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第六十七章 狄拉克奖章 超星空文明

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周晨在黑板上画了一个时空图,横坐标x轴代表的是三维空间的物理坐标,y轴代表时间轴。

他道:“一开始哥哥和弟弟都在地球上,所以他们都位于x轴上的一个点,假设就是这个p点,当哥哥乘坐飞船离开地球时,弟弟和地球都没有动,他们仅在时间轴上运动,所以可以过p点画一条平行于y轴的直线,取p'点是两兄弟相遇的点,那么pp'这条直线就是弟弟所经历的时间线(世界线)。”

见台下的众人若有所思,周晨接下去道:“而对于哥哥而言,他是先远离地球,然后又回到地球,所以他的时间线是一条由p点出发,向x轴(空间坐标)的正方向弯曲,最后又回到p'点的弧线!大家可以看到,弟弟经历的时间线是pp'这条直线,而哥哥经历的时间线则是pp'这条弧线,很多人可能会认为直线肯定要比弧线短,其实不然!”

“这就是我要回答的第一个问题,因为凡是涉及到时间的四维时空都是伪欧几里得几何,里面时间那一项的符号跟空间是相反的,所以涉及到时间的选项,前面应该要加一个负号,也就是说在这个图中pp'这条看起来更长的弧线实际上才是短程线,它比pp'这条直线要更短!”

“刚才那位学生问为什么要采用伪欧时空?这是因为我们要维持经典力学定义的速度、力、动量这些物理量在洛伦兹变换下的协变性,如果我们不采用伪欧时空,我们对它们的计算会变得无从下手。而且就人们的审美习惯来说,也肯定更喜欢对称的东西,比如闵氏空间(伪欧时空)这里的正交矩阵,就是十分完美的。”

胖男生恍然大悟地点了点头,不过他随即又问道:“我还有一个问题,由于哥哥是乘坐飞船离开地球,所以他相对地球是在高速运动,所以看起来年轻;但反过来,如果以哥哥为参考的话,又是地球在高速远离,是弟弟在做高速运动,那么为什么最后的结果却还是哥哥比较年轻呢?”

“这就要看目标人物有没有感受到真实的加速度了。”

周晨回答道:“如果感受到了加速度、惯性力,那么表明他在绝对运动,这是一个重要的判断时间走势的分界线!”

“谢谢周老师,我明白了!”胖男生一脸感激地道。

接下来教室安

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