狭义相对论---坐标系

根据对距离的物理解释，我们能够用测量确立一个固体上两个点间的距离。为达到这个目的，我们用“距离”（杆S）作为标准量度。如果A和B是一固定上的两点，按照几何学的规则，我们可以做一直线连接两点，然后以A为起点，直到到达B点为止，其间多次反复记取从A点到B点间的测量距离S。所需记取的S的次数相加就是AB距离的数值量度，这是一切长度测量的基础。

不仅在科学方面，而且对于日常生活来说，描述一切事件发生的地点或任一物体在空间中位置的基础，都是参考在一固定物体上确定该事件或该物体的相重合点为依据的。比如“泰晤士广场”在空间中的位置。地球是能够参照的固体，“泰晤士广场”是地球上已经明确规定的一点，现在所考虑的则是在空间上与“泰晤士广场”相重合的点。

这种标记位置的原始方法有两个限制：其一，它只适合用于固体表面上的位置；其二，当固定表面不存在能够相互区分的点时，该方法便不适合。但在变位置标志的本质时，这两种限制使能摆脱的。例如有一朵白云漂浮在时代广场上空，我们可以在广场上垂直竖立起一根长竿直抵白云，以此来确定白云相对于地球表面的位置，用标准量杆测量长竿的长度，结合长竿的位置标记，就能获得这朵白云的完整的位置标记。通过上述例子，我们能够看出关于位置的概念是如何改进发展的。

（a）我们设想将确定位置所参照的固体加以补充，补充后的固体延伸到我们需要确定其位置的物体。

（b）在确定物体的位置时，我们使用量杆量出来的长竿长度，而非选定的参考点。

（c）即使未曾把直抵云端的长竿竖立起来，根据光学方法对云朵进行测量及考虑的传播特性，我们同样可以讲出白云的高度，并且能够确定升上云端的长竿的长度。

通过以上论述，我们看到了有利的一面，即如何在描述位置时，依靠数值量度，而不是固定参考物上存在的标定的位置时，那就会比较方便。在物理测量中应用笛卡儿坐标系能达到此目的。

这个坐标系由三个与一固体牢固地连接起来的相互垂直的平面组成。在一个坐标系中，任何事件发生的地点（主要部分）由事件发生点向该三个平面所做垂线的长度或坐标（X，Y，Z）来确定，这三条垂线的长度可以按几何学确立的规则和方法，用刚性测量杆经过一系列操作来确定。

从习惯来看，构成坐标系的刚性平面一般是不大用的；此外，坐标的构成不是由刚杆结构确定，而是用间接法确定的。如果物理学和天文学要保持其清楚明确的结果，就必须以上述考虑来寻求位置标示的物理意义。

我们因而得到下面的结果：在空间中，对事件位置的每一种描述都必须围绕所参照的刚体展开。所得出的关系以假定欧几里得几何学的定理适用于“距离”为依据；而一刚体上的两个标记是“距离”在物理上的习惯标识。

注：

刚体：在外力作用各部分下体积和形态都不会发生变化的物体。刚体是力学中的一个科学抽象概念。实际物体都不是真正的刚体，但在很多场合，物体的大小和形状的变化对整个运动过程影响很小，把它看作刚体可使问题大为简化。

附：