在闵可夫斯基坐标系中,一个物体的世界线可以通过数学公式来描述。世界线是物体在四维时空中的路径,其中时间和空间被合并为一个统一的框架。对于一个以恒定速度运动的物体,其世界线可以用以下参数方程来表示:
[ x(\tau) = x_0 + v_x \tau ] [ y(\tau) = y_0 + v_y \tau ] [ z(\tau) = z_0 + v_z \tau ] [ ct(\tau) = c t_0 + \frac{1}{c} \sqrt{v_x^2 + v_y^2 + v_z^2} \tau ]
这里,( (x_0, y_0, z_0, ct_0) ) 是物体在固有参考系中的初始位置和时间,( (v_x, v_y, v_z) ) 是物体在三维空间中的速度分量,( \tau ) 是物体自身参考系中的时间(固有时间),( c ) 是光速。
对于光的世界线,由于光速在任何参考系中都是常数,其世界线在闵可夫斯基坐标系中表现为光锥。光的世界线斜率始终为1,即在任何参考系中,光的世界线都是两坐标轴的角平分线。
这个图示展示了在闵可夫斯基坐标系中,光的世界线(光锥)是如何表示的。通过这些数学公式和图示,我们可以更直观地理解物体在四维时空中的运动轨迹。
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