四维时空表示定理与闵可夫斯基空间

王海东

摘要：四维时空表示定理与狭义相对论具有十分密切的理论联系。四维时空表示定理是狭义相对论的理论依据。狭义相对论是四维时空表示定理的理论表述。虽然爱因斯坦从未公开表述过四维时空表示定理，但是爱因斯坦不仅已经意识到了四维时空表示定理的存在，而且还用四维时空表示定理证明了四维时空的洛伦兹变换。从四维时空表示定理来看，闵可夫斯基空间是一个存在理论缺陷的几何空间。只有根据四维时空表示定理加以修改之后，才能将这个几何空间应用于四维时空的表示过程。

关键词：四维时空表示定理;狭义相对论;洛伦兹变换;闵可夫斯基空间

爱因斯坦在狭义相对论中提出了四维时空的几何概念。爱因斯坦认为，四维时空就是以某个持有坐标时钟的观察者作为形成条件的、可以通过其观察过程使一维时间与三维空间产生几何关系的几何空间。坐标时钟就是以某个坐标系的坐标原点作为时间原点、以某个坐标系的坐标位置作为时间位置、只能根据光信号的传递过程校准时间、并能产生狭义相对论效应的时钟。狭义相对论效应就是在光速不变的假设条件下、通过四维时空的洛伦兹变换形成的、符合狭义相对论的理论预言的时空效应。根据这一认识，爱因斯坦将四维时空的时空距离定义为光速与坐标时间的乘积。坐标时间就是通过坐标时钟的时间位置形成的时间。……