第5章(2 / 3)

发生在指定空间的一点以及指定时间的一点的某件事。)这个意思已显示在图上。这是时空图的一个例子。利用这个步骤,作相互运动的观察者对同一事件可赋予不同的时间和位置。没有一个特别的观察者的测量比任何其他人更正确,但所有这些测量都是相关的。只要一个观察者知道其他人的相对速度,他就能准确算出其他人该赋予同一事件的时间和位置。

现在我们正是用这种方法来准确地测量距离,因为我们可以比测量长度更为准确地测量时间。实际上,米是被定义为光在以铂原子钟测量的秒内走过的距离(取这个特别的数字的原因是,因为它对应于历史上的米的定义——按照保存在巴黎的特定铂棒上的两个刻度之间的距离)。同样,我们可以用叫做光秒的更方便更新的长度单位,这就是简单地定义为光在一秒走过的距离。现在,我们在相对论中按照时间和光速来定义距离,这样每个观察者都自动地测量出同样的光速(按照定义为每0.000000003335640952秒之1米)。没有必要引入以太的观念,正如麦克尔逊——莫雷实验显示的那样,以太的存在是无论如何检测不到的。然而,相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的观念。我们必须接受的观念是:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在一起形成所谓的时空的客体。

我们通常的经验是可以用三个数或座标去描述空间中的一点的位置。譬如,人们可以说屋子里的一点是离开一堵墙7英尺(1英尺=米),离开另一堵墙3英尺(1英尺=米),并且比地面高5英尺(1英尺=米)。人们也可以用一定的纬度、经度和海拔来指定该点。人们可以自由地选用任何三个合适的坐标,虽然它们只在有限的范围内有效。人们不是按照在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西多少英里(1英里=公里)以及高于海平面多少英尺(1英尺=米)来指明月亮的位置,而是用离开太阳、离开行星轨道面的距离以及月亮与太阳的连线和太阳与临近的一个恒星——例如α-半人马座——连线之夹角来描述之。甚至这些座标对于描写太阳在我们星系中的位置,或我们星系在局部星系群中的位置也没有太多用处。事实上,人们可以用一族互相交迭的坐标碎片来描写整个宇宙。在每一碎片中,人们可用不同的三个座标的集合来指明点的位置。

图离开太阳的距离(以1012英里,1英里=公里,为单位)

一个事件是发生于特定时刻和空间中特定的一点的某种东西。这样,人们可以用四个数或座标来确定它,并且座标系的选择是任意的;人们可以用任何定义好的空间座标和一个任意的时间测量。在相对论中,时间和空间座标没有真正的差别,犹如任何两个空间座标没有真正的差别一样。譬如可以选择一族新的座标,使得第一个空间座标是旧的第一和第二空间座标的组合。例如,测量地球上一点位置不用在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西的里数,而是用在它的东北和西北的里数(1英里=公里)。类似地,人们在相对论中可以用新的时间座标,它是旧的时间

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