"空間"描述事情何地發生
"時間"則描述事情何時發生
我們能分別觀察事發地點
和事發時間
但現代物理學發現
事發的時間與地點
其實都屬於同一個問題
因為如果要了解宇宙
就得捨棄傳統思維： 三維空間加上一維時間
改用另一個觀念
那就是四維時空
我們將在一系列的動畫中
解釋四維時空的概念
動畫?
沒錯
但我們不怎麼靈活吧?
怎麼會!我還能瞬間移動呢!
你怎麼辦到的?
移動速度多快?
用跑的還是走的?
難道還沿直線移動?
要回答你, 得先把誇張的動畫物理學
變得更符合實際物理學
需要更多圖
請秀更多圖
每張圖安德魯都在不同位置
每張記錄不同時間
安德魯所在位置
說得好,但要看得更清楚
就得更細分圖片
把細分的幾百張疊起來
就像本手翻書
就是這樣,現在開始翻頁
就能看到一張又一張圖
每秒能翻24張
我就說吧!這就是動畫
你現在能看到我走路的過程
畫出這些圖並做成手翻書
只是紀錄我動作的其中一種方式
這就是動畫和電影的原理
結果發現我走路的速度
經過一段圍籬得花兩秒
每段圍籬長四公尺
這樣一算,我的速度...
也就是我在空間中移動得多快
也就是每秒兩公尺
但我連翻圖也不用翻
就能算出結果
從手翻書邊緣
就能看到每張圖的圍籬
和安德魯
他在每張圖的位置都有些不同
這樣就能預測 每秒翻24張的狀況
安德魯移動的速度
用看的就知道
連翻都不用翻
手翻書邊緣呈現的圖
就叫做時空圖
沒錯,就是呈現安德魯
移動時的時空狀態
這條代表安德魯移動軌跡的線
就叫世界線
如果我不用走的,而用跑的
經過圍籬可能只花一秒
他可沒什麼運動細胞
總之,從邊緣看手翻書時
能用同樣方式分析
安德魯慢跑的世界線
比起走路的世界線
更陡斜
能看出他的速度變成兩倍快
不用動手翻就一目了然
有趣的地方來了
物理學鼓勵 從不同觀點分析同個問題
畢竟物理定律
適用於所有人
否則不能成為定律
所以重新看看我們的動畫
讓鏡頭跟著安德魯跑
看看圍籬如何在他身旁移動
形式還是手翻書
不需重畫
只要角度稍微轉一下
讓安德魯的世界線
變成垂直線
翻翻看就知道怎麼一回事
好,現在我原地跑步
一直處在畫面中心
在手翻書邊緣
我的世界線垂直向上
使得一個個圍籬經過我
是圍籬的世界線變傾斜
這種轉換畫面的方式
就叫做伽利略變換
這讓我們從不同角度 分析物理現象
這就是從我的角度看
總之換種角度看事情總是不錯
尤其是觀眾以不同速度移動時
只要速度不要太快就好
如果是以光速前進的宇宙射線
這本手翻書就不夠用了
為了避免這種狀況
必須把每張圖都黏在一起
而不只是一張張疊起來
我們需要的是一個堅固的時空圖
這會在下個動畫解釋