四维时空英文解释翻译、四维时空的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 four dimensional space-time

分词翻译：

四的英语翻译：

four
【医】 quadri-; Quat; quattuor; tetra-

维的英语翻译：

dimension; maintain; preserve; thought; tie up
【化】 dimension

时空的英语翻译：

space-time
【化】 space-time

专业解析

四维时空 (sì wéi shí kōng) 是物理学，特别是相对论中的核心概念。从汉英词典角度看，其标准英译为"four-dimensional spacetime" 或"space-time continuum"。它并非简单地将三维空间与一维时间相加，而是将时间和空间视为一个不可分割的整体实体。

1. 核心定义与结构

概念：四维时空是一个统一的连续体，描述宇宙中所有事件发生的位置。它由三个空间维度（通常标记为长、宽、高，即 x, y, z）和一个时间维度（通常标记为 t）构成。
关键突破：这一概念源于爱因斯坦的狭义相对论（1905年）和广义相对论（1915年），彻底改变了牛顿力学中绝对空间和绝对时间的观念。在相对论中，空间距离和时间间隔的测量不再是绝对的，而是依赖于观察者的运动状态。
闵可夫斯基时空：数学家赫尔曼·闵可夫斯基为爱因斯坦的理论提供了优美的几何表述（1908年），将时空描绘成一个四维流形（闵可夫斯基时空）。在这个流形中，时空间隔（而非单独的空间距离或时间间隔）是绝对的。其度规通常表示为： $$ ds = -cdt + dx + dy + dz $$ 其中 (c) 是光速，负号体现了时间维度与空间维度的本质区别。

2. 物理意义与影响

统一性：任何物理事件都必须用四个坐标（x, y, z, t）来精确定位。物体的运动轨迹在这个四维空间中形成一条曲线（世界线）。
相对性原理的体现：狭义相对论的核心——光速不变原理和物理定律在所有惯性参考系中形式相同——要求时间和空间必须作为一个整体来考虑。不同运动状态的观察者对同一事件的空间间隔和时间间隔测量结果不同（尺缩效应、钟慢效应），但他们对四维时空间隔的测量结果是一致的。
引力几何化：在广义相对论中，物质和能量的存在会弯曲其周围的四维时空结构，引力被解释为物体在弯曲时空中沿测地线（四维时空中的“直线”）运动的自然结果。行星绕太阳运动、光线在引力场中弯曲等现象都是时空弯曲的体现。

3. 应用与验证

现代物理基石：四维时空概念是理解宇宙学（大爆炸理论、黑洞）、高能粒子物理、全球定位系统（GPS必须考虑相对论效应进行精确授时和定位）等现代科技的基础。
实验支持：无数实验，从粒子加速器中的粒子寿命延长到水星近日点的进动，再到引力波的直接探测，都强有力地证实了基于四维时空的相对论预言。

4. 汉英词典对照与延伸

“维” (wéi)：对应英文 "dimension"，指独立的方向或参数。
“时空” (shí kōng)：对应英文 "spacetime"，是 "space"（空间）和 "time"（时间）的合成词，强调其统一性。
相关术语：
- 世界线 (world line)：物体在四维时空中的运动轨迹。
- 光锥 (light cone)：四维时空中界定事件因果关系的结构。
- 时空曲率 (spacetime curvature)：广义相对论中描述引力场强度的几何量。

权威参考来源：

爱因斯坦，《论动体的电动力学》(1905) - 狭义相对论奠基论文： https://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ (原始文献)
闵可夫斯基，《空间与时间》(1908) - 四维时空几何表述： https://www.minkowskiinstitute.org/mip/MinkowskiFreemiumMIP.pdf (原始文献)
《斯坦福哲学百科全书》- "时空"词条： https://plato.stanford.edu/entries/spacetime/ (权威概念解析)
NASA《宇宙101：大爆炸理论》： https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/bb_cosmo.html (宇宙学应用实例)
APS Physics - 相对论主题： https://www.aps.org/programs/outreach/history/historicfigures/einstein.cfm (物理学会背景与影响介绍)

网络扩展解释

四维时空是物理学中描述宇宙结构的基础概念，结合了三维空间和一维时间，形成统一的时空连续体。以下是详细解释：

1.基本定义

四维时空由三个空间维度（长、宽、高）和一个时间维度组成，通常用坐标 $(x, y, z, t)$ 表示。爱因斯坦在相对论中提出，时空不可分割，时间与空间通过“此消彼长”的关系相互关联，例如高速运动或强引力场中，时间流逝和空间距离会发生变化。

2.时空的统一性

闵可夫斯基时空：四维时空的数学模型，由数学家闵可夫斯基提出，也被称为“(3+1)维时空”。
相对论基础：在相对论中，时空被视为动态的整体，物质和能量的分布会弯曲时空结构，进而影响物体的运动（如引力效应）。

3.与四维空间的区别

四维空间：纯数学概念，指四个空间维度，与时间无关，人类无法直接感知。
四维时空：物理学术语，强调时间作为第四维度与空间的结合，是现实世界的真实结构。

4.人类感知的局限性

人类作为三维空间生物，只能通过时间流动间接体验第四维。类比蚂蚁难以理解三维物体的消失（如食物被拿起），人类同样难以直观想象四维时空的全貌。

5.科学意义

四维时空是研究宇宙演化、粒子运动等的基础框架。例如，天文学中星系的分布、物理学中高速粒子的行为均需通过四维时空模型分析。

如需进一步了解数学表述或相对论中的具体应用，中的公式推导及案例。