愛因斯坦傳 P 14
愛因斯坦傳
作者：布老虎
第14，共48。
像E和F所表示的這樣的事件，它們的連線EF與時間軸所成的角度小於90°。這兩個事件之間的時空間隔稱為類時間隔，因為我們總可以找到一個運動坐標系，它相對於原來坐標系運動的速度恰好使得這兩個事件處在新的時間軸上，使它們在新坐標系中空間間隔縮短為零。例如，我們乘車參加一個城市上午舉行的遊行，下午驅車到另一個城市看長跑比賽，就地球這個坐標系而言，遊行和長跑比賽是在不同地點不同時間發生的兩個事件。但如果我們把坐標系換成汽車上的坐標系，則上述兩個事件實際上可看作發生在同一地點，空間間隔為零了。
像C和D這樣的事件，連線CD與時間軸之間的角度大於90°。這種情況下，我們不能從第一個事件到達第二個事件，除非我們運動得比光速還快。例如光從水星運動到冥王星大約需要 5小時多，我們不可能在水星上出席一點鐘的舞會而在同一天的四點鐘到冥王星上看電影。但是，我們總可以選擇一個適當的旅行速度，把這兩個事件的時間差縮短為零，使它們在我們所選擇的時空坐標系中是同時發生的。
這種成對事件的時空間隔稱為類空間隔，因為通過適當方式的運動，我們可以把時間差縮短為零。
從閔可夫斯基圖來看，時空連續統光錐分成三部分：「現在」、「過去」、「將來」。所有處在光錐上部的事件 t＞0，都是未來的事件，因為不論我們怎麼運動，在看到它們之前都要經過一定的時間。
我們可以影響未來的事件，但不受它們的影響。同樣，所有位於光錐下部的事件 t＞ 0，都是過去的事件，因為我們無論運動得多快也不能看到它們。這些過去的事件能夠影響我們，但我們不能影響它們。在光錐上部和下部之間，是稱之為「現在」的部分。
其中所包括的事件，或者在我們看來是同時的，或者可以使其是同時的，只要我們從一個運動速度比光速小的參照系去觀察它們。
現在再來看四維坐標系。假定我們在時刻 t=0從空間坐標的原點X=0， y=0，和 z=0送出一個光信號。在時刻 t時，這個光信號達到某個位置，其空間坐標是x、y和z，根據畢達哥拉斯定理，它到坐標原點的距離是：222x + y + z因為光永遠以速度c傳播，所以這一距離必須等於ct，故可寫成：222x + y +z = ct即22+z 2x2+ y -(ct) = 02222x + y +z +(ict) = 0或此式左邊是四維空間的畢達哥拉斯平方和。在相對於原來坐標系運動的另一個坐標系中，也會有：′2′2′22x + y + z +(ict) +0所以這四個平方之和在四維坐標系的轉動下是不變的。
利用洛倫茲變換可以證明，這對於四維空間中代表兩個事件的任意兩點的空間時間間隔都是正確的。因此，兩個事件不論從哪個參照系去觀察，表達式2222x + y +z + (ict) 都是不變數。它們的三維空間間隔和一維時間間隔可以改變，但由上式所決定的四維間隔則總是保持不變。因此，閔可夫斯基使用 ict作為第四個坐標後，就可以把所有的物理事件都看成是發生在四維的時空世界裡，從而達到了空間和時間的統一。
閔可夫斯基的工作對於促進人們充分認識狹義相對論的意義和推動狹義相對論的傳播，起到了重要的作用，它後來還成為通向廣義相對論的一個必不可少的步驟。
迎接挑戰愛因斯坦創立的狹義相對論對經典物理理論和人們的傳統觀念產生了巨大的衝擊，不要說一般人，就是物理學家們也大多表示懷疑不理解，甚至反對。就連對相對論的創立作出過貢獻的洛倫茲和彭加勒等人也對愛因斯坦的思想不理解。洛倫茲一直到生命的終結也不肯放棄以太的概念，彭加勒則說愛因斯坦「所走的道路之中大多數是死衚衕」。
就在愛因斯坦提出狹義相對論不久，德國著名實驗物理學家考夫曼寫了一篇論文，說他對高速電子所做的實驗，得到的結果和相對論有矛盾。這對愛因斯坦無疑是個挑戰。物理學界都在等待愛因斯坦對考夫曼的論文作出答覆。可是愛因斯坦對自己的理論像孩子一樣自信，他相信相對論是偉大的自然規律的寫照，如果相對論的公式和考夫曼的實驗發生了衝突，那末錯誤肯定不在相對論一邊。
他沒有理會考夫曼的挑戰。
而最後事實說明，考夫曼的實驗裝置有毛病。
