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三维坐标速度:V3=(dx,dy,dz)/dt,x,y,z是空间坐标,t是坐标时。在此定义下,“光速”是可变的。如GPS测得的光速。 四维速度:V4=(dt,dx,dy,dz)/dτ,τ是原时,c2dτ2=gijdxidxj,i,j=0,1,2,3,分别对应t,x,y,z;gij是度规。显然有|V4|=c。若用c=1的自然单位制,则|V4|=1,即V4为世界线单位方向矢量。在此定义下,“光速”具有特殊身份,不能被归一化为单位矢量(它是零长度非零矢量,dτ=0,但可用非单位方向矢量表示它。) 设a,b两运动物体的四维速度分别为Va,Vb,三维相对速度为v=Vab,则1/sqrt(1-v2/c2)=(Va,Vb)/(|Va||Vb|)=(Va,Vb)/c2。 若用几何语言表达,设ψ为两世界线在交点的夹角,则有cosψ=(Va,Vb)/c2 > 1,因此ψ为虚角;v/c = tg(ψ)/i=th(ψ/i),i=sqrt(-1)。 a,b之一可为观察者,Vab就是经典意义的b相对于观察者a的速度。在此定义下,“光速”不变。注意,如果时空是弯曲的,就没有远程夹角ψ,只能用坐标光速。 |
