明确地讲,四维空间中的四个维,可以视为具有相**质的,而四维时空的类空间维,和其他三维不具有相**质。
所谓性质相同,其实包含很多方面,不很容易一下都总结出来,但是可以举几个常见例子:
在任何一维空间中度量空间长度的方法都是一样的,这就是因为它们性质相同但我们很明显地知道,在类空间中度量“类空间长度”的方法,是和在其他三维空间中度量长度的方法完全不同的。
闵氏空间中的类空间维,准确来说就是ict这一维,从取值来说,这一维上面的坐标或长度的取值是0或者纯虚数,而其他三维空间中的坐标或长度取值一定都是实数。
再比如,一个平面三角形在平直的四维空间中可以任意转动,而且无论怎么转,都能保持它作为三角形的标志性几何性质,且这些性质不随时间或者这个四维平直空间变化。
但这个三角形在四维时空中的转动,一定只能是三维的,类空间这一维是不允许这个三角形介入的,如果强制这个三角形介入类空间一维,那么这个三角形就不是原来的三角形了,因为它的几何性质中包含了随时间改变的要素,这也会影响这个三角形在三维空间中的“剩余部分”的几何性质随之变化。
因此,四维时空中的“长度”,准确说应该叫做“间隔”,并不是四维空间的长度概念,“间隔”这个概念本身就表明了物体的空间性质与时间性质的相关性,所以相对论中的物体运动的时间坐标和空间坐标是互相影响的。
时空间隔不变性对应的是“相对性原理”。
三维空间距离是参考系不变量,无论在哪个参考系下测量同一物体的长度得到的结果都是相同的,这是伽利略变换下的相对性原理的体现。
相对论中,无论哪个参考系测量俩事件的四维时空间隔,也都得到相同的结果:四维时空间隔是不变量。
通常两个参考系指的是运动速度不同的两个参考系,但在四维时空的角度来看,这两个参考系之间并不存在相对运动,而不过是两者各坐标轴都拥有一个相同的固定的偏转角度,所以是一种四维时空旋转变换。
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