因果结构
在数学物理学中，洛伦兹流形的因果结构是指流形中两点间的因果关系。 简介 在现代物理学（特别是广义相对论）中，时空是用洛伦兹流形表示的。流形中两点之间的因果关系可以用来描述时空中哪些事件可以影响到其他的哪些事件。 闵可夫斯基时空是洛伦兹流形的简单代表。由于闵可夫斯基时空是平直的，因而其中两点之间的因果关系非常容易表示。 任意洛伦兹流形（可能是弯曲的）的因果结构由于曲率的存在会较为复杂。对于这些流形中的因果结构的讨论就得从有邻点对的光滑曲线…
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时间倒流
時間倒流亦稱時間倒轉、時光倒流，概念和科幻故事中常見的時間旅行中回到過去的時代不同，是指該人物或物體或背景（可以是整個地球或其局部）狀況變回到某時段的情形。 物理學理論 狹義相對論與快子 這是以狹義相對論中接近光速的物體中的時間變慢，但該物體只是本身的時間變慢，不會有追不上外界觀察者的情形為基礎，而推論出假如有超光速物體，其時間將倒流。生物將出現死者復活和返老還童，死物亦可變回某時段前的狀態。然而事實上，狹義相對論指出光速是宇宙中速度的…
反相对论
愛因斯坦提出相对论后，有众多学者、爱好者反对相对论。其中相当多批评者在非学术的角度进行批判。出于纯粹的学术目的的相对论反对者包括德国实验物理学家格尔克 (Ernst Gehrcke)等人，其他很多反对相对论是出于种族主义或意识形态的原因，如德国实验物理学家、1905年诺贝尔物理学奖得主菲利普·莱纳德、1919 年诺贝尔物理学奖得主斯塔克(Johannes Stark)等。 廣義相對論 廣義協變性 巴特瑙海姆辯論 1920年，菲利普·莱纳…
相对论
相對論（）是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非古典的＝量子的”。在这个意义下…
光锥
-{zh-hant:中的光錐]];zh-hans:中的光锥]]}- 在狭义相对论中，光锥（）是闵可夫斯基时空下能够与一个单一事件通过光速存在因果联系的所有点的集合，并且它具有洛伦兹不变性。光锥也可以看作是闵可夫斯基时空下的一束光随时间演化的轨迹。在三维空间中，光锥可以通过将两条正交的水平轴取做空间坐标，将垂直于水平面的竖直轴取做时间坐标从而实现可视化。为了简明起见，这里首先考虑的是平面上的光锥：即用来描述它的闵可夫斯基图只具有一维时间（…
黑洞
橢圓星系M87核心的超大質量黑洞，質量大約是太陽的70億倍，如事件視界望遠鏡發佈的第一張圖片（2019年4月10日）所示。可見眉月形的光環和中心的陰影，這是在黑洞事件視界周围的光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像。眉月形肇因於黑洞的自轉和；陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空形成黑洞；不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界。雖然事件視界的範圍決定了穿越黑洞的物體是否被吸入其中，但其邊界本身並沒有可…
虫洞
蟲洞（），又稱愛因斯坦-羅森橋（），是一種連接時空中不同點的理論結構，它基於愛因斯坦場方程的特殊解。它們於1916年由路德維希·弗拉姆首次提出，並於1935年由阿爾伯特·愛因斯坦和內森·羅森再次提出。因此，它們也被稱為愛因斯坦-羅森橋。 蟲洞一詞是由約翰·阿奇博爾德·惠勒在1957年創造的， 而蟲洞这个名字有「虫咬的洞」的意思，其举例来自如果一只虫要苹果表面移动，比起沿着表面爬，不如直接从果肉穿过距离更短。 蟲洞可以想像成一條隧道，其兩…
纽曼-彭罗斯形式体系
纽曼-彭罗斯( NP )形式体系 是由Ezra T. Newman和Roger Penrose为广义相对论(GR) 发展出的一套记号体系。他们的记号体系试图用旋量记号来处理广义相对论，从而引入了广义相对论中通常使用的变量的复数形式。 NP 形式体系本身是四元组形式体系的一个特例， 在该体系中，理论中的张量被投影到时空每个点的完备矢量基上。通常选择这个矢量基来反映时空的某种对称性，从而简化物理可观测量的表达。对于 NP 形式体系，所选择的…
祖父悖論
祖母悖论（又称祖父悖论）是一种时间旅行的悖论，科幻故事中常见的主题。最先由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒（René Barjavel）在他1943年的小说《不小心的旅游者》（Le Voyageur Imprudent）中提出。情景如下： 参考 参见 *命定悖論
事件 (相對論)
