如果人们忽视引力效应,正如爱因斯坦和庞加莱在1905年那样做的,人们就获得了称为狭义相对论的实际。
没有需求引入以太的看法,正如迈克耳孙-莫雷尝试显现的那样,以太的存在是不管如何检测不到的。但是,相对论迫使我们从底子上窜改了我们的时候和空间看法。我们必须接管,时候不能完整脱分开和独立于空间,而必须和空间连络在一起构成所谓的时空的客体。
将一个事件的四坐标当作指定其在所谓的时空的四维空间中位置的手腕常常是有助的。四维空间是不成设想的。对我小我来讲,摹想三维空间已经充足困难!不管别的两个空间坐标,或者偶然用透视法将此中一个表示出来。
牛顿活动定律使在空间中的绝对位置的看法寿终正寝。而相对论摆脱了绝对时候。考虑一对双生子。假定此中一个孩子去山顶上糊口,而另一个留在海平面,第一个将比第二个老得快些。如许,如果他们再次相会,一个会比另一个更老一些。在这个例子中,年纪的不同会非常小。但是,如果有一个孩子在以近于光速活动的航天飞船中作长途观光,这类不同就会大很多。当他返来时,他会比留在地球上另一个年青很多。这叫做双生子佯谬,但是,只是对于脑筋中仍有绝对时候看法的人而言,这才是佯谬。在相对论中并没有唯一的绝对时候,相反,每小我都有他本身的时候测度,这依靠于他在那边并如何活动。
在广义相对论中,物体老是沿着四维时空的直线走。固然如此,在我们看来它在三维空间中是沿着曲折的途径。
在今后的几十年中,对空间和时候的这类新了解是对我们宇宙观的窜改。旧的宇宙观被新的宇宙观代替了。前者以为宇宙根基上是稳定的,它能够已经存在了无穷长的时候,并将永久持续存鄙人去;后者则以为宇宙在活动、在收缩,它仿佛开端于畴昔的某一个时候,并或许会在将来的某一个时候闭幕。这个窜改恰是下一章的内容。几年以后,它又是我研讨实际物理的起点。罗杰・彭罗斯和我证了然,爱因斯坦广义相对论意味着,宇宙必须有个开端,并且能够有个闭幕。
我们凡是的经历是能够用3个数或坐标去描述空间中的一点的位置。比方,人们能够说屋子里的一点分开一堵墙7英尺(1英尺=0.3048米),分开另一堵墙3英尺,并且比空中高5英尺。或者人们也能够用必然的纬度、经度和海拔来指定该点。人们能够自在地选用任何3个合适的坐标,固然它们只在有限的范围内有效。人们不是遵循在伦敦皮卡迪里广场以北和以西多少英里以及高于海平面多少英尺来指明玉轮的位置,取而代之,人们可用分开太阳、分开行星轨道面的间隔以及玉轮与太阳的连线和太阳与邻近的一个恒星――比方半人马座α――连线之夹角来描述它的位置。乃至这些坐标对于描述太阳在我们星系中的位置,或我们星系在本星系群中的位置也没有太多用处。究竟上,人们可遵循一组相互交叠的坐标碎片来描述全部宇宙。在每一碎片中,人们可用分歧的三个坐标的调集来指明点的位置。
现在我们恰是用这类体例来精确地测量间隔,因为我们能够把时候比长度测量得更加精确。实际上,米是被定义为光在以铯原子钟测量的0.000000003335640952秒熟行进的间隔(取这个特别数字的启事是,因为它对应于汗青上的米的定义――遵循保存在巴黎的特定铂棒上的两个刻度之间的间隔)。一样地,我们能够用叫做光秒的更便利的新长度单位,这就是简朴地定义为光在1秒中行进的间隔。现在,我们在相对论中遵循时候和光速来定义间隔,从而自但是然地,每个察看者都测量出光具有一样的速率(遵循定义为每0.000000003335640952秒之一米)。