你是否曾想過宇宙之外正在發(fā)生什么？我們是否真正理解了世界上一切事物的本質(zhì)？宇宙和行星是最古老和最遙遠(yuǎn)的概念，隱藏了一切的本質(zhì)，并決定了人類的道路。
宇宙、黑洞、星系和恒星都在一個(gè)時(shí)空坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行檢查，但時(shí)間和空間是什么？我們將揭示一個(gè)顛覆你所有邏輯秩序的偉大秘密，人類探索宇宙的歷史即將翻開新的一頁。
憑借詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的突破性發(fā)現(xiàn)，時(shí)間確實(shí)并不存在。系好安全帶，和我們一起踏上解答宇宙奧秘最令人困惑的問題的旅程，您可以點(diǎn)個(gè)關(guān)注，點(diǎn)個(gè)分享，順便再點(diǎn)個(gè)贊。在阿爾伯特·愛因斯坦時(shí)代之前，古典物理學(xué)是基于艾薩克·牛頓的經(jīng)典力學(xué)而得以維持的，那時(shí)人們認(rèn)為宇宙的運(yùn)動(dòng)和行星的軌道受到了引力的影響。
然而，當(dāng)物體的速度接近光速，或者在諸如黑洞附近的極端強(qiáng)烈條件下，牛頓的經(jīng)典力學(xué)已無法提供準(zhǔn)確的預(yù)測。就在那時(shí)，阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論誕生了。當(dāng)阿爾伯特·愛因斯坦引入了引力波的概念，并定義了宇宙中的神秘物體，例如黑洞，三分之二的科學(xué)界認(rèn)為他在撒謊。今天，得益于詹姆斯·韋伯和哈勃望遠(yuǎn)鏡，我們知道愛因斯坦的預(yù)測完全準(zhǔn)確。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡已成為第一臺能夠觀察到大爆炸后幾億年的物體的紅外太空望遠(yuǎn)鏡，這是哈勃望遠(yuǎn)鏡所無法企及的成就。
科學(xué)家們對jwst能夠幫助解決暗時(shí)代問題充滿了希望，這是從大爆炸到第一顆恒星出現(xiàn)的宇宙演化過程中的空白。在這一過程中，通過巨大的努力，韋伯提供了證據(jù)，證明時(shí)間在宇宙中并不真實(shí)存在。雖然已有大量證據(jù)支持大爆炸理論，但詹姆斯·韋伯的發(fā)現(xiàn)使物理學(xué)家們對這一假設(shè)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了懷疑。紅外數(shù)據(jù)的最新證據(jù)揭示了大爆炸邊緣的數(shù)百個(gè)年輕的大質(zhì)量星系，NASA甚至發(fā)現(xiàn)了連接在絲狀結(jié)構(gòu)中的超過10個(gè)星系的最古老的宇宙網(wǎng)。
究竟發(fā)生了什么，我們將不得不重新審視宇宙形成的138億年過程，以尋找這些問題的答案?，F(xiàn)在，時(shí)間概念的歷史，亞里士多德是第一個(gè)提出“時(shí)間是什么”的人，他是古希臘時(shí)期的著名科學(xué)家和哲學(xué)家。在他的《物理學(xué)》一書中，他提出了西方思想史上關(guān)于時(shí)間的最早的古典觀點(diǎn)，簡單地說，時(shí)間就是變化的度量。例如，如果有人早上出去，兩小時(shí)后回家，這兩個(gè)小時(shí)就是從出門到回家之間變化的度量。
