第8章 宇宙的时空奥秘与命运(9/26)
。然而,这些哲学和神学层面的时空观并不属于科学范畴。哲学虽然能够帮助人们更好地理解科学发现背后的含义,但它过于抽象,缺乏实证科学的严谨性和客观性,主观成分较多,这常常导致在同一问题上出现不同的争议和分歧。
2 绝对时间与相对时间:牛顿坚信世界上存在完全独立于物质世界的绝对时间和绝对空间。绝对时间真实存在,按照其固有速度均匀流逝,与外界任何事物均无关联。与之相对应的是相对时间,它是对运动的一种度量,例如地球自转一圈为一天,月球绕地球转一圈是一个月,地球绕太阳转一圈则是一年。但相对时间仅仅是绝对时间的一种反映,因为任何运动都无法精准地测量出绝对时间。牛顿的绝对时空观在一定程度上符合人们对时间最直观的感知,然而,即便像牛顿这样伟大的科学家,在面对时间这种抽象概念时,也主要停留在主观推测层面,缺乏有力的论证。直到几百年后,爱因斯坦的狭义相对论才打破了这一局面。
3 时间并非绝对均匀:1905年爱因斯坦提出狭义相对论,其中一个重要推论是运动物体的时间会变慢。这意味着每个人所经历的时间流逝速度实际上是不一样的。当一个高速运动的人从我们面前经过时,我们会看到他身上的时间流逝速度变得缓慢,他的一切动作都像是在慢放。这一现象基于光速不变原理,光速在任何参考系中都保持恒定不变,与物体的运动状态无关。例如,假设你拥有一辆能瞬间加速到接近光速的跑车,当你开着它去追一束光时,无论你如何加速,你看到的光速始终比你快三十万公里每秒,并且始终保持不变。正是由于光速的这种不变性,导致了时间必须发生改变,从而产生了时间膨胀效应。
4 时间和空间是一个整体:1907年,爱因斯坦的数学老师赫尔曼·闵可夫斯基首次提出了四维时空的概念。他将一维的时间和三维的空间巧妙地结合在一起,创造出了一种全新的时空结构,即闵氏时空。在闵氏时空中,一个物体的运动不再仅仅局限于三维空间中的运动,而是由三维空间的坐标(x,y,z)和时间t统一进行描述。物体在这个四维时空中的运动轨迹形成了所谓的世界线。从闵氏几何的角度去理解狭义相对论,许多复杂的现象都变得清晰易懂。例如,在闵氏时空的数学表述中
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