Что означает эта пространственно-временная диаграмма?

Неформально одним из основных выводов специальной теории относительности является относительность одновременности . Два события, которые видны (или могут быть выведены как одновременные) одним человеком, не обязательно будут одновременными для движущегося наблюдателя. Но позвольте мне попытаться проиллюстрировать, что это на самом деле означает. Происходит то, что их координатные оси пространства и времени переориентируются определенным образом.

Например, если у вас есть гирлянда светодиодных рождественских гирлянд, которые могут менять цвет, и вы настроили их так, чтобы все они одновременно отображали один и тот же цвет и меняли цвета с течением времени, наблюдатель, движущийся в направлении вытянутой гирлянды обнаружите, что светодиоды меняются в виде радужной волны. Это связано с тем, что события (точки в пространстве-времени), одновременные для движущегося наблюдателя, «наклонены» по сравнению с вашей системой отсчета; два конца нити, которые они считают одновременными, существуют для вас в разное время .

Для ясности взгляните на это изображение — оно было сделано для другой цели, но принцип тот же. На этих диаграммах физический объект всегда дрейфует куда-то «вверх» из-за течения времени. Предположим, что гирлянда рождественских огней выложена вдоль горизонтальной оси и просто мигает (желтые полосы и темные полосы соответственно), пока вы, космонавт, и он проходите сквозь время. Преобразование координат для ракеты показано красной пунктирной линией. Это их координатная сетка. В своей собственной системе отсчета сама ракета неподвижна (с ее собственной точки зрения) и просто движется вверх по оси времени. Но посмотрите, как наклонена и другая ось; эточто одновременного для ракеты. Видите, как он пересекает полосу? У ракеты один конец светится (и в прошлом у космонавта), а другой конец темный.

Другой способ думать об этом таков; предположим, вы распечатываете кадры фильма и складываете их по порядку, как тарелки, чтобы сформировать блок (или флип-книгу), содержащий весь фильм. Если вы разрежете его где-нибудь посередине, вы получите определенный кадр. Но если разрезать его под углом, то получится новое изображение, состоящее из полос разных кадров. Преобразование Лоренца не совсем такое, есть некоторые отличия в деталях, но аспект одновременности аналогичен.

Во-первых, я не понимаю, что значит, что "момент в середине моей четверти часа можно считать одновременным с вашим ответом".

Это просто означает, что если предположить, что для отправки сообщения в одну сторону потребовалось 7,5 минут, а затем еще 7,5 минут для получения ответа (15 минут туда и обратно), можно сделать вывод, что событие (точка в четырехмерном пространстве-времени), одновременное с событие получателя, получающего сообщение, когда ( и где ) отправитель был на отметке 7,5 минут, как измеряется их часами . Не забывайте, что мы сейчас говорим о пространстве-времени, поэтому, когда автор говорит «точка» и изображает ее на графике, они имеют в виду местоположение как в пространстве, так и во времени (у него есть пространственные координаты, а также временная координата ) .

Но это только по отношению к ним. Для наблюдателя, движущегося другим путем, средняя точка может находиться в месте четырехмерного пространства-времени, которое не согласовано всеми наблюдателями как одновременное с событием приема.

Например, для наблюдателя в кресле середина второго изображения находится в будущем по сравнению с моментом поступления сообщения.

Говоря о диаграмме, почему мы можем сказать, что наблюдатель воспринимает две точки как одновременные? [...] На этих диаграммах не должны ли мы найти одновременные события на одной и той же горизонтальной линии?

Мне кажется, что автор немного неточен в словах. В «Обе точки одновременны для читателя, но относительно двух разных движений» автор не говорит, что читатель наблюдает две точки как одновременные, но что два разных наблюдателя (представленные двумя наклонными стрелками - движущиеся через пространство-время) каждый может считать свою соответствующую точку одновременной с каким-то конкретным событием в местонахождении читателя (так, с третьей точкой — «читатель здесь и переворачивает страницу прямо в этот момент»). Вы правы, для читателя одновременные точки находятся на горизонтальных линиях; для двух наблюдателей в движении линии одновременности наклоняются в зависимости от того, как они движутся.