
【化】 proper time
be indigenous to; inhere
【电】 natural
days; hour; occasionally; opportunity; seanson; time
【医】 chron-; chrono-
在汉英词典视角下,“固有时”(英文:Proper Time)是一个源于相对论物理学的核心概念,指一个物体在其自身参考系中经历的时间。它是四维时空中的不变量,与观测者的运动状态无关,具有明确的物理意义和数学定义。
基本定义
固有时是物体沿其世界线(时空轨迹)运动时,由该物体自身携带的时钟所记录的时间。在狭义相对论中,它表示两个事件之间最短的时间间隔;在广义相对论中,它还受引力场影响。
与坐标时的区别
坐标时(Coordinate Time)是观测者在特定参考系中测量的时间,而固有时是物体本身的“真实时间”。例如,高速运动的粒子衰变寿命由其固有时决定,而地面实验室测量到的寿命(坐标时)更长(时间膨胀效应)。
狭义相对论公式
在闵可夫斯基时空中,固有时 ( tau ) 的微分形式为: $$ dtau = sqrt{dt - frac{dx}{c}} $$ 其中 ( dt ) 为坐标时微分,( dx ) 为空间位移,( c ) 为光速。
广义相对论扩展
在引力场中,固有时需引入度规张量 ( g{mu u} ): $$ dtau = sqrt{-g{mu u} dx^{mu} dx^{ u}} $$ 这反映了时空弯曲对时间流逝的影响(如GPS卫星需修正引力时间膨胀)。
粒子物理学
实验测量高速粒子的平均寿命需通过固有时计算,如μ子衰变研究(来源:CERN 科普文档)。
宇宙学与导航系统
全球定位系统(GPS)必须根据卫星与地表的重力势差及相对速度,修正固有时与坐标时的偏差(来源:NASA 相对论应用指南)。
斯坦福哲学百科
详述固有时的哲学与物理定义。
爱因斯坦原始论文
Zur Elektrodynamik bewegter Körper (1905)
狭义相对论中固有时的理论基础。
中国大百科全书
中文权威定义及相对论背景阐释。
中文 | 英文 | 定义场景 |
---|---|---|
固有时 | Proper Time | 物体自身参考系的时间 |
坐标时 | Coordinate Time | 特定观测参考系的时间 |
世界线 | World Line | 物体在时空中的运动轨迹 |
时间膨胀 | Time Dilation | 相对运动导致的固有时差异现象 |
固有时是理解相对论时空观的核心概念,其不变性揭示了时间与运动、引力的本质联系。如需深入技术细节,建议参考广义相对论经典教材如《引力》(Misner, Thorne & Wheeler)。
“固有时”(Proper Time)是相对论中的重要概念,指一个物理系统在其自身静止参考系中测得的时间。以下是详细解释:
测量方式
固有时由与系统相对静止的时钟直接测量,例如高速粒子的寿命在其实验室静止系中的测量值。当系统由多个实体组成时,固有时通常定义为质心系下的时间。
与坐标时的区别
坐标时是不同地点时钟记录的时间差值,而固有时是同一地点事件的时间间隔。例如,粒子衰变的持续时间在自身参考系中是固有时,而其他参考系观测时会因运动产生时间膨胀。
最短时间性
根据狭义相对论,固有时是所有参考系中测得时间最短的。其他运动参考系的时间(坐标时)会因洛伦兹因子 $gamma = frac{1}{sqrt{1-v/c}}$ 而延长,即满足公式:
$$
Delta t = gamma Delta tau
$$
其中 $Delta tau$ 为固有时,$Delta t$ 为运动参考系的时间。
客观性与相对性
固有时是系统自身的“内在属性”,具有唯一性,但不同参考系对同一事件的观测结果不同,体现了相对性原理。
“固有”一词强调事物内在的、本质的属性(如),而“固有时”特指物理系统自身时间属性的客观量度。
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