題:
我們沿著時間維度以什麼速度運動?
Krishna Deshmukh
2018-10-31 20:13:39 UTC
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這個問題有意義嗎?沿時間軸的速度意味著 $ v_t = \ mathrm dt / \ mathrm dt $ span>?如果不是,請說明缺陷在哪裡。以時間為長度來衡量?還是我們需要根據其他數量來區分時間? 歡迎擴展問題。

我刪除了一些離題或過時的評論。每個人都請記住,評論僅用於要求澄清或建議改進其父帖子。
@DavidZ,刪除的兩條評論恰恰是(我的)澄清請求,是奎師那的一個有用答案。它們可以恢復嗎?
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四 答案:
Alfred Centauri
2018-10-31 21:26:28 UTC
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在非相對論力學中,時間 $ t $ span>是一個(通用的)參數,並且是粒子的坐標(在某些慣性坐標系中)可以表示為該通用參數 $ x(t),y(t),z(t)$ span> “> $ t $ span>。這樣,粒子的速度(在這些坐標中)就是位置相對於參數 $ t $ span>:

的導數。

$$ \ mathbf {v} = \ frac {dx} {dt} \ hat {\ mathbf {x}} + \ frac {dy} {dt} \ hat { \ mathbf {y}} + \ frac {dz} {dt} \ hat {\ mathbf {z}} $$ span>

但是,在相對論力學(為簡化起見,SR)中,時間 $ t $ span>是坐標,它與參考係有關。不過,可以使用適當的時間 $ \ tau $ span>來設置粒子的世界線,這實際上是固定在粒子上的理想時鐘的時間(“手錶時間” ')。

然後,粒子的坐標(在某些慣性坐標系中)可以表示為四個函數, $ t(\ tau),x(\ tau),y(\ tau),z(\ tau)$ span>粒子的正確時間 $ \ tau $ span>。相對於參數 $ \ tau $ 四速然後是四位的導數。 / span>:

$$ \ vec {U} = c \ frac {dt} {d \ tau} \ hat {\ mathbf {t}} + \ frac {dx} {d \ tau} \ hat {\ mathbf {x}} + \ frac {dy} {d \ tau} \ hat {\ mathbf {y}} + \ frac {dz} {d \ tau} \ hat {\ mathbf {z} } $$ span>

因此,在此坐標系中,粒子在時間方向上的四個速度的分量

$$ U ^ 0 = c \ frac {dt} {d \ tau} $$ span>

現在,可以證明(時間膨脹)

$$ dt = \ gamma_v d \ tau $$ span>

其中

$$ \ gamma_v \ equiv \ left(1-\ frac {v ^ 2} {c ^ 2} \ right)^ {-1/2} $$

$$ v = \ sqrt {\ left(\ frac {dx} {dt} \ right)^ 2 + \ left(\ frac {dy} {dt} \ right)^ 2 + \ left(\ frac {dz} {dt} \ right)^ 2} $$ span>

因此

$$ U ^ 0 = c \ gamma_v $$ span>

我相信,這是對問題“我們沿著時間維度以什麼速度運動?” 的合理答案,如果以速度表示:相對於時間參數的坐標導數。

(注意:當我完成鍵入此答案的時候,我注意到Ben Crowell發表了基本上相同的答案,但是由於已經完成,因此我將以任何方式發布。)

這是假設我們從某種參考框架中觀察到了自己而不是正在進入的參考框架,這是自相矛盾的。
@Ruslan,這個答案沒有做這樣的假設。博覽會是指觀察到有相對運動的粒子。和往常一樣,當談到一個人的速度時,隱含著“相對於誰” *。
@Ruslan注意,此公式對於v = 0(即其餘幀)也成立。在這種情況下,我們得到$ U ^ 0 = c $。
_適當的時間_的可能性不取決於特權觀察者的可能性嗎?然後,是否不拒絕特權觀察者可以消除_proper time_的可能性?
這很重要,因為宇宙論中的哥白尼原理(即理論天體物理學)否認了特權觀察者。
@elliotsvensson,我對我的評論線程中的辯論沒有興趣。你打算做什麼
我想知道您是否同意您的回答的這種後果:_儘管有哥白尼的原則,但__適當的時間是明智的。_
@elliot svensson是的,我們絕對可以使用想像中的特權觀察者為所有理論,討論和實驗創建適當的時間。但是這裡的相對論牧師傾向於使對宇宙的研究非常不直觀,複雜且自卑。
hoo!我以為我的一周不能再好了,但是我醒來發現我現在是一個*相對論牧師*!請在咖啡中加些奶油,然後給所有人加甜甜圈!
@AlfredCentauri,,看來我嘗試獲得所有形而上學的嘗試是基於您盡善盡美地對待原始問題的嘗試……而這沒有必要。抱歉。
user4552
2018-10-31 20:58:16 UTC
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定義某些細節有多種不同的約定,但是相對主義者中最常見的描述方式如下。我們採用 $ c = 1 $ span>的單位。有一個速度四矢量與粒子的世界線相切。定義此四個向量的規格化,使其範數為1(在 $ + --- $ span>簽名中)。所有這些都是與坐標無關的。

如果我們現在專注於平面時空中的Minkowski坐標 $(t,x,y,z)$ span>,則速度四矢量的分量變為相對於 proper 時間 $ \ tau $ span>的坐標的導數(不是坐標時間 $ t $ span>),並且歸一化條件最終導致速度矢量的類似時間的分量成為洛倫茲因子 $ \ gamma $ span>。用通用的專業術語來說,這是最有用的方法,它可以用來定義有用的東西,並且在某種程度上與“沿時間維度的速度”的概念相對應。這是 $ \ gamma $ span>。