在這一點(diǎn)上，人們可能會(huì)問，根據(jù)亞里士多德的理論，如果一切都保持靜止，沒有任何運(yùn)動(dòng)或變化，時(shí)間是否會(huì)停止？是否會(huì)停止存在？如果亞里士多德能聽到你的問題，他會(huì)大聲地說“是的”。但是人們又會(huì)問，為什么當(dāng)我們晚上關(guān)掉所有的燈，躺在床上準(zhǔn)備睡覺時(shí)，我們還是能感知到時(shí)間在流逝？亞里士多德也對此深思熟慮，他在他的《物理學(xué)》一書中寫道，如果我們周圍一片漆黑，我們的身體幾乎感覺不到任何東西，但我們的思維中的思想在變化，我們?nèi)匀桓杏X到時(shí)間在流逝。
換句話說，即使一切外在看起來都是靜止的，變化正在我們的思想中發(fā)生，情感也是一種運(yùn)動(dòng)的形式。如果一切都沒有任何運(yùn)動(dòng)，那么就不會(huì)有時(shí)間，因?yàn)闀r(shí)間只是運(yùn)動(dòng)的記錄。聽到這一點(diǎn)，人們可能會(huì)覺得亞里士多德的思維方式與現(xiàn)代對時(shí)間的觀點(diǎn)相比相當(dāng)奇特。事實(shí)上，我們在學(xué)校里經(jīng)常被教授牛頓對時(shí)間的觀點(diǎn)。
牛頓認(rèn)為時(shí)間是一個(gè)絕對的概念，獨(dú)立于任何變化或運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓，時(shí)間均勻地流動(dòng)，不能被改變，成為我們每天使用的時(shí)鐘和日歷系統(tǒng)的基礎(chǔ)。牛頓是現(xiàn)代自然科學(xué)的奠基人之一，被譽(yù)為現(xiàn)代科學(xué)之父。他相信絕對時(shí)間的存在，這一時(shí)間在世界中均勻流動(dòng)，獨(dú)立于物體及其變化。即使所有物體都靜止不動(dòng)，我們的思維活動(dòng)停止，時(shí)間仍會(huì)不受影響地流逝。在牛頓的物理方程中，字母T代表時(shí)間。他認(rèn)為時(shí)間T是獨(dú)立的實(shí)體，與物體分開，均勻地、線性地流動(dòng)。數(shù)個(gè)世紀(jì)以來，現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展都是基于牛頓的模型，科學(xué)家們使用各種物理公式來描述世界，所有這些公式都演變出了時(shí)間元素T。盡管許多人自然地將時(shí)間視為獨(dú)立和均勻的，但它并不總是人類的直觀概念，并且一直是歷史上哲學(xué)辯論的主題。大部分哲學(xué)家甚至并不完全同意牛頓的觀點(diǎn)。
著名的德國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茨強(qiáng)烈反對牛頓對時(shí)間的觀點(diǎn)。據(jù)說，為了展示他與牛頓關(guān)于絕對時(shí)間觀念的不同意，他將名字中的字母t去掉，因此他的名字后來成為了萊布尼茨。亞里士多德和牛頓關(guān)于時(shí)間的觀點(diǎn)的差異導(dǎo)致了物理學(xué)和哲學(xué)關(guān)于時(shí)間的新理論和觀點(diǎn)的發(fā)展。愛因斯坦也提出了他對時(shí)間的看法，使我們意識到時(shí)間與空間有著復(fù)雜的關(guān)系，共同構(gòu)成了時(shí)空。
關(guān)于時(shí)間的各種觀點(diǎn)使得這一領(lǐng)域在科學(xué)和哲學(xué)研究中變得迷人和復(fù)雜。時(shí)空，愛因斯坦的廣義相對論真正開辟了宇宙的全新視野，與人類的困惑形成鮮明對比，宇宙是一個(gè)神秘的實(shí)體，難以理解，它缺乏時(shí)間的概念。幾千年來，人們創(chuàng)造了各種定義來解釋生活中的許多事物，但這并不意味著我們?nèi)胬斫饬诉@些現(xiàn)象。在廣義相對論出現(xiàn)之前，時(shí)間僅僅是時(shí)間。這意味著宇宙中的所有活動(dòng)和事件都被放置在三維永恒的參考框架中。這就是為什么科學(xué)家反對廣義相對論無法解釋黑洞特性的觀點(diǎn)。
