认识论概述/时空测量装置
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一根刚性尺或罗盘，可以通过与其他距离比较来测量其两端之间的距离。因此，刚性尺是测量长度或空间间隔的装置。重要的是，尺子是刚性的，因此测量到的距离始终相同。时空测量装置可以根据相同的模型设计。一个简单的时钟就是这样的装置。它允许指向两个始终间隔相同时间的事件。也可以使用固定在同一刚性支架上的两个时钟，每个时钟用于指向某个事件。如果触发两个时钟的装置是规律的，那么指向的两个事件之间的时空间隔始终可以相同。这些装置可以像刚性尺可以测量空间一样，测量时空。
如果一个间隔位于一个有质量的物质点的路径上，则该间隔是类时的。如果它位于真空中的光线路径上，则它就是类光的。所有其他间隔都是类空的。当一个间隔是类空的时，总是存在一个惯性系，其两端是同时发生的事件。时空测量装置测量三种类型的间隔。单个时钟足以测量类时间隔。固定在刚性尺上的两个时钟，经适当同步后，可以测量类空或类光间隔。
该理论可以为所有时空间隔（类时、类光和类空）或更准确地说为它们的平方分配一个实数。尤其是类时间隔都等于零，因此彼此相等。这在先验上令人惊讶。例如，这意味着光子发射到 3 米远的地方被接收之间的时空间隔，与它发射到 3 光年远的地方被接收之间的间隔相等，就好像前进的光子从未离开过它的起点。这不是奇迹吗？
时空测量装置和时钟的减速可以帮助我们理解这个违反直觉的结果。想象一下，一颗火箭发射到距地球 3 光年的恒星方向。从火箭的角度来看，一个光子从火箭的后部发射出来，并在 3 米远的前部被接收，因此只有不到一秒的时间。但由于时钟的减速，从火箭的角度来看不到一秒的时间，从地球的角度来看可以持续三年，前提是火箭足够快。同一个时空装置测量了 3 光年的类光间隔和 3 米的类光间隔。因此，它确立了它们的相等性。