(gè)新參數，由以下等式描述，稱(chēng)為“時(shí)空間隔”。在相對論中，不同的觀(guān)察者將點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的空間距離持不同意見(jiàn)。

不同的觀(guān)察者也會(huì )不同意發(fā)生在A(yíng)點(diǎn)的時(shí)間之間的時(shí)間，以及發(fā)生在B點(diǎn)的事件，但他們會(huì )同意這個(gè)稱(chēng)為時(shí)空間隔的參數，即使時(shí)間和空間軸旋轉，它也保持恒定。光總是沿著(zhù)時(shí)空間隔恰好為零的路徑傳播，沿路徑的每?jì)蓚€(gè)點(diǎn)之間，這意味著(zhù)所有觀(guān)察者將始終同意光速。無(wú)論軸如何旋轉，光速始終是相同的。