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关于‘闽可夫斯基时空’内
的“时空间隔不变性”定律
周 方
tony_zf_zf_zf@126.com
（2022 年 8 月）
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关于“闵可夫斯基时空”内之“时空间隔不变性”定律
2 On The Principle of Invariance of Space-Time Interval In Minkowski Space-TimeFang Zhoutony_zf_zf_zf@126.comAbstract In this article, the system of equations, consisting of an equation describing the relative motion of observers and equations governing the‘Principle of Invariance of Space-Time Interval’, is defined in‘Galilean Space-Time’.The essential difference between‘Galilean Space-Time’and ‘Minkowski Space-Time’is that for‘Galilean Space-Time’the‘Time’is ‘absolute’,whereas for‘Minkowski Sp...
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文本内容
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On The Principle of Invariance of Space-Time Interval
In Minkowski Space-Time
Fang Zhou
tony_zf_zf_zf@126.com
Abstract In this article, the system of equations, consisting of an equation describing the relative
motion of observers and equations governing the‘Principle of Invariance of Space-Time Interval’,
is defined in‘Galilean Space-Time’.The essential difference between‘Galilean Space-Time’
and ‘Minkowski Space-Time’is that for‘Galilean Space-Time’the‘Time’is ‘absolute’,whereas
for‘Minkowski Space-Time’the‘Time’is‘relative’.In consequence, the‘World Line’for
‘Galilean Space-Time’is depicted in a branchy curve, whereas for‘Minkowski Space-Time’in
a singular curve. In the article, the system of equations, defined in‘Galilean Space-Time’,yields a
solution— ‘Null’ Transformation [x’(t’) , t’]
T = [x(t) , t]
T，which is untenable in‘Galilean
Space-Time’.Therefore, the inevitable conclusion is: the principle of invariance of‘Space-Time
Interval’is invalid for the case of two relatively moving observers.
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两观测者有相对运动（u ≠ 0 ）场合下，
‘闽可夫斯基时空’内
的“时空间隔不变性”定律，是一个伪命题
周方
tony_zf_zf_zf@126.com
（一）“伽利略时空（Galilean Space-Time）”
“时空”是‘时间’（Time）与‘空间’（Space）相结合而成，容纳万物及其活动于其
中的‘场所’。物理学中，“时空”应当就是真实的“宇宙时空”。因此，我们定义‘可量测
的物理时空’— “伽利略时空” ：
伽利略时空 的一个重要性质是：‘空间 ’为三维欧氏空间，‘时间T ’是‘绝
对的’：t ≡ t′ 。“伽利略时空” 的“世界线（World-line）”为‘两条互不相交的
曲线’，满足
′
′ ′
≠
t
tr
t
tr )( )(
r r
，因此有：
[ ]
T
E , T
3
[ ]
T
E , T
3 ≡ [ ]
T （三维）欧氏空间E , 时间T
3
[ ]
T
E , T
3 3 E
[ ]
T
E , T
3
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3
“伽利略时空公理”（Galilean Space-Time Axiom）：
对于（一维）伽利略时空：
********************************************
（二）“闵可夫斯基时空（Minkowski Space-Time）”
“闵可夫斯基时空” (x y z icτ ) 的一个重要性质是：“闵可夫斯基时空”
(x y z icτ ) 为四维（伪）欧氏空间，‘时间τ ’ 是‘相对的’：τ ≠ τ ′。“闵可夫斯基
时空” (x y z icτ ) 的“世界线”为‘两条互相重叠的曲线’，满足
′
′ ′
≡
τ
τ
τ
r τ )( r ( )
r r
，
因此有：
“闵可夫斯基时空公理”（Minkowski Space-Time Axiom）：
对于（一维）闵可夫斯基时空：
********************************************
（三）方程 x′ = k(x − ut)
在时刻 ， 系观测者与 系观测者相重合（ ）。在 ， 时，
系相对于 系沿 轴做速度为 的平移运动。为了描述“ 系观测者对于 系观
测者沿 轴始终有相对运动”之物理事实，必须引入方程 x′ = k(x − ut),u > 0 。
t′ = t = 0 K′ K x t ′ = x = 0 ′ t ≥ 0
K′ K x(x′) u K′ K
x(x′)
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4
********************************************
（四）方程 x = ct 与 x′ = tc ′
实际上，“‘闵可夫斯基时空’内质点运动满足‘时空间隔不变性’”等同于‘伽利略时
空’内约束条件 x = x′下的‘光传播速率不变性’定律 — “真空中光传播速率为恒定值
（约 仟米/秒），乃是光的固有属性”，示于图 1。
系观测者（ ） t ≡ t′
光传播方向
系观测者（ ） 光照点 E
图 1‘伽利略时空’内约束条件t ≡ t′下的‘光传播速率不变性’定律
从图 1 可得：“‘闵可夫斯基时空’内质点运动满足‘时空间隔不变性’”等同于‘伽
利略时空’内约束条件（‘绝对时间’t ≡ t′ ）下的‘光传播速率不变性’定律：
按以上（三）、（四）两项所述，列出如下定义在‘伽利略时空’内的方程组：
x′ = k(x − ut),u > 0
（A）
t ≡ t′
将t ≡ t′代入方程 x = ct ， x′ = tc ′，得： x = x′
将 x = x′代入方程 x′ = k(x − ut) ，得：
kx − x′ = kut
(k − )1 x′ = kut
x ut
k
′ =
−
1
1
得： k = 1及u = 0
将k = 1及u = 0代入方程 x′ = k(x − ut) ，得： x′ = x
5
0.3 ×10
K x = 0 x = ct
x′ = tc ′
K′ x′ = 0
x = ct
x′ = tc ′
（闵可夫斯基时空内） （伽 利 略 时 空 内）
{ ， ， }
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5
以上方程组（A）的解为：
=
′
′
t
x
t
x
方程组的解
=
′
′
t
x
t
x
违背了“伽利略时空公理”
≠
′
′
t
x
t
x
，故这个定义在“伽利略时
空”内的方程组（A）在“伽利略时空”内却‘无解’。
可得结论：对于‘两观测者有相对运动（u ≠ 0 ）’之场合，‘闽可夫斯基时空’内的“时
空间隔不变性”定律，是一个伪命题。
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