也有人提出了一個「雙生子佯謬」的問題。這個問題是這樣的；假設兩個完全一樣的雙生子生下來以後，在一定的年齡時，將雙生子中的一個比如說 A以高速送往宇宙空間，這樣相對論效應便會顯而易見。由於年齡的增大是一有賴于時間的過程，那末留在地球上的雙生子 B很快就會發現時間流逝對於A來說會變慢，也就是說，雙生子A會比雙生子B年輕。然而從雙生子 A來說，他知道一切運動都是相對的，因此，他認為處于運動的是雙生子B，這樣按照相對論，雙生子B會更年輕一些。
要明確確定到底哪一個雙生子更年輕，一個方法就是讓雙生子 A乘着高速宇宙飛船飛回地球，來進行比較。人們問到愛因斯坦，究竟哪一個雙生子更年輕？愛因斯坦稍加思索之後，回答說，雙生子A當然會年輕一些。
問題在於兩位雙生子的經歷是不同的，這從閔可夫斯基圖可以明顯地看出來，因此當他們重聚時，年齡會有區別。當然，徹底解決這一問題，還要依靠愛因斯坦後來創立的廣義相對論。
像C和D這樣的事件，連線CD與時間軸之間的角度大於90°。這種情況下，我們不能從第一個事件到達第二個事件，除非我們運動得比光速還快。例如光從水星運動到冥王星大約需要 5小時多，我們不可能在水星上出席一點鐘的舞會而在同一天的四點鐘到冥王星上看電影。但是，我們總可以選擇一個適當的旅行速度，把這兩個事件的時間差縮短為零，使它們在我們所選擇的時空坐標系中是同時發生的。
這種成對事件的時空間隔稱為類空間隔，因為通過適當方式的運動，我們可以把時間差縮短為零。
從閔可夫斯基圖來看，時空連續統光錐分成三部分：「現在」、「過去」、「將來」。所有處在光錐上部的事件 t＞0，都是未來的事件，因為不論我們怎麼運動，在看到它們之前都要經過一定的時間。
其中所包括的事件，或者在我們看來是同時的，或者可以使其是同時的，只要我們從一個運動速度比光速小的參照系去觀察它們。
現在再來看四維坐標系。假定我們在時刻 t=0從空間坐標的原點X=0， y=0，和 z=0送出一個光信號。在時刻 t時，這個光信號達到某個位置，其空間坐標是x、y和z，根據畢達哥拉斯定理，它到坐標原點的距離是：222x + y + z因為光永遠以速度c傳播，所以這一距離必須等於ct，故可寫成：222x + y +z = ct即22+z 2x2+ y -(ct) = 02222x + y +z +(ict) = 0或此式左邊是四維空間的畢達哥拉斯平方和。在相對於原來坐標系運動的另一個坐標系中，也會有：′2′2′22x + y + z +(ict) +0所以這四個平方之和在四維坐標系的轉動下是不變的。
閔可夫斯基的工作對於促進人們充分認識狹義相對論的意義和推動狹義相對論的傳播，起到了重要的作用，它後來還成為通向廣義相對論的一個必不可少的步驟。
迎接挑戰愛因斯坦創立的狹義相對論對經典物理理論和人們的傳統觀念產生了巨大的衝擊，不要說一般人，就是物理學家們也大多表示懷疑不理解，甚至反對。就連對相對論的創立作出過貢獻的洛倫茲和彭加勒等人也對愛因斯坦的思想不理解。洛倫茲一直到生命的終結也不肯放棄以太的概念，彭加勒則說愛因斯坦「所走的道路之中大多數是死衚衕」。
就在愛因斯坦提出狹義相對論不久，德國著名實驗物理學家考夫曼寫了一篇論文，說他對高速電子所做的實驗，得到的結果和相對論有矛盾。這對愛因斯坦無疑是個挑戰。物理學界都在等待愛因斯坦對考夫曼的論文作出答覆。可是愛因斯坦對自己的理論像孩子一樣自信，他相信相對論是偉大的自然規律的寫照，如果相對論的公式和考夫曼的實驗發生了衝突，那末錯誤肯定不在相對論一邊。
他沒有理會考夫曼的挑戰。
而最後事實說明，考夫曼的實驗裝置有毛病。
也有人提出了一個「雙生子佯謬」的問題。這個問題是這樣的；假設兩個完全一樣的雙生子生下來以後，在一定的年齡時，將雙生子中的一個比如說 A以高速送往宇宙空間，這樣相對論效應便會顯而易見。由於年齡的增大是一有賴于時間的過程，那末留在地球上的雙生子 B很快就會發現時間流逝對於A來說會變慢，也就是說，雙生子A會比雙生子B年輕。然而從雙生子 A來說，他知道一切運動都是相對的，因此，他認為處于運動的是雙生子B，這樣按照相對論，雙生子B會更年輕一些。
要明確確定到底哪一個雙生子更年輕，一個方法就是讓雙生子 A乘着高速宇宙飛船飛回地球，來進行比較。人們問到愛因斯坦，究竟哪一個雙生子更年輕？愛因斯坦稍加思索之後，回答說，雙生子A當然會年輕一些。
問題在於兩位雙生子的經歷是不同的，這從閔可夫斯基圖可以明顯地看出來，因此當他們重聚時，年齡會有區別。當然，徹底解決這一問題，還要依靠愛因斯坦後來創立的廣義相對論。
