pg下载赏金下载 深度长文揭秘四维时空下静止、运动与时空奥秘，超烧脑！

何时是我们宇宙起源的时间呢？哪一日会是宇宙终结的时刻呢？要是宇宙有起始的时候，那么开端之前其是哪种存在着的形态呢？在空闲没啥事的时候，好多人都会思考这类有关宇宙的最终极最奥秘的问题。若想要更深入地去认识我们所处在其中的宇宙，不妨从最基础的物理概念着手，像静止跟运动的关系。

在古时候pg下载官方版打开即玩v1022.速装上线体验.中国，人们对于静止跟运动二者关系的认识是比较质朴的。古希腊的哲学家亚里士多德曾提出，自然界之中物体的自然状态是处于静止的，唯有受到外力的作用，物体才会出现运动。

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与此同时，他觉得那般更具重量的物体往下掉落的速度将会更为快速。此一观点于当时被普遍接纳，对人们在很长一段时期之内针对运动的认知造成了影响。

然而，后来伽利略经由一个声名显赫尽人皆知叫得出名分的实验，把亚里士多德的这一条论断给推翻了，此实验直到如今依旧被人们兴致勃勃谈个不停。在比萨斜塔那儿，伽利略把两个重量不一样的铁球一块儿从塔顶扔下去了，实验结局表现出来，两个铁球同一个时刻落地，下落的速度完全没有差别是一样的。

当然了，要是把其中的一个铁球替换成羽毛的话，情形就将会全然不一样了，铁球是会率先落地的，这是由于羽毛在下落的进程当中所受到的空气阻力要比作铁球大得多。而如果是在不存在空气阻力的月球之上开展同样的实验，那么铁球跟羽毛就会同时掉落下来，这一点也已经被登上月球的宇航员给证实了。

科学发展进程中，人们对于运动的认知持续深入，如今有已然明确现象，力并非物体运行促使原因，却是物体运行状态改变的缘由，依据物理学的知识而言pg下载麻将胡了安卓专属特惠.安卓应用版本.中国，只要物体没有承受任何外部力量施加，或者所承受外部力量的合力为零，如此一来物体就会维持匀速直线运动的状态，并非必定处于静止状态 。

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被称作惯性定律的，那个著名的牛顿第一定律，是一条挺重要的物理规律 。

而牛顿第二运动定律又进一步表明，物体在外力作用之时，其速度的改变程度也就是加速度，与所受外力大小成正比例关系，和物体质量成反比例关系 。这就对伽利略铁球实验做出了解释，在该实验里，两只铁球不仅质量不一致，而且所受地球引力也有差别 ，然而这两者的影响相互抵消，最终致使两个铁球按照相同速度下落，并且同时落地 。

首先，牛顿定律揭示了速度与加速度之间的关系，其次，它表明物体之间的引力会随着距离的增加而减小，更为关键的是，牛顿定律让人类意识到在宇宙中不存在绝对静止的物体，世间万物都处于永恒的运动之中。

这也正是 “坐地日行八万里” 这句话的科学依据。

当你坐在原地不动之时，仅仅是相对于地球呈静止状态，然而实际上呀，地球在环绕太阳做公转运动的同时也在进行自转，太阳系又是在围绕银河系的中心进行旋转，并且整个银河系也在宇宙空间当中持续不断地运动着。所以呢，从宇宙的尺度方面来讲，不存在任何物件是真正处于静止状态的。

之前所提及的，有关静止以及运动的那种认知，相对来讲，算是较为基础的。紧接着，我们会朝着深入的方向去探究，一个更为错综复杂，并且还会颠覆日常既有认知的话题，那就是诸如时间以及空间的本质这类问题 。

于日常日子当中，人们常常会直观觉得时间与空间是绝对存在的，无论你处于静止形态，还是在运动进程里，你都占据着某一特定的空间方位，而时间会一秒一秒地均匀淌过，在众人的平常认知中，无论从谁的视察角度来看，你所处的空间位置是确定的，而且你的运动或者静止状态不会对时间的流逝速率产生影响，也就是说，在人们的固定观念里，每个人的时间流逝速率都是一样的。

