時間和空間，時刻在我們身邊，如影隨形。但是，時間和空間給我們的感覺又是如此虛幻，看不見摸不著，但它們卻是萬物存在的根本，萬物存在于這個世界里，其實就是存在時間和空間當(dāng)中，沒有時間和空間的世界是無法想象的！

不過對于時間和空間的本質(zhì)，尤其是時間的本質(zhì)，直到今天人類也沒有完全搞清楚。尤其是在愛因斯坦提出了全新的時空觀之后，時間和空間似乎變得更加詭異。

愛因斯坦之前，人們一直認為時間和空間是絕對的，兩者是獨立存在的，時間就是時間，與空間沒有任何關(guān)系。同時，一分鐘就是一分鐘，任何人經(jīng)歷的一分鐘都是完全相同的。

但是，愛因斯坦提出的全新時空觀徹底顛覆了人們的傳統(tǒng)認知。他認為，我們所在的時空并不是絕對的，而是相對的，說白了，任何人感受到的時間和空間都是不一樣的。同時，時間和空間并不能獨立存在，兩者是有機的整體，必須同時存在，這也就是所謂“四維時空”的概念。

任何把時間和空間分開討論的行為其實都是沒有意義的。

按照愛因斯坦的狹義相對論，速度越快，時間就越慢，這就是我們通常所說的“時間膨脹效應(yīng)”或者“鐘慢效應(yīng)”。理論上講，當(dāng)物體的速度達到光速，時間將會靜止。

那么，這是否意味著，如果物體的速度超過光速，時間就會倒流了呢？

單純從時間膨脹公式來看，如果物體速度達到光速，計算出來的結(jié)果就是一個虛數(shù)，這對于我們來講是沒有意義的，當(dāng)然也不意味著時間就是倒流。

實際上，愛因斯坦的狹義相對論有一個重要前提，那就是：禁止超光速，宇宙的極限速度就是光速。具體來講就是，對于任何具有靜質(zhì)量的物體來講，只有盡可能接近光速，不可能達到甚至超過光速。

很多人想不通，速度怎么會影響時間呢？速度和時間本應(yīng)該是兩個不相干的物理量，兩者怎么有如此聯(lián)系呢？

下面來具體講講速度與時間之間的關(guān)系。

首先來看速度的計算公式，距離除以時間，而距離也是空間。于是速度就等于空間除以時間?？雌饋硭俣却_實與時間和空間都有關(guān)系，但這種關(guān)系就是簡單的數(shù)學(xué)計算關(guān)系，并不代表速度會影響時間流逝的快慢。

別著急，接下來我們慢慢分析，一切深入到速度，時間和空間的本質(zhì)。

首先，速度都是相對的，任何速度都應(yīng)該是這樣的，都必須有一個參照系才有意義，這一點很好理解，非常符合我們的日常生活經(jīng)驗。

日常生活中我們所說的速度，通常都是默認以地面為參照系，當(dāng)然也沒有必要刻意指出來，那會顯得有點多余。比如說，高速公路上都會有限速標(biāo)志，通常都是限速120公里，而這個速度就是相對地面的速度。

由于速度是以參照系為基礎(chǔ)的，所以速度是相對的，也是隨時可以變化的，根據(jù)不同的參照系而發(fā)生變化。這點同樣也很好理解。

還拿行駛的小汽車來舉例說明。你和朋友駕駛一輛小汽車以100公里的速度行駛，我靜止在點上。在我眼里，你的速度很快。但是你朋友眼里，你完全沒有速度，你的速度為零，你一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。

其實這就是相對速度簡單的疊加，不同的參照系下計算出來的速度是不一樣的。再次說明了速度必須有參照系才有意義。

但是光速就是顯得很特別的，它完全就是一個例外，這也是光速“霸道”的地方，無論如何選擇參照系，也無論在任何運動狀態(tài)下測量光速，最終測量到的速度都保持不變。

實際上這就是光速不變原理。該原理表明光速是絕對的，在任何參照系下都保持不變。

光速的這種特殊性完全顛覆了我們對速度的傳統(tǒng)認知。舉個例子就明白“光速不變”到底有多不可思議了。

某天晚上，你駕駛一輛小汽車在大街上行駛，我靜止在路邊。對于你來講，車燈發(fā)出的光的速度是多少呢？

很明顯，就是光速，這很好理解，也是簡單的速度疊加的計算，相當(dāng)于小汽車不停地發(fā)射出“光子彈”，相對于汽車的速度當(dāng)然是光速。不管小汽車的速度多快，你看到的光的速度都會保持光速不變。

