本次内容来自系列视频课程
“一说万物：现代物理学百年漫谈”
第七讲：狭义相对论
7.3 时、空是一回事吗？
系列课程介绍
20世纪是物理学的世纪。
在过去一百年中，物理学取得了空前的发展，涌现出很多新想法、新观念，其影响超越了物理领域，深刻改变了人们对世界的认识。
在《一说万物：现代物理学百年漫谈》中，来自香港科技大学的王一老师将给大家分享这些既深刻又有趣的新想法、新观念。
每期一个话题、一个概念，讲述精巧、富有启发性。来一起感受思考的乐趣吧！
在相对论里边我们经常讲“时空”，那么时间和空间是一回事吗？
首先我问大家一个简单得不能再简单的问题：“前面和上面是一回事吗？”你可能回答：“那就是一回事啊。”果真如此话，你咋不上天呢？你可以朝前跑，那你可以朝上跑吗？所以说，前面和上面有联系，也有区别。这个区别在于有地球引力，它给前面和上面造成了一定的区别。
但是，虽然有这样的区别，我们仍然可以说，前面和上面差不多是一回事。为什么这么讲？因为我们学物理或任何一门科学的时候，我们没有必要把前面的科学和上面的科学分别学一遍，我们只要学一个科学就行了，因为物理定律是旋转对称的。比如，赵四的空间参照系相对于张三的参照系旋转了一个角度，赵四参照系下y轴上的一个点，其x是0，但投影到张三参照系上，x就不等于0了。也就是说，在张三和赵四的参照系之间， x和y，即前面和上面，是可以相互转化的。在张三的参照系下，我们学习了物理规律之后，就没必要对于赵四参照系再学习一遍了。所以说，前面和上面有联系，它们几乎是一回事儿。
它们对应着一个数学结构——三维矢量，如果把物理定律或者其他定律用三维矢量的形式写出来，你不用对于前边写一份，对于上边再写一份，你写出来的是统一的定律。
我讲这些是为了给大家澄清一下概念。再被问及“前面和上面是一回事儿吗？”，你可能说是一回事儿，也可能说不是一回事儿，但是这只是你心目中“一回事”的概念或者标准不一样而已。我相信大家都明白，“前面”和“上面”在什么意义上是一回事，在什么意义上不是一回事。
那么时间和空间呢，时间和空间是一回事吗？类似的，它们有联系、有区别。
时间和空间的联系。我们没有必要分别学习关于时间和关于空间的物理。从物理内容上讲，时间和空间是对称的，可以通过一些对称变换联系起来。比如，在赵四的参照系下，对于赵四而言，空间坐标等于0、纯粹是时间的一条线，投影到张三的参照系上，空间的坐标就可以不等于0了。时间和空间对不同运动状态的观测者而言，是可以互相变换的，是对称的。
用数学结构来描述，这对应四维矢量。它是三维矢量的推广，在这儿我们不详细讲述。
