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  • 1 # 瀟軒

    很好的問題。

    ds^2=gijdxidxj是廣義相對論的基礎。這相當於是彎曲時空之中的勾股定理。不過,必須注意的是,ds是一個微分,你問它怎麼測量,必須首先理解ds的物理意義。

    ds是物理意義是固有時間,也就是說,它是一個靜止的鐘走過的時間。因此,你問ds如何測量,其實就是測量固有時間。

    當然了,我們一般測量的是ds的積分,也就是從時空中的一點到另外一點的某一條曲線的固有長度——也就是固有時間。那麼,你需要合理的安排你的手錶,讓這個手錶的世界線與我們需要求的那條曲線重合,這個時候手錶走出的時間讀書就是ds的積分。

    對於類光曲線,ds不用測,永遠等於零。

    對於類空曲線,則就是所謂的固有距離,需要找到一個同時面才能來測量這個固有距離,比較麻煩一些——但肯定需要用到空間尺。

  • 2 # 董加耕

    我對@瀟軒 的回答有不同的看法。

    如何測量固有時?設我們要測量兩個時空點p1和p2之間的四維間隔,我們讓一個物體A從p1運動到p2,拿上我們的標準時鍾,隨該物體一同運動,則我們測量出來的時間,就是該物體從P1運動到P2這段過程中的固有時。嚴格來說,這只是這個物體的這段運動過程的固有時,是不是這兩個時空點之間的四維間隔,還需進一步說明。例如,設另一個物體B也恰好沿另一條路徑從p1點運動到到p2點,兩個端點的時刻和地點完全重合,但中途走過的路徑不同,也能測量出一個固有時,請問,P1和p2之間的四維間隔,究竟是那個固有時?

    把問題簡化,我們只討論A物體的運動過程,討論這一運動過程的四維間隔。請問,這樣測量出的這一運動過程的固有時,能不能代表這個運動過程的四維間隔?在隨該物體一同運動的參照系看來,題主問題中的兩個四維間隔的表示式中,dx=0,dt不等於0,這兩個表示式簡化為ds^2=-c^2dt^2和ds^2=g00dx0^2,dx0對應於dt,即測量出的固有時,請問,四維間隔ds究竟等於多少?是按第一個表示式計算還是按第二個表示式計算?按第二個表示式計算,g00等於多少?

    在隨該物體一同運動的參照系中,ds的表示式簡化為不含dx,僅含dt的上述兩個表示式,但題主的問題照樣存在,即ds如何測量?測量了什麼才算是測量出了ds?只有當我們測量出了ds,並同我們測量出的固有時dt比較,如果是第一個表示式成立,則時空就是平直的,如果第一個表示式不能成立,成立的是第二個表示式,則時空就是彎曲的,但請問,在這個隨物體一同運動的參照系中,ds怎麼測量?

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