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時間是向量嗎

心理1.49W
時間是向量嗎

在經典力學中,時間是純量

在狹義相對論中,座標時是4-時空向量的一個分量,固有時是一個純量

在廣義相對論中,時空座標不是向量,是彎曲空間到閔氏空間的區域性同胚,所以座標時也不是4-向量的分量,但固有時仍是純量。

座標時是觀測者建立的局域座標對運動物體的時空曲線的度量,而固有時是運動物體時空曲線的長度。

題主的問題在於認定“向量(向量)是有長度和方向的量”,實際上這個定義太初等了,連騙高中生我覺得都有點過分。

首先純量也是可以有大小和方向的,方向可以用正負號表示:

有方向的純量包括:電流、電勢、時刻

沒有方向的純量包括:能量、溫度、質量

甚至有的純量可以根據需要決定是否有方向:體積

還有一些物理量可以根據需要成為純量或者向量:面積

實際上向量和純量的根本區別在於:

純量可以定義乘法,並且滿足一系列規律,純量與向量可以相乘得到向量,向量不能定義乘法,或者定義的乘法不滿足純量乘法的一些好的性質。

這些性質包括:封閉性、交換律、結合律、有單位元、除0以外都可逆……

所以究極的定義在這裡:

定義1:

設G是一個集合,在G上定義一個運算cdot,它把任意兩個G中的元素對映為一個G中的元素,這個運算滿足:

1、任何a,b,cin G,滿足(acdot b)cdot c=acdot(bcdot c)

2、存在單位元ein G,使得任意ain G

都有ecdot a=acdot e=a

3、任何ain G,存在逆元a^{-1}in G,滿足acdot a^{-1}=a^{-1}cdot a=e

那麼G叫做一個群。

如果這個運算還滿足交換率,即任意a,bin G都有acdot b=bcdot a,這個群叫做一個阿貝爾群。

定義2:

設F是一個集合,在F上定義兩個運算,一個叫加法記作+,一個叫乘法記作cdot,滿足:

1、F關於加法構成一個阿貝爾群,加法單位元記作0

2、F中所有非0元素關於乘法構成一個阿貝爾群,乘法單位元記作1

3、乘法與加法滿足分配律acdot (b+c)=acdot b+acdot c

那麼F叫做一個域。

定義3:

設F是一個域,V關於加法+構成一個阿貝爾群,定義一個數乘運算Ftimes Vrightarrow V,滿足任意a,bin FX,Yin V

1、a(X+Y)=aX+aY

2、(a+b)X=aX+bX

3、a(bX)=(ab)X

4、1X=X

那麼V稱為F上的一個線性空間,F中的元素稱為純量,V中的元素稱為向量(向量)。

時間不是向量。

向量(英語:vector,物理、工程等也稱作向量)是數學、物理學和工程科學等多個自然科學中的基本概念。指一個同時具有大小和方向,且滿足平行四邊形法則的幾何物件。

標籤:時間 向量