更为准确地测量时间。实际上,米是被定义为光在以铂原子钟测量0.000000003335640952秒内走过
距离(取这个特别
数字
原因是,因为它对应于历史上
米
定义——按照保存在巴黎
特定铂棒上
两个刻度之间
距离)。同样,
们可以用叫做光秒
更方便更新
长度单位,这就是简单地定义为光在
秒走过
距离。现在,
们在相对论中按照时间和光速来定义距离,这样每个观察者都自动地测量出同样
光速(按照定义为每0.000000003335640952秒之1米)。没有必要引入以太
观念,正如麦克尔逊——莫雷实验显示
那样,以太
存在是无论如何检测不到
。然而,相对论迫使
们从根本上改变
对时间和空间
观念。
们必须接受
观念是:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在
起形成所谓
时空
客体。
们通常
经验是可以用三个数或座标去描述空间中
点
位置。譬如,人们可以说屋子里
点是离开
堵墙7英尺(1英尺=0.3048米),离开另
堵墙3英尺(1英尺=0.3048米),并且比地面高5英尺(1英尺=0.3048米)。人们也可以用
定
纬度、经度和海拔来指定该点。人们可以自由地选用任何三个合适
坐标,虽然它们只在有限
范围内有效。人们不是按照在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西多少英里(1英里=1.609公里)以及高于海平面多少英尺(1英尺=0.3048米)来指明月亮
位置,而是用离开太阳、离开行星轨道面
距离以及月亮与太阳
连线和太阳与临近
个恒星——例如α-半人马座——连线之夹角来描述之。甚至这些座标对于描写太阳在
们星系中
位置,或
们星系在局部星系群中
位置也没有太多用处。事实上,人们可以用
族互相交迭
坐标碎片来描写整个宇宙。在每
碎片中,人们可用不同
三个座标
集合来指明点
位置。
图2.2离开太阳距离(以1012英里,1英里=1.609公里,为单位)
个事件是发生于特定时刻和空间中特定
点
某种东西。这样,人们可以用四个数或座标来确定它,并且座标系
选择是任意
;人们可以用任何定义好
空间座标和
个任意
时间测量。在相对论中,时间和空间座标没有真正
差别,犹如任何两个空间座标没有真正
差别
样。譬如可以选择
族新
座标,使得第
个空间座标是旧
第
和第二空间座标
组合。例如,测量地球上
点位置不用在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西
里数,而是用在它
东北和西北
里数(1英里=1.609公里)。类似地,人们在相对论中可以用新
时间座标,它是旧
时间(以秒作单位)加上往北离开皮卡迪里
距离(以光秒为单位)。
图2.3
将个事件
四座标作为在所谓
时空
四维空间中指定其位置
手段经常是有助
。对
来说,摹想三维空间已经足够困难!然而很容易画出二维空间图,例如地球
表面。(地球
表面是两维
,因为它上面
点
位置可以用两个座标,例如纬度和经度来确定。)通常
将使用二维
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