我们于日常的生活当中，确确实实地能够感受到这一样事情。比如说，你所实实在在经历度过的那一个小时，和我所真正切实度过的那一个小时，似乎并不存在任何一点判别。正因如此，可以说那句话被称为，“针对每一个人来讲，时间都是公平公正没有 bias 的”，被人们广泛地进行了认可，并且相当广发地宣扬传播了开来。

然而，科学家们针对光的本质着手进行深度研究，人们对于时间的认知，以及有关空间的认知，开始出现根本性的转变 。

于19世纪之时，赫赫有名之物理学家麦克斯韦借由持续不断之努力，达成了电磁理论之统一。他予以提出，光着实也是一种电磁波，是按波浪式之形态于空间之中进行传播的。此理论之提出具备里程碑式之意义，而当中最是关键之一点在于，从麦克斯韦方程组里能够推导出来光在真空中之传播速度是一个固定不改变之常数，也就是我们现今所熟知的光速（约为30万千米 / 秒）。

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得出这一结论，和当时起主导作用的牛顿理论有直接冲突。依据牛顿运动定律的阐释，宇宙里不存在绝对静止的物体，世间所有事物都持续运动，并且物体运动的速度是相对的。这便表明，谈论一个物体的速度，得拿某个参照系作基准，脱离参照系的速度没实际意义。

那么，光是以固定的velocity进行传播，这个velocity又是相对于哪一个reference frame来说的呢？鉴于光的性质高度special，那时的scientists一时间颇为难以寻得光传播所依存的reference frame。为了resolve这一棘手问题，他们提出了“ether”的concept。Scientists假定，“ether”是一种充斥于整个cosmic space的特殊substance，无所不在，光便是以“ether”作为reference frame，在“ether”这种carrier中行进的。

常规而言，这般对于光的参照系统的假定具备一定切实的合理性，鉴于在人们的认知范畴里，声音的传递要借助空气当作介质，波浪的传递要借助水当作传播介质，然而光已然也是一种波，如此一来它的传播看上去好像也应当需要某种与之关联适度的介质对象，“以太”于是就被视作此种介质 。

然而，跟像空气以及水这般可被人们直接觉察（眼可见、手能触）的介质不一样，“以太” 仅仅是一个源自理论假定给出的概念，并没有实际的观测凭据去证实其的存在。当然了，在科学研究里，假设是常见的研究起始点，只要能够借助科学实验方式证实 “以太” 的存在，那么这个假设便能够成为被广泛认同的科学理论。

于是，那时的科学家们，纷纷着手设计，而后开展各类实验，意在设法找到“以太”存在的证据。

然而，所有实验得出的最终结果，都朝着同一个结论所指向的方向，那就是：“以太”并不存在。这一结果，在当时的物理学界引发了巨大的震动，致使很多物理学家都难以接受。因为倘若“以太”真的不存在，那就意味着光速是绝对的，它是一个不需要任何参照系的常数，这与人们长期以来所形成的“任何速度都是相对的”这一固有理念，完全相悖。

从更深远的影响方面来说，要是光速确实是绝对不变的那种情况，那么牛顿力学体系所依赖的那个基础，也就是绝对时空观，将会完全崩塌，这在当时的物理学界，是绝大多数人都没有办法容忍的状况，这是为何呢，因为牛顿力学体系在当时已经被广泛运用到各个领域，并且取得了巨大的成功，所以人们很难去接受这一体系的基础出现问题 。

在物理学界整体处于困惑、迷茫状态的时候，有着天才思维的爱因斯坦却坚持觉得，从麦克斯韦方程组推导出来的光速不变原理是对的，历经长期深入思考、研究，爱因斯坦最终创立了狭义相对论，给物理学发展开拓了新路径 ，当然，狭义相对论创立过程特别复杂，牵涉众多深刻物理思想、理论推导，不是一两句话能简单讲清的，在之前科普文章里有详细介绍，这里就不多说了 。

