1
00:00:06,539 --> 00:00:09,958
空间描述事情在哪里发生

2
00:00:09,958 --> 00:00:12,575
时间描述事情什么时候发生

3
00:00:12,575 --> 00:00:14,324
我们可以度量事情在哪儿

4
00:00:14,324 --> 00:00:15,658
在什么时间发生

5
00:00:15,658 --> 00:00:17,157
但是在现代物理学

6
00:00:17,157 --> 00:00:18,993
我们发现时间和地点

7
00:00:18,993 --> 00:00:22,467
事实上是同一个问题的不同方面

8
00:00:22,467 --> 00:00:24,679
因为当要了解宇宙

9
00:00:24,679 --> 00:00:27,345
我们需要用一个概念

10
00:00:27,345 --> 00:00:29,847
来代替三维空间加时间

11
00:00:29,847 --> 00:00:33,644
四维时空

12
00:00:33,644 --> 00:00:35,773
在这个动画系列里

13
00:00:35,773 --> 00:00:38,273
我们将探索解释四维时空

14
00:00:38,273 --> 00:00:39,234
用动画？

15
00:00:39,234 --> 00:00:40,317
是的

16
00:00:40,317 --> 00:00:42,523
好吧，但我们并没有怎么动，不是么？

17
00:00:42,523 --> 00:00:46,859
我们当然在动，看，我从这儿到了那儿

18
00:00:46,859 --> 00:00:48,659
哇！你怎么从这儿到那儿的？

19
00:00:48,659 --> 00:00:50,024
你动得多快？

20
00:00:50,024 --> 00:00:51,689
你跑的还是走的？

21
00:00:51,689 --> 00:00:53,357
你是走的直线么？

22
00:00:53,357 --> 00:00:57,108
啊哈！要回答这个，你需要把我们的卡通物理

23
00:00:57,108 --> 00:00:59,543
变得更像真实的物理

24
00:00:59,543 --> 00:01:02,107
你需要更多图画

25
00:01:02,107 --> 00:01:05,301
请给更多图画

26
00:01:05,301 --> 00:01:10,096
好了，在每个图中，安德鲁在一个稍微不同的地方

27
00:01:10,096 --> 00:01:11,975
每一张图记录了

28
00:01:11,975 --> 00:01:14,892
安德鲁不同时间的位置

29
00:01:14,892 --> 00:01:18,711
非常好，不过如果我们剪开数以百计的图画

30
00:01:18,711 --> 00:01:20,440
然后堆在一起看

31
00:01:20,440 --> 00:01:22,773
就能更简单地看清发生了什么

32
00:01:22,773 --> 00:01:26,069
就像手翻书一样

33
00:01:26,069 --> 00:01:28,155
好，来让我们快速翻这本书

34
00:01:28,155 --> 00:01:30,607
我们看到一个接一个的图画

35
00:01:30,607 --> 00:01:34,358
每秒24张

36
00:01:34,358 --> 00:01:36,439
看！我说过这是个动画

37
00:01:36,439 --> 00:01:39,376
现在你能看到我是怎么走过去的

38
00:01:39,376 --> 00:01:42,046
画出所有图然后放在手翻书里

39
00:01:42,046 --> 00:01:45,757
是记录我移动的一种方法

40
00:01:45,757 --> 00:01:49,773
这就是动画片，甚至电影的工作原理

41
00:01:49,773 --> 00:01:52,346
结果发现，以我的步行速度

42
00:01:52,346 --> 00:01:55,691
每两秒经过一个篱笆桩

43
00:01:55,691 --> 00:01:58,521
桩子间距4米

44
00:01:58,521 --> 00:02:00,478
我们可以计算我的速度

45
00:02:00,478 --> 00:02:02,482
我在空间移动的速度

46
00:02:02,482 --> 00:02:05,484
就是两米每秒

47
00:02:05,484 --> 00:02:08,238
但事实上不需要翻动画面

48
00:02:08,238 --> 00:02:11,156
我也可以从那些画面里面算出速度

49
00:02:11,156 --> 00:02:12,493
从手翻书的侧面

50
00:02:12,493 --> 00:02:14,608
你可以看到篱笆桩的所有副本

51
00:02:14,608 --> 00:02:16,440
还有安德鲁的所有副本

52
00:02:16,440 --> 00:02:20,124
他在每个里面处在稍微不同的位置

53
00:02:20,124 --> 00:02:23,230
现在我们可以预测以每秒24页翻动时

54
00:02:23,230 --> 00:02:26,775