在特殊情況下,粒子相對於使用的Minkowski框架是靜止的,我們有 $ \ gamma = 1 $ span>。這是在大眾化中我們“以光速穿越時空”的陳述的理由,因為光速為1。但是,大多數相對論者都對這種措辭感到畏縮,這似乎是布萊恩·格林(Brian Greene)傳播的

這種錯誤是不正確的,因為它牽涉到問題中明顯暗示的適當幀中的時間膨脹$ \ gamma $(通過“ ***我們***移動”)。因此,答案不能正確地強調局部光速始終是相同的。按照慣例,答案完全忽略了維度分析,即最終$ c = 1 $的實際含義是每秒1秒鐘。因此,答案錯誤地暗示時間和空間之間沒有區別。最後,在這裡使用經過幾何處理的單位與建議在十億點鐘會面一樣無益。
@safesphere儀表是向量空間的元素,上午時間是仿射空間中的一個點。我在上述答案中沒有看到此類錯誤。“我們應該在午後十億米處見面”更接近上述答案。我同意午後10億米沒有幫助,因為那隻是正午,有捨入誤差(3秒)。一萬億米更合理(大約一個小時)。
safesphere
2018-10-31 20:42:23 UTC
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相對而言,時間坐標為 $ x_o = ct $ span>,其時間導數(在其餘幀中)為 $c $ span>。因此,四速的時間分量就是真空中的光速。

*相對而言,時間坐標為xo = ct *。有多種可能的約定。相對論者中最常見的約定是在$ c = 1 $的單位中工作,因此永遠不要在任何地方寫下$ c $的任何因數。*因此,四速度的時間分量是真空中的光速。*不正確。這僅適用於描述相對於特定Minkowski框架靜止的世界線的四速度。
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安全域,因為$ \ vec U \ equiv d \ vec {X} / d \ tau $,$ \ vec {U} $的時間分量不等於$ \ gamma c $而不是$ c $嗎?
@AlfredCentauri是的,但是問題是關於正確的幀,因此$ \ gamma = 1 $。
@safesphere實際上,OP的問題從來沒有提到適當的時間,您的回答也沒有。
@K7PEH在問題中很明顯地暗示“正確”是“我們正在移動”。這不是專業術語問題,但含義很明確。我的回答只是回答所問的問題。我沒想到,任何人都可能不清楚這樣一個明顯的觀點。
@safesphere-不錯的嘗試,但我對此表示懷疑。考慮到對OP在這方面的理解水平,我想這暗示著“適當”是無法想像的。
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抱歉,如果隱含其餘框架,那麼@safesphere是正確的,你們都必須對此表示同意。現在,這暗示了嗎?這個OP只是想知道HE在時間坐標方面以什麼速度運動,而不是其他一些觀察者看到的東西。現在,像阿爾弗雷德·半人馬座(Alfred Centauri)一樣嚴謹地回答了這個問題,儘管這是一個很好的答案,但卻錯過了這一點。至少我們可以同意,這兩個答案都是正確的,但是安全範圍才是重點。
@ŽarkoTomičić,當然,可能*是OP“只是想知道HE相對於時間坐標以什麼速度移動”的情況(但是有人希望對此進行解釋)。但是,我仍然對這個站點上的多少感到“驚訝” *假定*權威地談論OP的意圖的地位。
@AlfredCentauri很抱歉,如果您是這樣的話。正如我所看到的,討論是從答案開始的,這些答案假定這是OP想要知道的...最後,是OP接受一個或多個令人滿意的答案。以這種方式看,您的答案和其他答案更為籠統。
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Cer
2018-10-31 20:45:03 UTC
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精確到每秒1秒。

每秒一秒鐘沒有速度的大小,因此不是速度的維度,除非您使用光速為1的幾何形狀的尼特。
安全範圍-那麼,我們如何定義時間的移動速度?我們缺乏了解這一點的概念嗎?
@KrishnaDeshmukh不,這個概念很好。我們自己的(正確)時間的速率為$ 1 $(每秒1秒),而不是這裡某些答案所暗示的$ \ gamma $。換句話說,我們自己的$ \ gamma = 1 $。要將速率轉換為速度,您需要將其乘以光速。因此,我們以$ \ gamma = 1 $的速度以$ c $的速度移動。
一個人怎麼能同時談論一個恆定的速度及其隨時間變化的速率?如果它變化,那麼它就不是恆定的。
@KrishnaDeshmukh請使用@地址。否則,不會通知人們您的回應。謝謝!這裡的“速率”是時間移動的速率,而不是速度變化的速率。作為一個簡單的視覺示例,如果您觀看手錶的秒針,其刻度速度為每秒一刻度,而其圍繞錶盤移動的速度始終保持恆定。
喬治·埃利斯(George Ellis)(2014)寫道:“這種說法的一個更具體的說法是,“時間不能以每秒一秒的速度過去,因為那不是一個速度,而是一個無量綱的數字。”這是錯誤的,情況就像貨幣兌換率:這是一個有兩個插槽的操作員,每個插槽都有自己的單位;正如Maudlin所指出的,它們不會抵消[物理學內的形而上學(2007)],時間以每秒一秒的速度流逝,這取決於每個地方的度量張量 事件。沒有矛盾。”


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