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好魔性!它竟然打破了時間和空間的對稱性

空間是由三維組成的,而時間也是一個維度,那麼它真的如此與眾不同?


答案:它沒有不同。物理學家彭羅斯在他的書《引力》中寫道:「空間和時間不是相互獨立的概念。」在愛因斯坦的狹義相對論中,時間和空間融合成一個整體。對一個觀察者來說僅僅空間坐標不同的兩個物體,在另一個觀察者看來,其時間坐標和空間坐標可能都是不同的;同樣地,在一個觀察者看來在同一地點上先後發生的兩個事件,在另一個觀察者看來可能其時間坐標和空間坐標都不同。



好魔性!它竟然打破了時間和空間的對稱性


這與我們日常的經驗大相徑庭,原因在於我們不夠快。兩名觀察者觀察結果的差異只有當他們的相對速度接近光速——這個宇宙的速度上限——時,才會變得明顯。


愛因斯坦的物理理論揭示了一個深刻的真相:時間和空間是緊密交織聯繫在一起、不可分割的,如同組成一件織物的經緯線。但兩者之間也有明顯的區別:原則上我們能夠沿著三維空間的任意方向旅行,但沿著時間我們只能有單向的苦旅:從過去到未來。如何理解這一差異性呢?



好魔性!它竟然打破了時間和空間的對稱性


紐約Clarkson大學的物理學家Lawrence Schulman解釋說:這同樣是由於宇宙速度有上限。考慮這樣一個假想實驗:在一個充滿陽光的早晨,7點鐘,拉開窗帘。假設太陽已經在6點55分爆炸了,但是我們感受不到這一點,在我們的周圍仍然充滿陽光,因為光從太陽傳到地球,需要八分半鐘。


在這個例子中,宇宙中任何事件,比如正在爆炸的太陽,站在窗邊的我們,等等都可以表示為時間―空間圖中的一個點。由該點發出兩條光線構成的光錐,其中一個代表光從事件點出發原理事件點在時空中運動,另一個表示光朝著事件點運動。如果我們在窗邊就能在太陽爆炸時看到其爆炸行為,則需要信息的傳播要超過我們所處的光錐,移動速度大於光速,而宇宙不允許這樣。



好魔性!它竟然打破了時間和空間的對稱性


Schulman說道:「正是宇宙的速度上限使得宇宙的部分時空是不可及的。」它打破了時間和空間的對稱性,從而使我們所獲取的信息只能是從過去流向未來的,這就是時間的單向性。

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