回到1893年，赫爾曼·明科夫斯基是一位杰出的德國數(shù)學(xué)家，成功地設(shè)計(jì)并應(yīng)用了使用幾何計(jì)算解決代數(shù)方程的方法。然而，大多數(shù)人可能記住他的是他進(jìn)一步發(fā)展了他的學(xué)生提出的理論的方式。令人驚訝的是，他的學(xué)生竟然是阿爾伯特·愛因斯坦本人。憑借他富有想象力的思維方式，明科夫斯基用幾何圖重新構(gòu)想了愛因斯坦的時(shí)空概念，為我們提供了對愛因斯坦試圖呈現(xiàn)給世界的四維空間更清晰、更簡單甚至更深刻的理解。
現(xiàn)在，為了掌握時(shí)空的概念，請想象一束從宇宙中的某點(diǎn)發(fā)出的光，我們稱之為事件A。由于光在各個(gè)方向傳播，它將被表示為一個(gè)圓。然而，因?yàn)楣饬Ｗ右餐ㄟ^時(shí)間移動(dòng)，所以我們在這個(gè)模型中看到的將是一個(gè)圓錐形。這就是明科夫斯基基于愛因斯坦的相對論理論所表示的時(shí)空瓶。它看起來是否非常類似于光錐理論呢？確切地說，光錐就是明科夫斯基模型的簡化表達(dá)。相對論告訴我們，這個(gè)宇宙沒有絕對時(shí)間，或更準(zhǔn)確地說，時(shí)間概念并不存在。這意味著宇宙沒有通用時(shí)鐘。地球上的一小時(shí)并不等于火星上的一小時(shí)，反之亦然。
因此，時(shí)間只是相對的，或者更準(zhǔn)確地說，時(shí)間相對于移動(dòng)物體。每個(gè)移動(dòng)物體都經(jīng)歷其時(shí)間框架，并按順序發(fā)生事件。在宇宙中移動(dòng)的不同物體將會(huì)以截然不同的順序感知彼此發(fā)生的事件。因?yàn)楣馐钦麄€(gè)宇宙中的最快速度，所以明科夫斯基圖上的光路可以被視為一切的極限。這意味著任何移動(dòng)速度慢于光的東西都將位于光錐內(nèi)。移動(dòng)速度快于光速的物體將位于光錐外。
然而，正如我們剛剛提到的，沒有任何物體可以移動(dòng)得比光速更快，所以我們所能產(chǎn)生的任何運(yùn)動(dòng)都將位于這個(gè)光錐內(nèi)。但是，如果我們可以在這個(gè)圖表上添加一個(gè)與時(shí)間軸相反的向量，并創(chuàng)建一艘能夠超過光速的宇宙飛船，我們是否可以穿越時(shí)間？目前，還沒有確鑿證據(jù)表明時(shí)間旅行是可能的，然而，我們在地球上記錄到了一些與平行宇宙有關(guān)的神秘事件，如1954年在日本東京羽田機(jī)場出現(xiàn)的一名聲稱來自一個(gè)名為托拉德的不存在于地球上的國家的奇怪男子。時(shí)間旅行的理論已被許多科學(xué)家深入研究。
1949年，數(shù)學(xué)家?guī)鞝柼?/span>·哥德爾提出了一個(gè)關(guān)于旋轉(zhuǎn)宇宙的現(xiàn)代公式，他使用了阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論作為基礎(chǔ)，以此向他在普林斯頓的朋友和鄰居偉大的科學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦致敬。然而，這一學(xué)術(shù)致敬卻因哥德爾使用旋轉(zhuǎn)宇宙的例子證明愛因斯坦的廣義相對論不完整而發(fā)生了不同的轉(zhuǎn)折。基于旋轉(zhuǎn)，數(shù)學(xué)家的宇宙只包含一個(gè)組成部分，即一個(gè)負(fù)的宇宙常數(shù)。