对于光速不变原理而言，其表明光所拥有的速度具备绝对性，此速度并不需要依靠任何参照系，又或者能够如此来表述，即光在任意的，无论何种的参照系当中行进传播时，其速度都会保持一种恒定不变的状态。

要是从更深的层次展开探究，实际上光并非全然不需要参照系，光传播所依靠的物理背景为四维时空，这就是说，光于四维时空这个背景当中，始终是以恒定的光速进行飞行的。

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这样一种独特特性的光速，不光促成爱因斯坦构建狭义相对论，还使我们对于时间以及空间的本质，拥有了全新认知，即时间与空间并非绝对恒定不变，它们均会因物体运动速度而受到影响。

这种影响具体表现为时间膨胀效应和尺缩效应。

物体运动速度提高了以后，其时间的流逝速度会相应地变慢，与此同时，物体在运动方向上量的距离会变得更短。要着重指出的是，致使时间变慢跟距离变短这两种现象是一同出现的，都源于同一个效应的不同侧面。时间和空间不是单独存在的，而是一个不能分割的整体，任何把时间和空间拆开讨论的做法，从科学角度讲都没有什么实际意义。

长久以来，人们始终存有这么一种错误的认知，觉得时间是时间，空间是空间，二者是相互独立的存在，彼此之间不存在任何关联，在人们每天的生活经验里，空间仿佛是我们居住、活动的地方，而时间乃是从我们出生直至死亡，持续向前流逝的进程，很难把两者联系起来，更别说去接受它们是一个整体的观点了。

更加令人费解的存在是，时间以及空间可不单单只是一个无法分割开来的整体，也就是所谓的四维时空，物体的运动速度竟然还会对四维时空的结构造成影响，进一步还会影响到时间和空间自身。那么，速度究竟是因何故而会对时间和空间施加影响，又是通过何种方式产生这般影响的呢？

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实际上，这所有现象的根源全在于光速不变原理，恰恰是因为光速拥有这般“霸道”的特性（于任何参照系之下都维持恒定），才致使了时间与空间的相对性。在狭义相对论里，时间膨胀公式以及尺缩效应公式，皆是基于光速不变原理推导出来的，并且这两个公式的推导过程并非复杂，就算是有着初中数学水平的人，只要理解了相关的物理概念，也能够予以推导。

简单来讲，光速所具备的那种“霸道”特性，致使时间以及空间，不再如同人们以前所觉得的那般是固定不变的，而是变成具有弹性的了。这意味着，时间和空间同样是相对的，并非绝对统一。基于严格的科学视角而言，你的一秒钟和我的一秒钟，并非完全相同的概念，二者之间可能存有微小的差异。

甚至于能够这么讲，在地球之上，每个人的一秒时光都是存在差别的。仅仅只是这种差别特别细微，远远超越了我们平常生活之中能够察觉到的限度，因而我们在潜意识层面依旧会觉得时间及空间是断然不会变化的。

往前的时候我们有过提及，借由数学方面的一些办法能够推导得出时间膨胀公式以及尺缩效应公式。除此以外，我们也能够就逻辑这么一种层面去剖析为何时间跟空间是相对的。

依据光速不变这个原理来说，于不同那些参照系当中去观察同一束光，所测量得到的光速全部都是一样的，换而言之光速它是绝对的。

比如说，当我处于静止的情形之下，而此时你是以0.9倍的光速在飞行，这时我们两人同时去观察同一束光，我们所测得的光的速度都将会是光速(大约是30万千米 / 秒)，并不会因为你处于高速运动的状态之中，所测得的光速就会发生改变。

