物理四維時空
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至于高維真實空間,至少我們還無法感知,就如人將螞蟻面前的一塊食物拿起來,螞蟻只當它憑空消失。今天學習啦小編要與大家分享的是:物理意義上的四維時空,具體內容如下,歡迎參考閱讀!
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至于高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種”此消彼長”的關系。
四維時空不僅限于此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)并不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。
值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯系。在今后論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
四維時空表示運動物體存在的物理空間,更詳盡的表述如下,其對應相空間達到十八維:
前三維是位置,存在于空間中;
第四維是速率,存在于時間中;
第五六維是速率指向,存在于(速度)時間方向中;
第七八維是狀態指向,存在于自身形狀對應的空間方向中;
第九維是狀態轉角,存在于自身形狀對應的滾動中;
第十維是自旋速率,存在于滾動時間中;
第十一二維是自旋赤道軸指向,存在于滾動(速度)時間方向中;
第十三維是自旋赤道軸指向漂移速率,存在于滾動變化(加速率)時間方向中;
第十四五維是自旋赤道軸指向漂移速度赤道平面映射方向,存在于滾動變化(加速度)時間方向中;
第十六維是加速率(或受力強度),
第十七八維是加速度(或受力)方向,
參考資料:《現代物理學》
對聯的四維
2009年6月上半月的《民間對聯故事》載文談對聯的四維空間。說:
對聯為什么要提出幾何學的“四維空間”,因為任何物質都同時存在于空間和時間中。這對于“相對論”有著重要的廣泛傳播作用,也是確定任何事物的四個坐標。直線、平面、長寬高是普通空間三維坐標,再加上時間這一坐標,便構成整體。對聯的四維空間這四個坐標,它象征著物體、物態、物藝、物史。如:
墻上蘆葦,頭重腳輕根底淺; 山間竹筍,嘴尖皮厚腹中空。
蒼蠅也許分香臭, 老鼠何曾論富貧。