反作用離心力，使宇宙保持靜態(tài)狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)的宇宙極其難以想象，但它與在膨脹的宇宙中，所有物體都認(rèn)為自己是膨脹的中心的想法并無太大不同。隨著它們遠(yuǎn)離任何其他觀察者，宇宙膨脹的速度似乎增加了，這種膨脹不僅涉及物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)，還涉及時(shí)空本身的旋轉(zhuǎn)。這意味著光會(huì)受到時(shí)空曲率的束縛，經(jīng)歷一些奇特的旅程。從觀察者位置發(fā)出的光束會(huì)在被拉入時(shí)空旋轉(zhuǎn)時(shí)彎曲，最終導(dǎo)致光回到初始位置，返回原觀察者。這意味著在旋轉(zhuǎn)的宇宙中，可以觀測到的距離是有限的，超過那個(gè)限度，觀察者只能看到自己過去的重復(fù)形象。
這個(gè)特殊的定律不僅適用于光，還適用于其他物體。如果一名宇航員從火箭發(fā)射并穿越旋轉(zhuǎn)的宇宙，他們也會(huì)被拉入旋轉(zhuǎn)，使他們返回起始點(diǎn)，甚至在他們自己出發(fā)之前。簡單來說，旋轉(zhuǎn)的宇宙創(chuàng)建了一個(gè)時(shí)間循環(huán)，其中宇航員的未來變成了他們的過去，從而有效地允許人類回到過去。這就是哥德爾用來反對愛因斯坦廣義相對論的理論，因?yàn)樗凳緯r(shí)間旅行是不可能的。因此，哥德爾認(rèn)為愛因斯坦的理論是不完整的。然而，遺憾的是，這些理論仍然是理論，沒有得到任何具體的實(shí)證證據(jù)支持。天文學(xué)家已將這一實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于觀測遙遠(yuǎn)的星系甚至宇宙微波背景輻射，即宇宙僅有380,000年歷史時(shí)的剩余光線。
人類對宇宙的了解仍然不足以得出其旋轉(zhuǎn)的結(jié)論，這進(jìn)一步增加了尋找時(shí)間旅行方法的渴望。自1949年以來，物理學(xué)家已經(jīng)提出了不同的方式來通過廣義相對論實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行，例如蟲洞和超越光速的阿爾庫比爾驅(qū)動(dòng)器，以及圍繞無限長圓柱的特殊路徑。然而，所有這些都依賴于某種挑戰(zhàn)我們對宇宙如何運(yùn)作的理解的奇異物理現(xiàn)象。時(shí)間的幻覺是什么，什么是真實(shí)的？
回到今天的主要問題，時(shí)間是引發(fā)許多爭論的話題。它感覺真實(shí)，始終存在，不斷前進(jìn)。時(shí)間像河流一樣流動(dòng)，永遠(yuǎn)在移動(dòng)。時(shí)間有方向，不斷進(jìn)展。時(shí)間有序，一件事接著另一件事發(fā)生。時(shí)間有持續(xù)性，事件之間有可測量的間隔。時(shí)間有特權(quán)，只有現(xiàn)在真實(shí)存在。時(shí)間似乎是所有事件發(fā)生的共同基礎(chǔ)，允許序列化和持續(xù)時(shí)間的測量。提出的問題是，這些特征是否是物質(zhì)世界的真實(shí)現(xiàn)實(shí)，還是僅僅是人類心理構(gòu)造的框架？時(shí)間可能不像時(shí)間，這種無縫的統(tǒng)一沒有部分，是所有展開發(fā)生的永恒舞臺。
