
【化】 homogeneity of space-time; uniformity of space-time
時空均勻性(Spatiotemporal Homogeneity)是物理學與宇宙學中的核心概念,指宇宙在時間和空間維度上具有均勻、對稱的特性。以下從漢英詞典角度分層解析:
合并釋義:時空均勻性表示宇宙在大尺度上,不同地點、不同時刻的物理規律(如引力常數、光速)保持不變。
時空均勻性是現代宇宙學基石之一,體現為:
提出時空幾何與物質分布的關系,隱含均勻性假設。
明确要求空間均勻性與各向同性(如Peacock, Cosmological Physics, 1999)。
$$ left(frac{dot{a}}{a}right) = frac{8pi Grho}{3} - frac{k c}{a} $$
其中 (a) 為尺度因子,(k) 為曲率參數。
權威來源:
- 愛因斯坦場方程推導(arXiv:gr-qc/0103045)
- 宇宙學原理綜述(《Reviews of Modern Physics》vol. 61, 1989)
時空均勻性是物理學中的重要概念,特指時間和空間在特定條件下的對稱性質,與守恒定律密切相關。以下是分點解釋:
1. 時間均勻性(時間平移對稱性) 若物理規律在不同時間點保持一緻,表現為拉格朗日量或哈密頓量不顯含時間參數。例如,今天和一百年後做自由落體實驗,結果完全相同。這種對稱性導緻能量守恒定律,因為系統能量不隨時間變化。
2. 空間均勻性(空間平移對稱性) 指物理規律在空間任意位置保持相同。例如在北京和紐約進行同一力學實驗,結果一緻。這種特性對應動量守恒定律,表現為系統總動量不隨位置改變而改變。
3. 物理意義與應用場景
4. 與詞語本義的關聯 從語言學角度,"均勻"指分布數量相同或時間間隔相等(如鐘擺節奏均勻),物理學概念延伸了這種均勻性到時空平移對稱性。
核心公式
根據諾特定理:
$$
text{時間平移對稱性} Rightarrow frac{dE}{dt}=0
text{空間平移對稱性} Rightarrow frac{dvec{p}}{dt}=0
$$
其中$E$為能量,$vec{p}$為動量。
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