求四維空間說(shuō)明文

四維空間
四維空間是一個(gè)時(shí)空的概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。不過(guò)，日常生活所提及的“四維空間”，大多數(shù)都是指愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》和《狹義相對(duì)論》中提及的“四維時(shí)空”概念。根據(jù)愛(ài)因斯坦的概念，我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成。時(shí)空的關(guān)系，是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長(zhǎng)、寬、高三條軸外又加了一條時(shí)間軸，而這條時(shí)間的軸是一條虛數(shù)值的軸。

四維空間與光速
根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論所說(shuō)：我們生活中所面對(duì)的三維空間加上時(shí)間構(gòu)成所謂四維空間。由于我們?cè)诘厍蛏纤杏X(jué)到的時(shí)間很慢，所以不會(huì)明顯的感覺(jué)到四維空間的存在，但一旦登上宇宙飛船或到達(dá)宇宙之中，使本身所在參照系的速度開(kāi)始變快或開(kāi)始接近光速時(shí)，我們能對(duì)比的找到時(shí)間的變化。如果你在時(shí)速接近光速的飛船里航行，你的生命會(huì)比在地球上的人要長(zhǎng)很多。這里有一種勢(shì)場(chǎng)所在，物質(zhì)的能量會(huì)隨著速度的改變而改變。所以時(shí)間的變化及對(duì)比是以物質(zhì)的速度為參照系的。這就是時(shí)間為什么是四維空間的要素之一。

光速
真空中的光速是一個(gè)物理常數(shù)（符號(hào)是c），等于299,792,458米/秒。根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，沒(méi)有任何物體或信息運(yùn)動(dòng)的速度可以超過(guò)光速。

光速的測(cè)量方法： 最早光速的準(zhǔn)確數(shù)值是通過(guò)觀測(cè)木星對(duì)其衛(wèi)星的掩食測(cè)量的。還有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪法、轉(zhuǎn)鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測(cè)量方法

1983年，光速取代了保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局的鉑制米原器被選作定義“米”的標(biāo)準(zhǔn)，并且約定光速嚴(yán)格等于299,792,458米/秒，此數(shù)值與當(dāng)時(shí)的米的定義和秒的定義一致。后來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)精度的不斷提高，光速的數(shù)值有所改變，米被定義為1/299,792,458秒內(nèi)光通過(guò)的路程。

根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)，所有電磁波，包括可見(jiàn)光，在真空中的速度是常數(shù)，即是光速。強(qiáng)相互作用、電磁作用、弱相互作用傳播的速度都是光速，根據(jù)廣義相對(duì)論，萬(wàn)有引力傳播的速度也是光速，且已于2003年得以證實(shí)。根據(jù)電磁學(xué)的定律，發(fā)放電磁波的物件的速度不會(huì)影響電磁波的速度。結(jié)合相對(duì)性原則，觀察者的參考坐標(biāo)和發(fā)放光波的物件的速度不會(huì)影響被測(cè)量的光速，但會(huì)影響波長(zhǎng)而產(chǎn)生紅移、藍(lán)移。這是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)。相對(duì)論探討的是光速而不是光，就算光被稍微減慢，也不會(huì)影響?yīng)M義相對(duì)論。

為什么速度接近光速時(shí)間會(huì)變慢？
光速的物理
接近光速情況下，迪卡兒座標(biāo)系不再適用。同樣測(cè)量光線離開(kāi)自己的速度，一個(gè)快速追光的人與一個(gè)靜止的人會(huì)測(cè)得相同的速度（光速）。這與日常生活中對(duì)速度的概念有異。兩車(chē)以50km/h的速度迎面飛馳，司機(jī)會(huì)感覺(jué)對(duì)方的車(chē)以50 + 50 = 100km/h行駛，即與自己靜止而對(duì)方以100km/h迎面駛來(lái)的情況無(wú)異。但當(dāng)速度接近光速時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明簡(jiǎn)單加法計(jì)算速度再不湊效。當(dāng)兩飛船以90%光速的速度（對(duì)第三者來(lái)說(shuō)）迎面飛行時(shí)，船上的人不會(huì)感覺(jué)對(duì)方的飛船以90% + 90% = 180%光速速度迎面飛來(lái)，而只是以稍低于99.5%的光速速度行駛。結(jié)果可從愛(ài)因斯坦計(jì)算速度的算式得出：
v + w
u=---------
1+vw/cc
v和w是對(duì)第三者來(lái)說(shuō)飛船的速度，u是感受的速度，c是光速。
（備注：由于不能打公式，所以上面那個(gè)打的不太好，cc就是c的平方）