歷史上最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦說，時(shí)間并不是絕對的，它的現(xiàn)實(shí)取決于觀察者。一些科學(xué)家和哲學(xué)家持有這種觀點(diǎn)，認(rèn)為時(shí)間甚至可能并不存在，只是一種幻覺。將你的手放在熱灶上一分鐘，它看起來像一個(gè)小時(shí)；和一個(gè)漂亮的女孩坐一小時(shí)，它看起來像一分鐘。阿爾伯特·愛因斯坦。如果時(shí)間不是真實(shí)的，那么宇宙中的任何事物都不會(huì)有開始或結(jié)束。那么一切是否會(huì)同時(shí)發(fā)生？時(shí)間以某種方式存在，還是僅僅是我們創(chuàng)造的概念？時(shí)間的本質(zhì)確實(shí)仍然是一個(gè)迷人和備受爭議的話題，各種理論和觀點(diǎn)試圖揭示其奧秘。我們所認(rèn)為的時(shí)間本質(zhì)上是一種線性體驗(yàn)，事件一個(gè)接一個(gè)地展開。
幾個(gè)世紀(jì)以來，人們一直相信，從過去到未來的時(shí)間流動(dòng)在宇宙中是恒定的，因此宇宙有一個(gè)單一的機(jī)械時(shí)鐘。然而，在1905年，愛因斯坦發(fā)表了狹義相對論，與牛頓、伽利略、哥白尼等偉大科學(xué)家關(guān)于時(shí)間所確立的先前趨勢背道而馳。狹義相對論的理論是，過去和現(xiàn)在不能被視為絕對的，因?yàn)闀r(shí)間取決于你的參考框架，意味著它取決于你移動(dòng)的速度。當(dāng)你接近光速時(shí)，你的時(shí)間會(huì)變慢或擴(kuò)展。這已經(jīng)通過在大型噴氣飛機(jī)上安裝極其精確的原子時(shí)鐘的哈費(fèi)爾-基頓實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。即使是放射性原子，在運(yùn)動(dòng)中的時(shí)間也比靜止原子的時(shí)間更慢。愛因斯坦認(rèn)為時(shí)間和空間是相互聯(lián)系的，形成了一個(gè)叫做時(shí)空的單一實(shí)體。宇宙中的一切都嵌入在這個(gè)時(shí)空結(jié)構(gòu)之中。它是光滑的，連續(xù)的，可以通過物質(zhì)或能量彎曲。太陽的巨大能量在時(shí)空中創(chuàng)造了一個(gè)凹陷，導(dǎo)致包括地球在內(nèi)的周圍行星在其附近移動(dòng)。這正是引力吸引的根本原因。
從生物學(xué)層面到宇宙層面，時(shí)間似乎與我們的感官所暗示的不同。在時(shí)空中，過去、現(xiàn)在和未來之間的區(qū)別是一種幻覺。沒有固定的時(shí)刻叫做現(xiàn)在。我的現(xiàn)在可能與你的現(xiàn)在不同，因?yàn)橄鄬φ摳嬖V我們沒有絕對的現(xiàn)在。聽起來很混亂，對嗎？有一句幽默的說法，世界上只有三個(gè)人真正理解廣義相對論的理論。
在現(xiàn)代物理的沖突中，科學(xué)家之間的激烈辯論始于量子力學(xué)的出現(xiàn)。在物理學(xué)取得重大突破后，我們開始了解世界是如何在電子和其他微小粒子的層面上運(yùn)作的。現(xiàn)代物理學(xué)的最偉大努力之一是制定一個(gè)宏觀統(tǒng)一理論，例如量子引力，將愛因斯坦的廣義相對論與量子力學(xué)結(jié)合在一起。這就是危機(jī)出現(xiàn)的地方，因?yàn)樵趶V義相對論中，時(shí)間是動(dòng)態(tài)的，而在量子力學(xué)中則是靜態(tài)的。物理學(xué)的兩個(gè)基本理論都暗示時(shí)間存在，但它們彼此也有矛盾。在20世紀(jì)末，科學(xué)家提出了新的量子引力方法，其中環(huán)量子引力作為以前不可檢測的弦理論的最可靠替代品出現(xiàn)。
