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没有优先的方向

时间:2022-01-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:观察者们以不同的速度移动则表现为不同方向的世界线。相对论原理意味着这些直线的所有方向都是平等的:没有任何一个方向扮演优先的角色。当然,我们渴望让我们的世界线扮演优先角色,但如此一来,这一观点就变成主观的了。假使这没有被证实,则说明在时空中有一个优先的方向,我们就可以将这个方向认为是“时间”。
没有优先的方向_海滩上的爱因斯坦

一个不受相互作用的惯性观察者,在时空中画出的是一条直线,这就是说他没有改变过速度。要改变速度,他必须受到力的作用,而这种情况下,他就不再是惯性的了。这时他的世界线会转向:在时空中速度的改变表现为方向的改变,也就是一次旋转。

观察者们以不同的速度移动则表现为不同方向的世界线。这些直线间的角度表明了观察者们的相对速度(见图2)。

相对论原理意味着这些直线的所有方向都是平等的:没有任何一个方向扮演优先的角色。当然,我们渴望让我们的世界线扮演优先角色(当我们使用我们的世界时间时就是如此),但如此一来,这一观点就变成主观的了。它意味着宇宙中选择一个特殊的对象(在这种情况下就是我们自己)并宣布它处于“绝对静止”的状态,而其他物体则在运动中。这就与相对论原理直接相悖,因为每个物体都有同样的权利宣告自己处于静止状态,同时认为其他所有物体都处于运动中。这种不可能确定一个物体或物理系统为静止的情况说明了时空的一个特性,我们称之为各向同性(isotropie)。

时空的各向同性今天被认为是物理学最坚固的基础之一——物理学家们有时称之为洛伦兹协变性,因为它代表了时空中旋转的对称性,这一对称性与洛伦兹变换一致。由迈克耳孙和莫雷进行的实验(见第18页卡片“没有以太”)的结果可以看作最早的确认之一。假使这没有被证实,则说明在时空中有一个优先的方向,我们就可以将这个方向认为是“时间”。这一现象至少和“空间里存在着一个特别的方向”这样的观点一样奇怪!

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