多维空间是否是伪命题呢?
这个问题,涉及广义相对论的一个硬伤。我也不必直说,但举几个例子,是不是伪命题,大家自然分晓。
例1.一汽车在停车场,有个苍蝇在车里乱飞。我测它的飞行轨迹,把车厢空间作为三维坐标系(X,Y,Z),从几个侧面在不同时间(t)拍摄它的飞行位置,最后画出其空间轨迹分布图。这时,说的是四维空间F(X, Y, Z, t),其实是苍蝇轨迹的四维曲线。
例2.接着,汽车出发在笔直的公路飞奔,这个苍蝇还在车里飞舞。就驾驶者来说,苍蝇轨迹还是四维曲线。就地面观察者来说,驾驶者测到苍蝇轨迹还要叠加一个平移运动(U),苍蝇轨迹是五维曲线F(X, Y, Z, U,t)。
例3.然后,汽车到十字路口拐弯,就驾驶者来说,要考虑一个切向加速度(a),苍蝇轨迹是五维曲线F(X,Y,Z,t,a)。就地面观察者来说,苍蝇轨迹是六维曲线F(X, Y, Z, W, t, a)。
例4.一个静止的轮胎占据的是三维空间F(X, Y, Z)。其实,轮胎本身是一个三维结构。我们建一个三维坐标系,测定轮胎的每个点位。
例5.但是,一个托克马克磁收敛环,粒子轨迹既有四维螺线运动F(X,Y,Z,t),又整体做平面运动(U,V),粒子轨迹是六维曲线F(X,Y,Z,U,V,t)。
例6.看氢原子模型。在原子核外空间,电子自旋是四维(x,y,z,t),又有绕核的四维(X,Y,Z,t),叠加的轨迹是七维F(x,y,z,X,Y,Z,t)。若考虑整个原子自旋与漂移,涉及“三体”问题,就更复杂。
请问,多维空间与多维轨迹,哪个靠谱?
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