令人驚訝的是，環(huán)量子引力或許多其他最新理論中都不存在時(shí)間，因此我們?nèi)孕枰^續(xù)探索宇宙是如何真正運(yùn)作的。事實(shí)上，越來越多的科學(xué)家正在挑戰(zhàn)長期以來關(guān)于時(shí)間是宇宙的基本方面的觀念。許多物理學(xué)家，如卡洛·拉維利，認(rèn)為時(shí)間是一種幻覺，我們對時(shí)間流動(dòng)的感知并不能使其成為具體現(xiàn)實(shí)。如果這些理論被證明是正確的，讓我們希望我們的掛鐘不會(huì)像薩爾瓦多·達(dá)利的著名畫作中那樣融化。
我們目前對時(shí)間的理解可能會(huì)發(fā)生重大范式轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致對宇宙結(jié)構(gòu)的更深刻和復(fù)雜的理解。關(guān)于這個(gè)話題的宇宙塊爭議提出了一種非常有趣的假設(shè)，基于愛因斯坦的相對論理論。2015年，麻省理工學(xué)院的哲學(xué)家布拉德福德·斯考提出了塊宇宙理論。這一理論認(rèn)為，因?yàn)楦鶕?jù)愛因斯坦的時(shí)空理論，時(shí)間和空間是不可分割的，因?yàn)樗鼈兌际且痪S時(shí)間和三維空間，組成了四維宇宙的一部分，宇宙內(nèi)的一切都同時(shí)存在于時(shí)間和空間的坐標(biāo)中。
從本質(zhì)上講，塊宇宙理論將整個(gè)時(shí)空視為靜態(tài)且不變的塊，其中所有的事件和時(shí)刻在過去、現(xiàn)在和未來都同樣真實(shí)和存在。這一概念挑戰(zhàn)了時(shí)間作為線性流動(dòng)的傳統(tǒng)看法，并提出了關(guān)于時(shí)間本質(zhì)和我們對其體驗(yàn)的有趣問題。塊宇宙完全是靜態(tài)的，并存在于四維時(shí)空之內(nèi)。沒有流動(dòng)的時(shí)間或恒星的運(yùn)動(dòng)，世界是沿時(shí)間軸的靜態(tài)實(shí)體。每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)對應(yīng)于那一刻空間的三維快照。整個(gè)塊宇宙由無數(shù)這樣的三維快照構(gòu)成。
如果我們可以走出去并觀察宇宙，就像看電影一樣，我們可以選擇任何時(shí)刻看看那個(gè)特定時(shí)間發(fā)生了什么。用看電影的術(shù)語來說，每個(gè)人都知道按下播放按鈕后，電影將按時(shí)間順序繼續(xù)播放。同樣，在塊宇宙的理論中，必須有類似播放按鈕的東西，使我們感覺時(shí)間的流動(dòng)是不可改變的。麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家和哲學(xué)家馬克斯·泰格馬克和英國物理學(xué)家朱利安·巴伯認(rèn)為，這個(gè)開關(guān)是我們的大腦，時(shí)間的流動(dòng)是我們大腦創(chuàng)造的幻覺。
我們大腦的神經(jīng)結(jié)構(gòu)存儲了過去的記憶，但它不知道將來會(huì)發(fā)生什么，因此我們的記憶構(gòu)建了時(shí)間從過去流向現(xiàn)在然后流向未來的概念。如果宇宙真的是這樣，我們?nèi)绾螖[脫幻覺，看到過去、現(xiàn)在和未來呢？當(dāng)前的科學(xué)水平無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，那么有沒有人能做到呢？時(shí)間膨脹是什么？暫時(shí)拋開這個(gè)問題，我們還有另一個(gè)問題要處理。現(xiàn)在是時(shí)間膨脹的時(shí)候了。這也是20世紀(jì)關(guān)于時(shí)間的辯論的火花。
