標準鐘

狹義相對論中的重要概念。其定義：若一個鐘世界線上兩點的時間間隔恆等於其兩點的世界線長，則這個鐘為標準鐘。

基本介紹

• 中文名：標準鐘

一般說明

日常生活中的鐘表均可近似看做標準鐘，如電子表，沙漏或原子鐘。在說明某物體關於指定參考系的速度時，該速度可由以下式子表出：V=X/t，其中的時間或者說時間間隔t即為指定參考系的標準鐘所測。特別的，光子的世界線恆為類光測地線，其線長恆為零，即其標準鐘的測時（也叫固有時）恆為零，通俗來講就是光子自身的時間是不流逝的。

定義補充

1.由於相對論中經常採用幾何單位制，取光速C=1，所以上述定義在國際單位制下即可表為：dt=dx/c

2.走時率：世界線上任意兩點讀數等於線長

標準鐘的鐘同步

定義

根據標準鐘定義，觀察者的固有時間等於他的世界線長。至於選擇線上的哪一點作為世界線T的零點，則只涉及初始設定，在只有一個觀察者的情況下是任意的，但若考慮一個參考系，則其中各觀察者的標準鐘零點選擇就要滿足一定要求。例如，設R為慣性參考系，G是其中的一個觀察者，任選p0屬於G作為G的固有時零點後，以Z0代表過P0點並與所有觀察者世界線正交的超曲面，則R系內任意觀察者G1必須選擇Z與自己世界線的交點作為固有時間的零點。這種要求即為標準鐘的鐘同步

做法

乍看起來可用下列方法來實現鐘同步：G在把自己的標準鐘調零（事件P0）的同時告知G1“現在把鐘調零”。但是，由於信號傳播需要時間，以q代表G1接到通知的事件，則q必然不在超曲面z0上。如果Z1執行命令，即在事件q把自己的鐘調零，必然達不到鐘同步的要求。下面介紹一種鐘同步方法。觀察者G事先告訴G1“你在身上裝一面反射鏡，當鏡子接收到我發的光時把你的鐘調零。”然後觀察者G在某時刻向G1發光（事件p1）,到達G1時被反射（事件p2），以p3代表G收到反射光的事件。設p4為G世界線上P1P3的終點（以世界線長衡量），則觀察者G只需在該點把自己的鐘調零便可使G1鐘與自己的鐘同步。這一做法用到光速與方向無關（光子走類光測地線）的性質