安德鲁将会发生的事

55
00:02:26,775 --> 00:02:28,132
包括他的运动速度

56
00:02:28,132 --> 00:02:30,343
仅仅通过看

57
00:02:30,343 --> 00:02:33,157
不需要翻动

58
00:02:33,157 --> 00:02:34,638
这个手翻书的侧面

59
00:02:34,638 --> 00:02:38,551
就叫做安德鲁的行程的时空图

60
00:02:38,551 --> 00:02:40,066
你猜到了

61
00:02:40,066 --> 00:02:42,067
时间和空间

62
00:02:42,067 --> 00:02:45,151
我们把代表安德鲁的行程的线

63
00:02:45,151 --> 00:02:47,510
叫做他的世界线

64
00:02:47,510 --> 00:02:49,865
如果我用慢跑代替步行

65
00:02:49,865 --> 00:02:54,454
我可能每秒通过一个桩

66
00:02:54,454 --> 00:02:56,037
他不是那么有运动细胞

67
00:02:56,037 --> 00:02:59,207
无论如何，当我们看这个新手翻书的侧边

68
00:02:59,207 --> 00:03:02,260
我们可以做和之前相同的分析

69
00:03:02,260 --> 00:03:03,837
安德鲁慢跑的世界线

70
00:03:03,837 --> 00:03:05,297
比他步行的世界线

71
00:03:05,297 --> 00:03:07,759
更加倾斜

72
00:03:07,759 --> 00:03:10,926
我们不用翻画就可以知道

73
00:03:10,926 --> 00:03:14,395
他的速度是原来的两倍

74
00:03:14,395 --> 00:03:16,638
但再机智点

75
00:03:16,638 --> 00:03:20,361
在物理学中，多从其他角度看事情总是好的

76
00:03:20,361 --> 00:03:22,226
毕竟，物理基本定律

77
00:03:22,226 --> 00:03:23,861
对每个人都一样

78
00:03:23,861 --> 00:03:26,277
或者说没有人能违背

79
00:03:26,277 --> 00:03:29,066
重新审视这个卡通

80
00:03:29,066 --> 00:03:31,652
让镜头跟随安德鲁一起慢跑

81
00:03:31,652 --> 00:03:35,237
篱笆桩一一接近又被超过

82
00:03:35,237 --> 00:03:37,777
同样将其看做手翻书

83
00:03:37,777 --> 00:03:39,777
我们不用重新画所有图画

84
00:03:39,777 --> 00:03:42,832
只是略微移动所有的画面

85
00:03:42,832 --> 00:03:45,110
直到安德鲁的倾斜的世界线

86
00:03:45,110 --> 00:03:48,003
变成竖直的

87
00:03:48,003 --> 00:03:50,695
为什么呢？来翻起来

88
00:03:50,695 --> 00:03:54,424
对的，现在我是不动的，在固定点慢跑

89
00:03:54,424 --> 00:03:56,051
一直在图画的中间

90
00:03:56,051 --> 00:03:57,552
在手翻书的侧边图里

91
00:03:57,552 --> 00:04:00,361
我的世界线是竖直的

92
00:04:00,361 --> 00:04:03,027
篱笆桩经过了我

93
00:04:03,027 --> 00:04:06,312
现在桩的世界线是倾斜的了

94
00:04:06,312 --> 00:04:09,438
这种图画的重新放置叫做

95
00:04:09,438 --> 00:04:11,649
伽利略变换

96
00:04:11,649 --> 00:04:16,240
它让我们从其他人的角度分析物理

97
00:04:16,240 --> 00:04:18,574
在这个例子里，我的角度

98
00:04:18,574 --> 00:04:21,945
总之，多从其他角度看事物总是好的

99
00:04:21,945 --> 00:04:23,794
尤其当观察者

100
00:04:23,794 --> 00:04:26,693
在以不同速度移动的时候

101
00:04:26,693 --> 00:04:30,529
只要速度不是太快

102
00:04:30,529 --> 00:04:33,278
如果你是一束以光速移动的宇宙射线

103
00:04:33,278 --> 00:04:38,028
你看到的手翻书就跟不上了

104
00:04:38,028 --> 00:04:39,805
为了阻止这样的事发生

105
00:04:39,805 --> 00:04:42,140
我们不得不把所有画面粘在一起

106
00:04:42,140 --> 00:04:44,612
我们需要一个整块的时空

107
00:04:44,612 --> 00:04:47,977
来取代画面的堆积

108
00:04:47,977 --> 00:04:50,694
我们将在下一个动画里解释这一点