
【化】 proper time
be indigenous to; inhere
【電】 natural
days; hour; occasionally; opportunity; seanson; time
【醫】 chron-; chrono-
在漢英詞典視角下,“固有時”(英文:Proper Time)是一個源于相對論物理學的核心概念,指一個物體在其自身參考系中經曆的時間。它是四維時空中的不變量,與觀測者的運動狀态無關,具有明确的物理意義和數學定義。
基本定義
固有時是物體沿其世界線(時空軌迹)運動時,由該物體自身攜帶的時鐘所記錄的時間。在狹義相對論中,它表示兩個事件之間最短的時間間隔;在廣義相對論中,它還受引力場影響。
與坐标時的區别
坐标時(Coordinate Time)是觀測者在特定參考系中測量的時間,而固有時是物體本身的“真實時間”。例如,高速運動的粒子衰變壽命由其固有時決定,而地面實驗室測量到的壽命(坐标時)更長(時間膨脹效應)。
狹義相對論公式
在闵可夫斯基時空中,固有時 ( tau ) 的微分形式為: $$ dtau = sqrt{dt - frac{dx}{c}} $$ 其中 ( dt ) 為坐标時微分,( dx ) 為空間位移,( c ) 為光速。
廣義相對論擴展
在引力場中,固有時需引入度規張量 ( g{mu u} ): $$ dtau = sqrt{-g{mu u} dx^{mu} dx^{ u}} $$ 這反映了時空彎曲對時間流逝的影響(如GPS衛星需修正引力時間膨脹)。
粒子物理學
實驗測量高速粒子的平均壽命需通過固有時計算,如μ子衰變研究(來源:CERN 科普文檔)。
宇宙學與導航系統
全球定位系統(GPS)必須根據衛星與地表的重力勢差及相對速度,修正固有時與坐标時的偏差(來源:NASA 相對論應用指南)。
斯坦福哲學百科
詳述固有時的哲學與物理定義。
愛因斯坦原始論文
Zur Elektrodynamik bewegter Körper (1905)
狹義相對論中固有時的理論基礎。
中國大百科全書
中文權威定義及相對論背景闡釋。
中文 | 英文 | 定義場景 |
---|---|---|
固有時 | Proper Time | 物體自身參考系的時間 |
坐标時 | Coordinate Time | 特定觀測參考系的時間 |
世界線 | World Line | 物體在時空中的運動軌迹 |
時間膨脹 | Time Dilation | 相對運動導緻的固有時差異現象 |
固有時是理解相對論時空觀的核心概念,其不變性揭示了時間與運動、引力的本質聯繫。如需深入技術細節,建議參考廣義相對論經典教材如《引力》(Misner, Thorne & Wheeler)。
“固有時”(Proper Time)是相對論中的重要概念,指一個物理系統在其自身靜止參考系中測得的時間。以下是詳細解釋:
測量方式
固有時由與系統相對靜止的時鐘直接測量,例如高速粒子的壽命在其實驗室靜止系中的測量值。當系統由多個實體組成時,固有時通常定義為質心系下的時間。
與坐标時的區别
坐标時是不同地點時鐘記錄的時間差值,而固有時是同一地點事件的時間間隔。例如,粒子衰變的持續時間在自身參考系中是固有時,而其他參考系觀測時會因運動産生時間膨脹。
最短時間性
根據狹義相對論,固有時是所有參考系中測得時間最短的。其他運動參考系的時間(坐标時)會因洛倫茲因子 $gamma = frac{1}{sqrt{1-v/c}}$ 而延長,即滿足公式:
$$
Delta t = gamma Delta tau
$$
其中 $Delta tau$ 為固有時,$Delta t$ 為運動參考系的時間。
客觀性與相對性
固有時是系統自身的“内在屬性”,具有唯一性,但不同參考系對同一事件的觀測結果不同,體現了相對性原理。
“固有”一詞強調事物内在的、本質的屬性(如),而“固有時”特指物理系統自身時間屬性的客觀量度。
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