1905年的狹義相對論教我們，時(shí)間是速度的函數(shù)。我們稱這種現(xiàn)象為速度時(shí)間膨脹，它已經(jīng)得到了超出任何懷疑的驗(yàn)證。任何相對于不加速的人加速的人都會(huì)經(jīng)歷時(shí)間刪除，也稱為時(shí)間流動(dòng)的不同，這適用于任何速度，無論是公園漫步還是宇宙飛船呼嘯而過。揮動(dòng)你的手，它的時(shí)間就會(huì)比你的肩膀稍微慢一些，你的循環(huán)血細(xì)胞比你的靜止心臟老化得慢一些。
等等，一切都是相對的，流行媒體經(jīng)常提到，這種現(xiàn)象只在接近光速時(shí)才發(fā)生，這是錯(cuò)誤的。當(dāng)然，接近光速時(shí)，這種差異更加明顯，但這種效應(yīng)在任何速度下都會(huì)出現(xiàn)。如果您以光速移動(dòng)，您的時(shí)間會(huì)減慢到完全停止。當(dāng)然，愛因斯坦也告訴我們，我們永遠(yuǎn)無法達(dá)到這個(gè)速度，但如果我們能夠做到，我們的時(shí)間將停止，這意味著我們可以瞬間從我們的視角出發(fā)到達(dá)宇宙的任何地方。如果時(shí)間不流逝，您將不會(huì)經(jīng)歷除了旅程的開始和結(jié)束之外的任何事情。
但看看我們的GPS衛(wèi)星，它們比地球上的時(shí)鐘快38微秒。但事實(shí)是，根據(jù)引力時(shí)間膨脹，它們應(yīng)該快45微秒，因?yàn)樗鼈冸x地球的引力力場要遠(yuǎn)得多。那么為什么是38微秒呢？速度時(shí)間膨脹告訴我們，衛(wèi)星的內(nèi)部時(shí)間應(yīng)該因?yàn)樗鼈兿鄬τ谖覀兊乃俣雀於鴾p慢，應(yīng)該準(zhǔn)確地減慢7微秒。換句話說，這兩種時(shí)間膨脹現(xiàn)象共同解釋了GPS衛(wèi)星上的時(shí)鐘為什么快45微秒減7微秒等于38微秒。為了使用它們，我們需要彌補(bǔ)這種時(shí)間流動(dòng)的差異，否則GPS系統(tǒng)將完全無用。這就引出了一個(gè)問題，沒有理解，花哨的詞匯和假設(shè)就毫無價(jià)值。
在開始解釋“如何”之前，你需要知道兩件事。光速始終是恒定的，無論你如何接近它。如果你向光束奔跑，它相對于你的速度不會(huì)增加，仍然是每秒三十萬公里。如果你和光束一起跑，它相對于你的速度不會(huì)減小，仍然是每秒三十萬公里。不像其他速度，光速是不變的，而不是相對現(xiàn)象。最高能量光子和觀測到的最低能量光子的速度始終完全相同。光速對所有觀察者都相同被稱為麥克斯韋方程，這意味著如果某些情況下似乎指示光速會(huì)變化，解釋可能在別處。你可以在這里閱讀更多關(guān)于光速的信息。這個(gè)科學(xué)公理或定律對于理解時(shí)間膨脹是如何發(fā)生的至關(guān)重要。
一個(gè)參考系中的任何測量都取決于另一個(gè)相對參考系?？紤]兩個(gè)參考系，如果它們一起移動(dòng)，它們之間就沒有測量到的時(shí)間膨脹，它們各自體驗(yàn)的時(shí)間是相同的，它們處于同一參考系中。如果它們以不同的速度移動(dòng)，那么它們之間就有測量到的時(shí)間膨脹，移動(dòng)得更快的那個(gè)體驗(yàn)時(shí)間較慢，這種情況下，它們處于不同的參考系中。這意味著時(shí)間膨脹是相對速度或相對引力的函數(shù)，因此相對論。相對論理論與這個(gè)參考系有關(guān)。如果沒有相對參考系，就沒有相對測量，所以要測量這個(gè)效應(yīng)，你必須始終有相對參考系，兩個(gè)觀點(diǎn)。這個(gè)效應(yīng)在一個(gè)單一的高速參考系內(nèi)部仍然是事實(shí)，但要測量它或意識到它發(fā)生，你需要一個(gè)外部參考點(diǎn)。無論你移動(dòng)得多快或多慢，你，作為移動(dòng)者，永遠(yuǎn)不會(huì)體驗(yàn)到任何差異。只有當(dāng)你將它與另一個(gè)參考系相比時(shí)，這種相對差異才變得明顯。
