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四维空间中的时间是矢量吗?

 道乃智能 2017-09-24

这问题,首先,时间不是矢量。

错误的说法是把”四维空间定义为三维空间+时间轴”,而”三维空间+时间维”是另一种说法。

前者也并非是什么四维时空,而且本身四维时空是个伪概念。

很简单“时间只是因为粒子运动、宇宙膨胀而出现的概念,为什么它就能成为第四维”另外,时空和四维空间的概念是有区别的,这块我写在了最后一段将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间( Minkowski space)这个概念的误解,而为什么这个误解这么广泛呢?很简单,无数科幻小说甚至于科普读物刻意去硬生生地套用了这么一个东西,造成广泛的读者影响。其中这个里面涉及到了一组四维矢量场,也就是:

四维矢量依据它们(闵可夫斯基)内积的正负号来区分。可分类如下:

  • 是类时(timelike),
  • 是类空(spacelike),
  • 是零(null)或称类光(lightlike),
然而,

关于零矢量一个有用的结果:“若两个零矢量、正交(即:零内积值),则它们必定是呈比例关系(为常数)。”

以上的零基底部的时间方向选定,以及类时向量的概念,让很多人误以为“空间和时间组成了另一个空间”,而实际上上面只是描述了时间和空间的协同作用罢了。这便是前面那个说法的来源。那么后面那个说法,也就是“时间维”是哪样呢?实际上时间维是一种替代说法,并不是说第四个维度是时间,和前面那种说法并非一回事,第四维在主流的说法中具有连续性,著名的数学模型克莱因瓶,第四维穿过三位这个本质多面体,但四维空间的本质还是空间。而为什么这一维会定义为时间维度呢,是因为某一派观点认为广延的“时间”具有空间性,故而出现的一种替代说法,你要将它叫什么其实都可以,它是一个统一,确定的定义概念下产生的依据不同学派自主概念的命名法。有些童鞋有点纠结于“时空”这个说法,我先说,没有四维时空这种说法还有另一个理由,也就是时空在近代物理学中的概念本来就是四维的,所以不会冒出五维时空,也不存在时空前面特别说明为四维。近代物理学某一派认为,时间空间相互且可变,且其变量互相存于其中,而他们在特定条件下所对应的这一个广域叫做时空(最早的人确实将时空等同于空间加时间轴,现在更多在避开这种本初定义),时空可能收到物质和能量的影响发生扭曲或者凹陷,且其最小单位是普朗克时间和普朗克长度,。。这是这个概念的由来,但是很多人把时空和四维空间混用,这两者有相关性,但不能混用。

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