逐帧拍摄提醒我们，照片是在特定时间在特定位置拍摄的照片，并且随后的每个时刻都与前一个时刻有所不同。当我们想象绕着宇宙运动的方式时，我们会立即回想起三个维度。 左右，前后和上下：笛卡尔网格的三个独立方向。 所有这些都被认为是空间尺寸。 但是我们经常谈论另一种不同类型的维度：临时的。 但是，什么使时间成为衡量标准？ 读者本周提出以下问题：
由3 +1个维度，空间和时间组成的连续体总是让我感到惊讶。 为什么他们总是写三个空间维度和一个临时空间？
我们首先研究我们所知道的空间的三个维度。
在地球表面上，经度和纬度这两个坐标足以确定位置在地球表面上，我们通常需要两个坐标来确定位置：纬度和经度，或沿着从北向南和从西向东指向的轴的位置。 如果您想进入地下或上升到地面以上，则需要第三个坐标-高度/深度或沿垂直轴的位置来描述您的位置。 毕竟，就纬度和经度而言，如果某人正好位于您的位置，但同时又位于地下隧道中或您头顶的直升飞机中-您不能说他和您在同一个地方。 需要三个独立的信息来描述您在太空中的位置。
您在宇宙中的位置不仅由空间坐标（在何处）描述，而且还由临时（何时）描述但是时空不仅比空间还复杂。 您当前坐在椅子上的位置可以通过三个坐标x，y和z来描述。 但是现在您正坐在那里，一个小时前，昨天或十年前，事实并非如此。 为了描述事件，仅仅了解发生的地方还不够。 此外，您需要知道何时，即需要时间坐标t。 当我们讨论同时性问题时，这在相对论中第一次发挥了重要作用。 想象一下，两个不同的地方通过两个人所走的路径相连，每个人从他们的地方到另一个人。
一维线性路径连接的两个点可以通过将两个不同手指的手指放在两个起点上并将它们拉向目标来想象他们的运动。 在某些时候，它们将必须彼此掠过，也就是说，您的手指将同时处于一个位置。 在相对论中，这被称为同时发生的事件，只有当两个不同物理对象的所有空间成分和所有时间成分都重合时才可能发生。
这没有什么矛盾，这解释了为什么我们需要像其他任何空间维度一样将时间视为我们移动的维度。 但是正是爱因斯坦的STO促使他的前教授
德国人Minkowski提出了一种结合了三个空间和一个时间维度的理论。
无论空间是平坦的还是弯曲的，太空旅行都会影响时间旅行我们知道，要在太空中移动，您需要及时移动。 如果此时此刻，您不能同时在另一个地方-您只能稍后再到达。 1905年，爱因斯坦（Einstein）的STO告诉我们光速是速度的普遍极限，当您接近光速时，您会开始体验到奇怪的时间膨胀和距离缩短现象。 但是最大的突破发生在1907年，当时明可夫斯基意识到爱因斯坦的相对论得出了令人惊讶的结论：从数学的角度来看，时间的行为就像空间一样，除了c是真空中的光速，而i是虚数√（ -1）。
一个光锥的示例，所有可能的光线的三维表面到达时空并从中发出如果将所有这些发现加在一起，您将获得与我们在其框架中的运动相关联的宇宙的新图景：
•如果您不移动并留在空间中的同一位置，则将以最大速度及时移动。
•您在空间中移动的速度越快，时间移动的速度就越慢，并且在您的运动方向上出现的空间距离越短。
•如果您没有质量，则只能以光速运动，立即沿运动方向运动，而没有时间的流逝。 [更准确地说，从无质量的粒子的角度来看，它不会移动，时间也不会移动-大约。 perev。]
对于静止不动的观察者来说，时间很好，而在空间中快速移动时，时钟要比静止不动者慢从物理角度看，后果是惊人的。 这意味着所有无质量的粒子都是固有的稳定性，因为它们没有时间流逝。 这意味着，尽管通过将其寿命（2.2μs）乘以光速，我们可以得到660米的距离，但实际上，高层大气中产生的诸如μ子之类的不稳定粒子仍可以到达地球表面。他们需要遵循的道路。 这意味着，如果您带上一对相同的双胞胎，将其中一个留在地球上，然后将另一个送出一个相对论性的太空旅行，那么第二个双胞胎在返回时将比第一个双胞胎年轻，因为对他来说流逝的时间更少。
约翰逊航天中心的马克和斯科特·凯利。 他们中的一个在太空度过了一年，衰老了一点，而另一个则留在了地球上。正如Minkowski在1908年写道：
我想向您展示的时空本质理论是在实验物理学的基础上发展起来的，它们的力量来自于此。 他们是激进的。 从此以后，空间本身和时间本身注定要变成阴影，只有它们的统一才是独立的现实。
如今，时空的表述甚至更加笼统，它包含了空间固有的曲率-这就是STO的概括方法。 但是，时间与空间的维数相同是因为我们不断在时间中移动，并且我们以“ 3 + 1”（而不仅仅是4）的形式来书写它，因为增加在空间中的移动会减少移动通过时间，反之亦然。
摄像机可预测物体随时间的运动-时间概念作为测量的实际应用之一有趣的是，每个人，无论他们相对于其他人在太空中的移动情况如何，都将看到相同的规则，相同的行为和后果。 如果时间不是一个维数，那么相对定律就行不通，绝对空间的概念就可以证明是正确的。 为了使物理学按其工作方式运作，我们需要时间来拥有测量的性质，而宇宙不断向我们提供这种现象。
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。