
【化】 space-time continuum
space-time
【化】 space-time
continuum
時空連續統(Spacetime Continuum)是物理學中描述宇宙基本結構的關鍵概念,特指将三維空間和一維時間融合為一個不可分割的四維連續整體。以下是基于學術權威來源的詳細解釋:
漢英對照釋義
來源:斯坦福哲學百科全書(Stanford Encyclopedia of Philosophy)
闵可夫斯基時空表述
愛因斯坦的數學老師赫爾曼·闵可夫斯基首次提出時空的幾何模型,其線元公式為:
$$ ds = -cdt + dx + dy + dz $$
其中 (c) 為光速,該公式揭示了時間與空間的對稱性破缺(時間項符號為負)。
來源:《物理評論》期刊(Physical Review)
引力幾何化
物質和能量的分布導緻時空彎曲,引力被重新解釋為物體沿彎曲時空測地線運動的幾何效應。例如,GPS衛星需根據廣義相對論修正時空曲率引起的時鐘誤差。
來源:美國國家航空航天局(NASA)
光錐結構與因果性
時空中的每個事件對應一個光錐,其邊界(45度斜線)表示光速傳播路徑。錐内區域為因果關聯的可能事件集,錐外事件無法影響或被影響,保障了物理規律的因果律。
來源:《自然》雜志物理學綜述
綜合來源:諾貝爾獎官網(愛因斯坦1921年獲獎工作)
《中國大百科全書·物理學卷》定義:
“時空連續統是相對論的核心框架,其度規張量 (g{mu u}) 滿足愛因斯坦場方程 (G{mu u} = frac{8pi G}{c} T_{mu u}),揭示了物質-能量與時空幾何的相互決定關系。”
來源:中國大百科全書數據庫
時空連續統(Space-Time Continuum)是物理學中的核心概念,主要用于描述空間和時間的統一性。以下是其詳細解釋:
時空連續統是四維數學模型,将三維空間(長、寬、高)與一維時間合并為一個統一框架。這一概念強調時空的不可分割性,即任何事件的發生都需通過四個坐标(三個空間坐标+一個時間坐标)定位。
相對論的基石
愛因斯坦在廣義相對論中提出,時空并非獨立存在,而是因物質和能量分布發生彎曲,引力本質上是時空彎曲的表現。
公式示例:愛因斯坦場方程簡化為
$$
G{mu
u} = 8pi T{mu
u}
$$
其中 ( G{mu
u} ) 描述時空彎曲,( T{mu
u} ) 表示物質能量分布。
光速的作用
時間與空間通過光速統一:事件的影響需經過時間傳遞,例如太陽光需8分鐘到達地球,體現了時空的關聯性。
時空連續統是物理學對宇宙本質的抽象描述,通過相對論将時間與空間統一為動态實體,其彎曲與演化主導了引力現象和宇宙大尺度結構。如需更深入探讨,可參考廣義相對論文獻或權威百科(如、2、7來源)。
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