什么是时空连续体？

　　不久前，一位听众的来信中提到这个问题:“您能简单描述一下时空连续体吗?”

　　这可是个大问题，不过我会尽己所能。你可能知道，我们所处的是一个三维空间。三维空间意味着你可以往三种不同的方位移动。你可以把它们看作左右，上下，前后。

　　科学家通常用字母来表示这些方位:x，y和z。所以如果你向右移动四步，你就会沿着x方向或者科学家们所称的“x轴”移动四步;如果你向左移动四步，你就会沿着x轴的负方向（或者对面）移动四步。

　　当然你也可以沿着对角线移动，但这其实就是三种移动方式中的两种或者两种以上的组合。所以如果你向前一步然后往右，你就是同时在往x轴和z轴移动。

　　站在你生活的地方

　　想象你家客厅的中间位置就是宇宙的中心，所以我们可以把这个点的坐标设为x=0，y=0，z=0，这个位置叫做原点。

　　图解 :在绿色参考系中事件B与事件A同时发生，但在蓝色参考系中事件B较早发生，在红色参考系中事件B则较晚发生。

　　要知道如果你从原点向北或向南移动，那就是沿着x轴移动;如果你向上或向下移动，那就是沿着y轴移动;如果你向东或向西移动，就是沿着z轴移动。

　　我们可以像这样用坐标或者方位把你现在的位置写出来:（0，0，0）。

　　如果你向右移动1米，那么你的新位置就是x=1，y=0，z=0或者（1，0，0）。接着如果你向上跃1米，那么你的新位置（保持悬空）就是x=1，y=1，z=0或者（1，1，0）。

　　图解：火车上移动观测者的时空图。

　　现在要重点关注的是我们给出任意的x=1意味着此处离客厅中心（或称原点）有1米的距离。我们也可以说x=1意味着1英寸，1英尺甚至1米，只要我们测量单位相同，这都没关系。所设的x、y、z的方向也不重要，只要使它们在讨论中保持不变就可。我们本来可以简单地说z才意味着左和右而不是x。

　　在时空的概念上增加一个维度：第四维度。

　　第四维度

　　我们不仅是在空间的三个维度上移动，还在时间中移动。在阅读本文时，你已经沿着时间维度移动了几秒钟。不幸的是，四维形状在视觉上更加抽象，这就是我们花费许多时间讨论坐标的原因。数学使讨论更高维度的空间变得更加简易。

　　图解：从三维投影看，一个在四维空间中绕一个平面旋转的四维超正方体。

　　如果我们将0设为你开始站在客厅中心的时间（秒），则你在四维空间中的坐标为：x = 0，y = 0，z = 0，t = 0，我们可以写成（0，0，0，0）。请注意，四维表示我们在坐标系中有4个值。

　　图解：从一维到五维物体的演示。

　　5秒后，我们在时空中的坐标将是（0，0，0，5）。如果在那5秒钟内我们碰巧向后退了一步（沿z轴向后），那么我们的坐标将是（0，0，-1，5）。现在重要的是要记住，我们在几秒钟内测量的时间维度，依然完全是任意的，我们可以使用分钟，小时，毫秒，年或其他任何单位。

　　图解：在太空船参考系的观点中，船上的时间与当地的时间看起来是不同步的。

　　现在重要的是通过所有这些任意选择的方向和测量单位，给出一个参考框架，或者能对照我们的坐标的物体。因此，如果我们想给某人一个四维坐标来描述我们在时空中的绝对位置，我们会这么说：

　　“当我的实验开始时，我正在相对于客厅中心的坐标（0，0，-1，5）处。”

　　我们还需要告诉他们x，y和z的方向，以及每个维度的测量单位：

　　“如果x是我客厅中心以北的距离，y是我客厅中心以上的距离，z是我客厅中心以东的距离，t是自从我开始站在客厅中心以来的秒数，我的坐标（x，y，z，t）是：（0，0，-1，5）。

　　幸运的是，所有这些信息你只需要告诉他们一次，因为之后的所有坐标将使用相同的信息。

　　既然你知道什么是时空了，那就让我们谈谈时空连续体。连续统一意味着持续存在。因此，如果你考虑从客厅的中心上下移动，你可以持续永久地向上移动，也可以持续永久地向下移动。 （假设你可以分别飞过并穿过地球中心）。当你在时空中移动时，你正在穿越时空连续体。

　　参考资料

　　1.Wikipedia百科全书

　　2.天文学名词

　　3. Lee Falin- quickanddirtytips-两等

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　　翻译：天文志愿文章组-两等

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　　1.WJ百科全书

　　2.天文学名词

　　3.原文来自：https://www.quickanddirtytips.com/education/science/what-is-the-space-time-continuum?page=1

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