但是，對于我來講呢？在我眼里，車燈發(fā)出的光的速度是多少呢？

如果按照相對速度的計算方式，在我眼里，車燈發(fā)出的光的速度應(yīng)該是汽車的速度V，加上光的速度C，也就是V+C才對，畢竟在我看來，汽車好像給了光一個額外的“推動力”。這就好比你在火車上順著火車行駛的方向奔跑，那么對于靜止在地面上的我來講，你的速度就等于火車的速度加上你奔跑的速度，這很好理解，也很符合常識。

但問題就出在這里，事實上在我眼里，車燈發(fā)出的光的速度并不是V+C，而仍舊是光速。而且不管汽車的速度有多快，哪怕以0.99倍光速行駛，車燈發(fā)出的光的速度仍舊是光速。

這就奇怪了，你以0.99倍光速飛速行駛，而我靜止在地面上，我們倆看到的同一束光的速度竟然是相同的，按理說不應(yīng)該這樣。但這種看起奇怪的現(xiàn)象的確出現(xiàn)了，這說明了什么？

說明為了保持光速在你和我眼里的絕對一致性，你和我經(jīng)歷的某些東西一定會發(fā)生相應(yīng)改變，只有這樣，才能時刻迎合光速的這種絕對性。

這些東西到底是什么呢？

就是剛開始所說的時間和空間。速度并不是空間除以時間這樣的簡單數(shù)學(xué)計算，同時速度還會直接影響時間和空間，通俗來講就是讓時間變慢或者變快，空間縮短或者拉長，時間和空間能完美協(xié)調(diào)一致，最終的目的就是保證光速的絕對性。

通俗來講就是，要想保證光速絕對不變，那么時間和空間就不能是絕對的，兩者必須做出相應(yīng)調(diào)整，來迎合“霸道”的光速。

也就是說，0.99倍光速行駛的你，靜止的我，我們兩人看到的同一束光的速度之所以是一樣的，就是因為你和我經(jīng)歷了完全不同的時間和空間。說白了，你經(jīng)歷的時間和我經(jīng)歷的時間是完全不一樣的。由于時間和空間是有機的整體，當(dāng)然空間也是不一樣的。

只是，在我們的日常生活中，經(jīng)歷的速度與光速相比實在太小了，速度對時間和空間的影響完全可以忽略不計，我們根本就不可能感受到時間和空間的改變。

假設(shè)你能感受到任何微小的改變，你就會看到大街上行駛的小汽車“縮短”了，汽車內(nèi)的時間流逝速度也變慢了。當(dāng)然，現(xiàn)實中的我們是不可能感受到如此微小的變化的。

時間和空間的這種密切的關(guān)系，實際上也再次表明了時間和空間的有機整體，兩者是不可分割的，一起組成了我們通常所說的“四維時空”結(jié)構(gòu)。

同時，也表明了四維時空是很具有彈性的，四維時空能不斷地變化，最終的目的只有一個：保證光速的絕對不變性！

這就是光速不變原理，也是愛因斯坦狹義相對論的基本前提之一。不要小看光速不變原理，當(dāng)時有多少物理學(xué)界大佬倒在了“光速不變原理”上面。事實上，在愛因斯坦提出狹義相對論之前，洛倫茲，龐加萊等物理學(xué)界大佬已經(jīng)無限接近相對論了，洛倫茲甚至意識到了“高速飛行的物體長度會變短”，也就是尺縮效應(yīng)。

但是洛倫茲和龐加萊等人始終不愿放棄絕對時空觀，無論如何都不愿意相信光速不變原理下的相對時空觀，于是與狹義相對論失之交臂，始終沒有捅破通向狹義相對論的那層“窗戶紙”。

光速不變原理，確實顛覆了我們的傳統(tǒng)認知。這個原理意味著，無論如何都你不可能追上一束光，不但追不上，你與光的相對速度一致會保持光速。即便你以0.99倍光速的速度追趕一束光， 在你眼里，這束光的速度仍舊是光速，而不是0.01倍光速。