事件是物理學中（尤其相對論）一瞬間的物理情況，或是在時空中一個點（亦即，一個特定的地點與時間）發生的事。例如，一個玻璃杯碎在地上是一個事件——它於特定的時間發生於一特定的地點。嚴格來說，事件是個理想上的觀念，它具體標明了一組明確的時間與地點，而任何真實事件必然會在時間和空間上佔有一定的範圍。 在選擇參考系時，可以為事件指定座標：三個描述地點的空間座標 \vec{x} = (x,y,z)，以及一個標定事件發生時刻的時間座標 t。這四個座標…
靜態定位
靜態定位（）屬於相對定位中的一種。同時使用兩個或更多個GPS接收器來接收相同衛星的訊號。
经典极限
经典极限（或称对应极限）是物理理论在其某个参数取特定值时能够用经典理论近似，或者说“还原”为经典理论的能力。物理学家通常会考察那些预测非经典行为的物理理论的经典极限。 量子理论 尼尔斯·玻尔曾将一个启发式的原理，对应原理，引入量子理论，即从实际效果而言，当普朗克常数对于系统的作用趋近于零时，需要引入量子系统的经典极限这样的连续性表述。通常量子情形向经典情形的过度是由“准经典方法”（如WKB近似）实现的。 更为严格来说，经典极限涉及到的数…
愛因斯坦同步法
愛因斯坦同步（龐加萊–愛因斯坦同步）是以訊號交換來同步位於不同地點時鐘的約定方法。早在19世紀中葉該方法已經為電報員所用，而儒勒·昂利·龐加萊和阿爾伯特·愛因斯坦則進一步的將其用於相對論中，作為同時性的基礎定義。同步約定主要是指慣性座標系下時鐘的同步。 愛因斯坦 若一束光訊號由時鐘 A 的時間\tau_1開始，從時鐘 A 送至時鐘 B 再反射回來，並在時間 \tau_2 時回到時鐘 A。那麼根據愛因斯坦約定，若時鐘 B 收到訊號時所顯示…
克莱因-戈尔登方程
克莱因-戈尔登方程式（）是相对论量子力学和量子场论中的最基本方程式，它是薛定谔方程式的狭义相对论形式，用于描述自旋为零的粒子。克莱因-戈尔登方程式是由瑞典理论物理学家奥斯卡·克莱因和德国理论物理学家沃爾特·戈登于二十世纪二三十年代分别独立推导得出的。 陳述 克莱因-戈尔登方程為 : \frac {1}{c^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2} \psi - \nabla^2 \psi + \frac {m…
惯性参考系
在经典物理学与狭义相对论中，惯性参考系或惯性坐标系，简称为惯性系（）是指可以均匀且各向同性地描述空间，并且可以均匀描述时间的参考系。在惯性参考系内，系统内部的物理规律与系统外的因素无关。 所有的惯性系之间都在进行匀速平移运动。不同惯性系的测量结果可以通过简单的变换（伽利略变换或洛伦兹变换）相互转化。广义相对论中，在任意足够小以致时空曲率与潮汐力可以忽略的区域内，人们可以找到一组惯性系来近似描述这个区域。广义相对论中，非惯性系中的系统由于…
絕對轉動
观察者都证实了球从外壳弹跳的客观现实，因此，无论选择哪个参考系，空间站的旋转都是一个“绝对的”客观事实。]] 在物理学中，绝对旋转的概念——即与任何外部参考无关的旋转——是关于相对论、宇宙学和物理定律本质的争论话题。 绝对旋转的概念要想具有科学意义，就必须是可测量的。换句话说，观察者能否区分被观察物体的旋转和自身的旋转？牛顿提出了两个实验来解决这个问题。一个是水桶实验，研究离心力对水桶中旋转水面形状的影响；这与载人航天方案中提出的旋转引…
时间悖论
时间悖论最早是在科幻小说中提到的。这个悖论的必要前提是：人类可以随心所欲的控制三维空间之后的“第四维”——时间，能够回到过去或者未来。 概念 在这个前提下，有多种“时间悖论”的表达方式。這是其中一種。 最为著名的“时间悖论”是“祖父悖论”：某人回到过去，在自己父亲出生前杀害了自己的祖父。既然祖父已死，就不会有其父亲，也不会有他；既然他不存在，又怎么能回到过去，杀死自己的祖父呢？因此時間就會有衝突。 与之对应的，既然有回到过去的悖论，也会…
三維空間
三维空间，又叫三次元，簡稱3-{}-D，日常生活中可指由長、宽、高三个维所構成的空間，而且常常是指三维的欧几里得空间。在历史上很长的一段时期中，三维空间被认为是我们生存的空间的数学模型。当时的物理学家认为空间是平坦的。20世纪以来，非欧几何的发现使得实际空间的性质有了其它的可能性。而相对论的诞生以及相应的数学描述：闵可夫斯基时空将时间和空间整体地作为四维的连续统一体进行看待。弦理论问世以后，用三维空间来描述现实中的宇宙已经不再足够，而需…
时空
在物理学中，时空（）又稱時空連續體（）、时空连续统，是一数学模型，其将空间的三个维度和时间的一个维度合并成一个四维流形。时空连续性是指时空无限可分性。 时空图则用来可视化相对论效应，例如为什么不同的观察者对事件于何处与何时发生有不同的感知。时空是一種基本概念，分别屬于物理學、天文學、空間物理學和哲學。并且也是这几个学科最重要的最基本的概念之一。 空间在力学和物理学上，是描述物体以及其运动的位置、形状和方向等抽象概念；而时间则是描述运动之…
座標時
相对论中，利用时空座標系表達計算結果很方便。這裡的時空坐標系隱含了「假想每個時空點都有觀察者」的意義