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是时间限制了光速还是光速限制了时间？如何理解时空是统一的？

酋知鱼 2019-12-17 浏览110次

这个经典的问题当然是来自相对论了，了解相对论的几个常见概念不难，难的是真正理解并接受这些概念，提问题的童鞋恰好就将这个难点捅到了桌面上，下面让我来试着帮你理解一下吧！

首先，时间与空间是统一的核心在于光速，是光速让时间与空间之间产生了联系，这也是理所当然的，毕竟速度就是距离与时间的比值嘛。那为什么说它们就发生了统一呢？这个统一的核心在哪里呢？现在我们可以举一个例子。

假设我有一根自然伸展100米长的弹簧，现在我在其中的一头狠狠地敲一下，根据弹簧的弹性系数不同，敲击振动的传播速度也会不一样，但可以肯定的是一定比光速甚至是声音的速度慢得多，那么我们就可以用眼睛直接看到振动波向远方传递的过程。

那么在这个弹簧的另一端坐着一个老爷爷，他的眼睛不行了耳朵也快聋了，但是手攥着弹簧，那么大约在数秒之后，振动会传到那一端，老爷爷就会按一下身边的按钮表示他已经收到了你的信号。

你和老爷爷之间几乎没有其它可以传递信号的方式，而且根据弹簧的弹性系数，无论你用多大的力气传播速度也不会有丝毫变化，那么无论你这边发生了什么，都要在数秒后老爷爷才会做出反应，期间就算你这边闹鬼了甚至是爆炸了，老爷爷都不会有任何响应。

相信你能看得出来，我是在用这种减速的过程模拟光在传播过程中消耗的时间，但是你可能会这么想——这种情况的出现是因为老爷爷眼睛耳朵都不行了，如果对面换一个年轻人，他只需要看你一眼就知道你在做什么了不是吗？是的，因为现实世界中存在光速，它的速度快到在100米的距离上约等于不耗时间，所以我需要一个只能感知振动的老人。

其实我需要你领会的，上面这个比喻的重点在于——“你和老人之间永远隔着数秒”

这是什么意思？我们将上面的信息归纳一下，就会发现从最初的“事件”到最后的“事件”，正是“你敲击弹簧”到“老人按下按钮”。老人的按不按完全由你的敲击决定，也就是说你的行为是“因”，而老人的行为是“果”，在理想情况下二者发生关系的速度正是弹簧传播机械波的速度。

想像一下，无论是将一枚糖放入可乐中，还是按下电灯开头的一瞬间，或是远方传来的一道雷电。从宏观世界的“事件发生”到微观世界的原子接触，它们统统都是相互间的关系。“百因必有果”，我们在这里需要换一个视角去看待这个世界，事件与事件，影响与被影响让物质之间发生相互关系，一切的物理现象也都是这样发生的。

如果你愿意从这个角度上来看宇宙，你就会明白老人与你之间相隔数秒的时间差，可以类比于万物间相影响的时间差，一个已发生的事件如果还没有影响到另一个空间坐标，那么这就和没发生一模一样。

所以，当你注视着弹簧上传播的振动时，会不会想到这不仅仅是一次运动的过程，它就像是你与老人组成的小宇宙中的时间蔓延过程。在这个波抵达老人之前，你与老人是不处于同一个时间中的，你这边已经发生的任何事与老人并没有任何关系。

而在我们的宇宙中，可以知道的是如果两个不同空间点之间的任何物质或能量要发生相互影响，就一定要等待一个微小的时间差，用这个距离除以时间差我们就会发现那个非常熟悉的数值——30万千米每秒，没错，正是光速。

光为什么是宇宙中最快的速度？你可以这么思考：其实光的本质不是要极速地在宇宙中驰骋，它一出现就想照亮全世界！但宇宙就像是游戏中的地图，不是在光出现之间就已经展开的世界，而是一个随着时间的蔓延而不断增加面积的世界，所以虽然光“每一瞬间都已经占满了全世界，但是每下一个瞬间世界都因时间的蔓延而变得更大一点点”。时间不是被光速限制了，反而是光速被时间给限制了。