速度會影響時間流逝的速度，絕不僅僅停留在理論上，早就應(yīng)用在我們實際生活中。很多人平時都會開車上下班，開車的時候離不開導(dǎo)航系統(tǒng)?？赡苣悴⒉恢溃瑢?dǎo)航系統(tǒng)的工作原理就離不開時間膨脹效應(yīng)。

導(dǎo)航時，我們需要依靠天上的衛(wèi)星，而由于天上的衛(wèi)星速度較快，所以時間就會較慢。當(dāng)然速度并非影響時間的唯一因素，引力也會影響時間。根據(jù)狹義相對論，衛(wèi)星時間比地面慢7微秒，而根據(jù)廣義相對論，衛(wèi)星時間比地面快45微秒。綜合起來衛(wèi)星時間比地面快38微秒。所以必須對衛(wèi)星時間進行校正，否則導(dǎo)航系統(tǒng)就會徹底失效。

雖然一微秒只有百萬分之一秒，38微秒看起來只是短暫一瞬間，似乎可以忽略不計。但由于導(dǎo)航系統(tǒng)對精準(zhǔn)度要求很高，而38微秒看起來也確實很短，但長時間累積之后，誤差就會非常大了。

速度影響時間的流逝，速度越來越快，時間就越來越慢。也就是說，速度就是時間的暫停鍵。理論上講，當(dāng)速度來到光速，時間就停止了。

說“時間停止”其實是不嚴(yán)謹?shù)模瑖?yán)格來講，如果一個物體的速度達到光速，就不存在時間概念了，實際上這個物體就會化作“一束光”，不可能完好存在。

這意味著什么？意味著對于光本身來講，其實是沒有時間概念的。這也說明了一點，光可以瞬間跨越任何遙遠的距離，哪怕是宇宙的邊緣，光也可以瞬間到達。

你可能會提出質(zhì)疑：我們不是經(jīng)常說“太陽光到達地球大約需要8分鐘時間嗎？”這不矛盾了嗎？

兩者其實并不矛盾。所謂的“8分鐘”只是在人類眼里，太陽光飛到地球花費了8分鐘時間，以地球為參照系。但對于太陽光本身來講，沒有花費任何時間，因為光本身就沒有時間概念，如果光有意識，它完全不知道時間到底是什么。

就好比你試圖向一個先天性失明的人解釋“紅色一種什么顏色”一樣，他肯定會一臉懵逼，甚至?xí)柲悖侯伾鞘裁礀|西？

因為對于一個先天性失明的人來講，根本就沒有任何顏色的概念。

這里有必要強調(diào)一下“時間膨脹效應(yīng)”，速度越快時間就越慢，這里的“時間變慢”并不是絕對的，而是相對的，相對別的參照系來講，時間變慢了，而不是自己的時間變慢了。

說到這里，就不得不提到證明的“雙生子佯謬”。

一對雙胞胎，弟弟留在地球上，哥哥乘坐飛船以亞光速離開地球。幾年之后，哥哥重返地球，會發(fā)現(xiàn)弟弟已經(jīng)成為老人了，而自己仍舊年輕。當(dāng)然，哥哥乘坐的飛船必須非常接近光速才行，才能有明顯的時間膨脹效應(yīng)。

出現(xiàn)這種結(jié)果，很容易解釋。因為哥哥以亞光速離開地球，他的時間相對地球來講就會變慢，所以，當(dāng)哥哥重返地球后，會發(fā)現(xiàn)地球時間變快了，好像穿越到了地球的未來。

但是，對于哥哥本身來講，他自己無法感受到時間變慢。也就是說，如果飛船完全封閉，哥哥無法看到飛船外面的世界，那么不管飛船的速度有多快，哥哥在飛船里對時間的感受，與在地球上對時間的感受是一樣的。

因為哥哥感受到的只有他自己的時間，也就是本征時間。本征時間就像是裝在自己口袋里的鐘表一樣，每個人的本征時間都不會改變，而且我們只需要為本征時間負責(zé)，他人的時間與自己無關(guān)。

不過這里也會有一個問題。在弟弟眼里，哥哥以亞光速離開地球。由于速度是相對的，那么在哥哥眼里，弟弟同樣也在以亞光速離開飛船。這意味著，在哥哥眼里，弟弟的時間也變慢了。

