狹義相對論:四維向量形式

固有時(proper time)

每個時鐘量度的都是沿它自身穿越時空之路徑的時間——不是某個普世的宇宙時間,而是它親身經歷的時間。那個時鐘所攜帶的、私人的時間,就是固有時。兩位分離後重逢的旅人,一般會讀到不同的經過時間;每人讀到的都是沿其自身世界線的固有時。

固有時 tau 是由沿世界線的間隔所定義的不變參數:c^2 dtau^2 = ds^2 = c^2 dt^2 - dx^2 - dy^2 - dz^2,所以 dtau = dt sqrt(1 - v^2/c^2) = dt/gamma。積分得 tau = 沿路徑的 sqrt(1 - v(t)^2/c^2) dt。由於 ds^2 是勞侖茲不變量,所有觀察者對一條給定世界線在兩事件間都算出相同的固有時——它是路徑的性質,而非任何參考系的性質。它只對類時(或 dtau = 0 的類光)世界線有定義。

固有時是運動物體的自然時鐘,也是四維速度與四維加速度所依據的微分參數。著名的雙生子「悖論」在此語言下並非悖論:旅行的那位雙生子其世界線的 dtau 積分較小,因為其中一段不是直的——而在兩事件間的所有類時世界線中,直的(慣性的)那條擁有最長的固有時,而非最短(與歐氏三角不等式相反,因為度規是不定的)。要注意:dtau/dt = 1/gamma 是時間膨脹因子,但固有時是不變量,而「膨脹後的時間」是與參考系有關的座標時間。

一個實驗室壽命被膨脹為靜止壽命 gamma 倍的緲子,仍在一個靜止壽命份量的固有時(約 2.2 微秒)後衰變。讓它得以抵達地面的那段額外實驗室時間,是座標時間 dt = gamma dtau,而非額外的固有時。

粒子按其固有時老化;實驗室則看到更多座標時間流逝。

越直越老:兩事件間的慣性(無加速)世界線使固有時最大化。這條「最長固有時」原理是廣義相對論中測地線原理的狹義相對論種子。

又称
tau原時本徵時