光錐

光錐

光錐,時空中的面,在上面標出光通過一給定事件的可能方向。以時間維t替換三維空間之一維(如z),選擇事件發生之點(x0,y0,t0)為原點,則此事件所能影響之空間範圍為以ct(上限速度光速c與時間t的乘積)為半徑所包圍之圓(或球,如果考慮z);此空間內一系列沿時間軸方向(F)半徑漸增之圓堆積之錐即稱之為光錐(將來光錐)。

另一方面在時間軸相反方向(P)與之對稱之錐顯示了能夠對此事件發生產生作用的空間範圍,稱為此事件的過去光錐。光錐外的事件(他處)點無法與原點事件發生物理學意義上的因果關係。

形成


光錐
光錐
將一塊石頭扔進水塘,水表面的漣漪向四周散開,並且漣漪以圓周的形式越變越大,這個二維的池塘水面加上一維的時間,擴大的水圈與時間就能畫出一個圓錐,頂點是石頭擊中到水面的地方和時間。
類似地,從一個事件出發的光在四維的空間-時間裡形成了一個三維的圓錐,這個圓錐稱為事件的過去光錐。
它的宇宙學意義就是當我們遙望夜空的時候,我們並沒有看到目前狀態的宇宙,天空所顯示的圖像不同於一幅瞬時拍攝的快照因為光從遙遠的地方到達我們這裡要花一定的時間,我們在天空中所見到的任何一個天體都是它在發光瞬間的像。望遠鏡好比是“望時鏡”。天體離的越遠,我們今天見到的像在時間上就倒退的越早。實際上我們所見的宇宙是一個穿越時空回溯的像。

原理


光錐
光錐
同樣道理,一個事件將產生一個未來光錐,事件以光速向我們逼近,它的物理影響在到達前是完全無法預測的,因為我們沒有發現事件發生,我們此刻還在這個事件的未來光錐之外。例如,假定太陽現在停止發光,這個事件不會對此刻的地球發生影響,我們只能在八分鐘后,當地球位於太陽停止發光這一事件的未來光錐之內才受到絕對過去發生的這一事件的影響。
從宇宙的起源和發展來看,宇宙從奇點開始,從奇點發射出光錐,宇宙所有可能發生的事件都被包括在這個光形成的圓錐中,時間軸是圓錐的中心軸,即是圓錐的高。隨著時間的推移,光錐底面越來越大,也就是宇宙發展方向的可能性越來越多。但這一切都是對於奇點(時間零點,宇宙的開端)來說的。對於奇點后的任意時刻的宇宙,其未來發展方向則是以該點向後(沿時間軸方向)發射出的子光錐。任意子光錐都被包括在從奇點發射出的光錐中。根據這個模型,不同的宇宙可能會有相同的未來,因為如果時間無限,同一時刻的任意兩個子光錐(在同一時刻處於光錐底面的不同兩點)一定會有重合的部分,且這兩個不同的宇宙差異越小,重合部分(即有大致相同的未來的可能性)越大,發展成一致的未來所需要的時間越短。

平面光錐


概述

一個完備的物理學理論,不但能夠為物質層面提供準確的解釋,同時也能為這個世界的普遍性方面以及其他領域提供相當的豐厚的認識基礎。一個完備的光錐理論也應當如此。但與此相反的情況的是,他在物理物質層面上的確定卻是一種基礎,而在世界的普遍性方面事實必須提供相當精確的解釋。這是一個理論基礎的遞進和銜接。他幾乎可以稱之為超物理學理論。
光錐理論在這種情況下分為平面光錐和立體光錐。平面光錐描述的是我們對這個世界直接認識的物理幾何性質,是對二級光源的描述。立體光錐描述的是整個物理世界的初級光源的普遍描述。平面光錐理論在這個歷史中相當於牛頓力學理論。
下面稍微了解一下什麼是平面光錐。
在平面光錐的狀態下,我們所認識的物理世界事實上並不是一個立體的世界,而是一個平面。比如說,我們看對面朝著自己的人。我們的眼睛只能看到這個人的前面的一部分,而無法看到他的後背。同理,看任何東西和認識任何事物也都一樣有與此相似的現象。為什麼我們看到的世界只是一個平面呢?

原因

1,光在自然狀態下[考慮從光本身出發]允許進行直線傳播。但這隻形成了平面光錐的錐邊。
2,當一個事物進入視界區域時,光線被這個事物所阻擋。投射在該事物上的光線反射過來只是該事物的表面的信息。該事物的後部由於不是該區域的光線所經過的地方,故此,無法呈現任何信息。
3,進入視界區域的事物都有彎曲該光線的能力。即引力。這種引力是傳遞信息的本質。他形成了光錐中的一個埠。未被阻擋的光線繼續向外廣大的區域發散。其中一部分被引力吸引。此時,光呈現似波性質。
4,被吸引和彎曲的原因是光線經過事物的引力場時波坍縮為粒子性質,被該事物的表面所吸收。觀察者的光是連續性的,而事物的光由於粒子化反射過來的則是非連續性。這就造成了觀察對象的模糊性。
5,光線被事物的引力場彎曲吸引並導致光波坍縮為粒子,並不總是歸咎於引力場本身,因為光子本身也有一種微弱的引力,在引力場中表現出光磁性。光磁吸附事物的表面重新把粒子轉化為波向外界做非連續性傳遞。
這些就是平面光錐形成的基本原理。
不管我們怎樣運動,在哪個位置,看到的世界都是一個平面的世界。這個世界是直接並真實的。這也是我們認識中感官,感性,認識的最初步驟。