結(jié)果就是，弟弟看到哥哥的時間變慢了，而哥哥覺得弟弟的時間變慢了！到底誰的時間變慢了呢？弟弟和哥哥到底誰對誰錯？這看起來似乎是一個矛盾。

其實一點也不矛盾。弟弟和哥哥都沒有錯！為什么？

因為無論是弟弟還是哥哥，他們都是在各自的參照系下觀察到的結(jié)果，兩人處在不同的參照系，而不同參照系下的對比其實是沒有意義的。

剛才也說了，每個人只需要為本征時間負責(zé)，也就是為自己的時間負責(zé)。弟弟和哥哥正是在為各自的本征時間負責(zé)。弟弟完全不需要考慮哥哥對時間的感受，說白了，哥哥對時間的感受對于弟弟來講是沒有意義的。反之也是一樣。

再舉個例子，生活在地球上的人類只需要為地球時間負責(zé)，生活在數(shù)萬光年外的外星人或許有完全不同的時間感受，但那有什么關(guān)系呢？即便是外星人的一天，真的相當(dāng)于地球時間的一年，也代表不了什么。

因為不同參照系的時間對比本來就沒有意義，只有兩個時間重回同一參照系，再進行時間對比才有意義。

也就是說，只有哥哥和弟弟重新回到同一個參照系，再對比他們的時間，才有意義。如果哥哥永遠不返回地球，兩人一直處在不同的參照系下，他們之間的時間對比就沒有任何意義。

如果讓哥哥和弟弟重回同一參照系呢？很簡單，哥哥返回地球就行了。

當(dāng)哥哥返回地球之后，我們會發(fā)現(xiàn)，時間變慢的是哥哥，而不是弟弟。為什么會這樣？

當(dāng)然，我們可以用狹義相對論來分析計算，只不過分析過程非常麻煩，因為狹義相對論是以慣性系為基礎(chǔ)的，而哥哥在返回地球的過程中，勢必會經(jīng)歷減速和加速過程，這時候就不是慣性系了，意味著狹義相對論不再適用了，需要用到廣義相對論。

實際上，如果非用狹義相對論，也不是不可以。正如上面所說，會很麻煩。我們可以把哥哥減速加速的過程分解成無數(shù)個短暫的瞬間，每個瞬間就相當(dāng)于一個慣性系。實際上就是利用了微積分的概念，所以會相當(dāng)復(fù)雜。

而用廣義相對論就很好解釋了。哥哥在減速加速的過程，勢必會產(chǎn)生加速度，產(chǎn)生強大的慣性質(zhì)量，而根據(jù)等效原理，慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量等效。這就相當(dāng)于哥哥經(jīng)歷了強大了引力場，而引力會使時間變慢！

所以，哥哥返回地球之后，會發(fā)現(xiàn)自己的時間變慢了，而地球時間變快了。

以上就是速度，時間和空間之間的關(guān)系?？此茝?fù)雜，其實總結(jié)起來也很簡單，一切都是因為那個霸道的“光速”，光速的“霸道”行為意味著，時間和空間必須為之付出“代價”，兩者必須共同協(xié)作不斷迎合光速的絕對性。

也就是說，光速和四維時空是息息相關(guān)的，也可以認為光速就是四維時空的固有屬性，只要在四維時空里，光速就是不可超越的。

言外之意，如果你想通過“超越光速”的方式回到過去，也不是不可以，但不是在四維時空里超越光速，而是在其他維度，比如說五維度或者更高維的時空里超越光速。

甚至在更高的維度里，最低的速度就是光速，所有的物體必須以超光速飛行。但這樣的高維度時空真的存在嗎？這又是一個大問題。

高維度時空目前更多的只是停留在科幻層面，很難從科學(xué)的層面去詳細描述。

總結(jié)

在我們的四維時空里，光速是不可超越的。如果你想超越光速，那就請“滾出”四維時空。至于最終會去往哪里，那就不是我們關(guān)心的事情了，因為那時的你已經(jīng)完全處于另一個世界了！

打個不恰當(dāng)?shù)谋扔?，就像你已?jīng)到達一個“神仙”世界，與我們的“凡人”世界毫不相干！

完！