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原時

原時是在相對論中與事件在同處的時鐘所測量的唯一時間,他不僅取決於事件,時鐘也在事件的行動之中。對同一個事件,一個加速中的時鐘所測得的原時會比在非加速(慣性)中時鐘的原時為短。雙生子佯謬就是其中的一個例子。

相對的,協調時能由一個與事件有一段距離的觀測者來應用。在狹義相對論中,協調時總是由在慣性系統內有關聯的觀測者計算,而原時則由同在加速中的觀測者測量。

在四維時空中,原時類似在三維空間(歐幾里德空間)的弧長

在習慣上,原時通常使用大寫希臘字母τ來標示,以與協調時tT.有所區別。

目录

[编辑] 數學的形式

原時的定義形式中,包含repesents的時鐘、觀測者或測試的粒子在時空中的路徑描述,和那個時空的度量結構

[编辑] 在狹義相對論

在狹義相對論,原時的定義如下:

\tau   = \int \sqrt {1 - \frac{v(t)^2}{c^2}} dt  = \int \sqrt {1 - \frac{1}{c^2} \left ( \left (\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left (\frac{dy}{dt}\right)^2 + \left ( \frac{dz}{dt}\right)^2 \right) } dt,

此處, v(t) 是在協調時t的座標速度,xyz空間中的正交座標。

如果 txyz都用一個參量λ的參數,公式可以簡化為:

\tau   = \int \sqrt {\left (\frac{dt}{d\lambda}\right)^2  - \frac{1}{c^2} \left ( \left (\frac{dx}{d\lambda}\right)^2 + \left (\frac{dy}{d\lambda}\right)^2 + \left ( \frac{dz}{d\lambda}\right)^2 \right) } d\lambda.

以微分的型式可以寫成路徑的積分:

\tau = \int_P \sqrt {dt^2 - dx^2/c^2 - dy^2/c^2 - dz^2/c^2},

此處,P 是時鐘在時空中的路徑。

為讓事件簡化,在特殊相對論中的慣性運動可以轉化成對瞬時座標成常數比的空間座標。這進一步簡化了原時方程式:

\Delta \tau = \sqrt{\Delta t^2 -  \Delta x^2/c^2 -  \Delta y^2/c^2 - \Delta z^2/c^2},

此處,Δ的意思是在兩個事件的變化

特殊相對論的方程式是後續的一般狀況中的特例。

[编辑] 在廣義相對論

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