狹義相對論中的四維空間解析

我們具有三個空間維度，可以將其標(biāo)記為X,Y和Z。空間中的每個點(diǎn)都可以用這三個坐標(biāo)來描述。然而，這三個特定方向并沒有什么特別之處，并且我們可以通過旋轉(zhuǎn)軸輕松地創(chuàng)建新的坐標(biāo)系。現(xiàn)在這三個新軸的坐標(biāo)可以描述空間中的每個點(diǎn)。

時間也是一個維度，因此，我們現(xiàn)在總共有四個軸，但是在這里我們只顯示三個空間維度中的兩個維度以及時間軸。

時空中的每個點(diǎn)都可以用坐標(biāo)來描述。沿三個空間坐標(biāo)，以及沿時間軸的坐標(biāo)，當(dāng)物體沿時間軸移動時，它不在空間中移動，但它以光速穿越時空。和以前一樣，這些特定的方向沒什么特別的，并且我們可以通過旋轉(zhuǎn)軸輕松地創(chuàng)建新的坐標(biāo)系。但是，時間軸與三個空間軸的旋轉(zhuǎn)方式不同。

根據(jù)愛因斯坦的相對論，所有觀察者都可以相信他們靜止不動，并且是宇宙的其余部分

在他們周圍移動，這意味著當(dāng)觀察者穿越時空時，他們對時空軸的軸的看法以這樣一種方式旋轉(zhuǎn)：他們只沿時間軸移動。但從他們的角度來看，時間軸在三個空間維度上仍然與三個軸成90度，旋轉(zhuǎn)的是其他人的時間和空間軸。

因此，不同的觀察者會在不同時間和距離上存在分歧。在傳統(tǒng)的三維空間中，所有觀察者都可以就點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的距離達(dá)成一致，用公式D2=X2＋Y2＋Z2,D=Distance表示。無論三個空間軸如何旋轉(zhuǎn)，距離方程總是給出相同的答案。

在相對論中，這不再是正確的。但是所有觀察者都會同意的是一個新參數(shù)，由以下等式描述，稱為“時空間隔”。在相對論中，不同的觀察者將點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的空間距離持不同意見。

不同的觀察者也會不同意發(fā)生在A點(diǎn)的時間之間的時間，以及發(fā)生在B點(diǎn)的事件，但他們會同意這個稱為時空間隔的參數(shù)，即使時間和空間軸旋轉(zhuǎn)，它也保持恒定。光總是沿著時空間隔恰好為零的路徑傳播，沿路徑的每兩個點(diǎn)之間，這意味著所有觀察者將始終同意光速。無論軸如何旋轉(zhuǎn)，光速始終是相同的。