世界线

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世界線、世界面、世界体積即為四維時空中的路徑(三維空間中的一個空間維度無法表示,已省略)

世界線英语World line)是美國物理學家阿爾伯特·愛因斯坦於其1905年論文《論動體的電動力學》中提及的概念。他將時間和空間合稱為四維時空粒子在四維時空中的運動軌跡即為世界線[1]。在物理學上,世界線是物體穿越四維時空唯一的路徑,因加入時間維度而有別於力學上的「軌道」或「路徑」。

物理學用法[编辑]

在物理學上,世界線是時空中某物體的歷史所組成的事件序列,事件的發生與其前後演變可用四維座標標示。世界線是時空中的特殊曲線,線上的每個點都能標出物體在那個時間的時空位置。舉例來說,地球的公轉軌道是宇宙中一個近乎圓形的三維封閉曲線,地球每年都會轉回同一個點,但時間卻不一樣。地球的世界線會在四維時空中迴圈(像弹簧的形状那样沿螺旋式轨迹延伸),而不會回到同一點上。

時空是稱為「事件」的「點」,與標有事件的持續、穩定座標系之集合。四維時空的每個事件都有三個空間維度和一個時間維度,在數學上這稱為流形。若將此概念應用於高階空間,為了方便在平面上作圖,其中兩個空間維度會被省略。每個事件都是閔可夫斯基圖上的一個點,圖上的座標系縱座標為時間軸,橫座標為空間軸。粒子在閔可夫斯基圖上的連續軌跡即為世界線。

參考文獻[编辑]

  1. ^ 施華強. 〈愛因斯坦的時空觀〉. 《科學發展》 (臺北市: 行政院國家科學委員會). 2005年, 0 (395): 20–27 (中文(台灣)‎).