速度如何影響時(shí)間？我將從速度時(shí)間膨脹開始?？纯催@個(gè)插圖，看看盒子和虛線。插圖的左側(cè)和右側(cè)是同一個(gè)盒子。第一個(gè)盒子是靜止的，與我們一起站在地面上。第二個(gè)盒子（以三個(gè)盒子的形式描繪）是相對于我們移動(dòng)的同一個(gè)盒子。這就是為什么它看起來像三個(gè)的原因。虛線在固定距離L處上下移動(dòng)。移動(dòng)盒子，對于與之一起移動(dòng)的人來說，虛線仍然只會(huì)在L的固定距離上下移動(dòng)。然而，當(dāng)你從外面看著移動(dòng)的盒子時(shí)，你可以看到這些虛線現(xiàn)在更長了，它們比靜止時(shí)的長度要長。因此，我們必須得出結(jié)論，僅僅通過移動(dòng)這個(gè)盒子，虛線或灰線在上面的GIF中跨越的距離比靜止時(shí)要長。
然而，如果你與盒子一起移動(dòng)，它們?nèi)匀恢粫?huì)移動(dòng)L的距離。所以，它取決于你從哪里看。和盒子一起移動(dòng)，虛線不會(huì)改變，你和它在一起。左邊的盒子站在移動(dòng)的盒子外面，虛線變得膨脹，更長，當(dāng)你站在外面看著它移動(dòng)時(shí)。換句話說，移動(dòng)使虛線對于外部觀察者變得更長，然而對于內(nèi)部觀察者卻沒有區(qū)別。這條虛線代表時(shí)間，它是一束光。這條虛線或光束的長度不同可以用兩件事來解釋：光的速度根據(jù)你在哪里觀察它而變化（在移動(dòng)的盒子內(nèi)部還是移動(dòng)的盒子外部），或者時(shí)間在移動(dòng)時(shí)打點(diǎn)不同。由于真空中光的速度對所有觀察者來說都是相同的，無論他們相對于光源的運(yùn)動(dòng)如何，所以它不能是第一個(gè)解釋。光速是恒定的，所以時(shí)間必須在你移動(dòng)時(shí)以不同的速度打點(diǎn)。假設(shè)L等于一秒。那么，由于從移動(dòng)的盒子外部觀察時(shí)，虛線變得更長或膨脹，所以這意味著一秒鐘需要更長的時(shí)間，這意味著移動(dòng)的盒子內(nèi)的一秒鐘比非移動(dòng)的盒子慢。因此，時(shí)間的速率是相對運(yùn)動(dòng)的函數(shù)，時(shí)間在你移動(dòng)時(shí)膨脹或減慢。
時(shí)間在科學(xué)中仍然是個(gè)謎，但至少我們以某種方式經(jīng)歷了時(shí)間，雖然物質(zhì)存在的真實(shí)現(xiàn)實(shí)可能超越了時(shí)間，但在我們的日常生活中，我們不能忽視它的存在。時(shí)間是我們共同創(chuàng)造的社會(huì)建構(gòu)產(chǎn)品，以便更好地管理和導(dǎo)航我們的生活。我們使用時(shí)間以秒、分、時(shí)、日、周、年等來衡量事件的持續(xù)時(shí)間，以了解我們生活的世界。沒有時(shí)間，現(xiàn)代科學(xué)可能會(huì)變得更加優(yōu)雅，但我們的生活將變得混亂。因此，我們將繼續(xù)依賴時(shí)鐘和日歷來跟蹤我們的無數(shù)事物。時(shí)間作為我們?nèi)祟惤?jīng)驗(yàn)的基本方面，仍然是我們?nèi)绾胃兄徒M織周圍世界的不可或缺的一部分。感謝您今天與我們一起走上這個(gè)旅程。明天我們再見。
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