世界线(英语:World line)是美国物理学家
阿尔伯特·爱因斯坦于其1905年论文《
论动体的电动力学》中提及的
概念。
世界线(英语:World line)是美国物理学家
阿尔伯特·爱因斯坦于其1905年论文《
论动体的电动力学》中提及的概念。他将时间和空间合称为
四维时空,粒子在四维时空中的运动轨迹即为世界线。在物理学上,世界线是物体穿越四维时空唯一的路径,因加入时间维度而有别于力学上的“
轨道”或“路径”。
在物理学上,世界线是时空中某物体的历史所组成的
事件序列,事件的发生与其前后演变可用四维坐标标示。世界线是时空中的特殊曲线,线上的每个点都能标出物体在那个时间的时空位置。举例来说,
地球的公转轨道是
宇宙中一个近乎圆形的三维封闭曲线,地球每年都会转回同一个点,但时间却不一样。地球的世界线会在四维时空中循环(像弹簧的形状那样沿螺旋式轨迹延伸),而不会回到同一点上。
时空是称为“事件”的“点”,与标有事件的持续、稳定坐标系之集合。四维时空的每个事件都有三个空间
维度和一个时间维度,在
数学上这称为
流形。若将此概念应用于高阶空间,为了方便在平面上作图,其中两个空间维度会被省略。每个事件都是
闵可夫斯基图上的一个点,图上的坐标系纵坐标为时间轴,横坐标为空间轴。粒子在闵可夫斯基图上的连续轨迹即为世界线。
不仅粒子的历史可以构成世界线,一些人为定义的“东西”的历史也可以构成世界线,比如说影子和光斑。这些点虽然不是真正的粒子,但它们是由真实的粒子来决定的,因此它们的“历史”也构成世界线。
当然,“世界线”并不能禁止我们回到过去,如果能够造出时间机器,我们还是能够回到过去的,但即使我们能自由地穿梭时空,也只能沿着既定的轨迹。还有一种说法是,当我们回到过去,为了避免时间悖论的产生,我们有可能成为过去历史的旁观者,对过去发生的一切,我们只能观看,而无法干预。但是这些仅仅是猜测而已。
但并没有任何理论证明了时间机器不存在,甚至有理论支持时间机器的存在,但如果时间机器真的能够存在,它会导致时间悖论的产生,对于世界的发展与改变,也是件非常严重的事。