即便如此，这便意味着你与我所在的时空环境必定出现了某些改变，仅是如此，方可确保我们二人于不同的运动状态里，所观测到的光速是一样的。

那些发生了变化的玩意儿，便是时间与空间。我们清楚，光速的计算式子乃是光速等于距离（也就是空间）除以时间（换句话讲就是 c = s/t，这里面 c 表示光速，s 表示距离，t 表示时间）。鉴于你跟我所处的参照系不一样（我处于静止状态，你处于高速运动状态），参照系时刻在发生着变化，处于这种情形下，若要确保光速 c 始终绝对不变，那么距离 s（即空间）以及时间 t 就必定要发生相应的调整与变化pg下载，唯有如此，才能够满足光速不变的条件。

换一种说法来讲，时间会时刻进行自我调整，空间也会时刻进行自我调整，时间和空间二者会时刻相互协调彼此，它们这样调整自身存在着一个目的，这个目的就是要保证光速具有绝对性，进而使得不管是在何种参照系下去进行观察，光速都一直会保持恒常不变，不会出现变化的情况。

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作为一种逻辑推理的经过情形，它也是从侧面去证实了时间以及空间的相对性情况，又进一步地破除了人们对于绝度时空观所具有的固有认知句号 。

往深层次来讲，情况是这样的，任何事物于四维时空之中，都具备独特的“双重速度”，也就是时间维度的速度和空间维度的速度。这两种速度，并非相互独立的状态，而是以一种奇妙的方式彼此相互关联着，这种相处联系很精妙呢。它们的矢量和一直都是恒定为光速的水准，从来都未曾有任何改变过。

话换一种说法来讲，从四维时空的那个尺度去看，你和我每时每刻都在以光速进行着“飞行”。哪怕你当下正坐在椅子上处于一动不动的状态，看起来处于绝对静止的情形，可依旧是遵循着这一规律的 —— 这个时候你在空间维度的速度是零，所有的“速度份额”都被分配到了时间维度，时间正以光速在你身上不停地流逝着。这样的速度分配机制，正是光的特殊性造就而成的，它如同一条无形的纽带，把静止和运动、时间与空间紧紧地捆绑在了一起，构成了宇宙运行的底层逻辑中的其中之一。

光的特殊性远不止于此。

就光自身来讲，时间是个没任何意义的概念，要是光有了意识，它绝对没法明白“过去”“现在”“未来”的差异，因为在光的世界当中，时间从来都没流逝过。这一特性产生了更让人惊讶的结果，光能够在瞬间跨越任凭多么浩瀚的星际距离，即便从宇宙的一端到达另一端，对光而言也仅仅是“即刻发生”。这种超越时间限制的能力，是源于光没有静质量的本质属性。依据物理学，全部不存在静质量的物体，均必定以光速运动，并且自“诞生”那一瞬间起，便维持光速，不存在任何增速进程；然而，只要物体具备哪怕极其微小的静质量，就永远不能够达到光速，至多仅能无限趋近。此一规律仿若一道不可跨越的屏障，划分出了各异物质于时空里的运动界限。

若要引入爱因斯坦的广义相对论，除牵扯速度外，引力同样是影响时间与时空的关键因素。此广义相对论并非是独立于狭义相对论的全新理论，而是于狭义相对论基础上所做的拓展及延伸，它把狭义相对论适用的惯性系，也就是不受外力且匀速运动的参照系，扩展至所有参照系，其中涵盖存在引力的非惯性系。在广义相对论的框架范围里，引力不再被当作传统意义上的那种“力”，而是时空弯曲的外面表现，。

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就如同有一颗球，当它在凹陷起来呈现弯曲状样子的床垫上面滚动之际，这般情况下会因为床垫产生的这种弯曲从而致使其改变原本的运动路径，而物体于宇宙当中的运动路线，实际上是依靠时空展现的弯曲来决定的。

“等效原理”是广义相对论的核心支撑之一，它表明，惯性质量是衡量物体惯性大小的质量，而引力质量是衡量物体受引力作用大小的质量，二者完全相等 。

这一原理有着这样的意味，在一个局部的空间方位内，我们没有办法透过任何一种实验去分辨自己是处于加速运动状态的惯性系当中，还是处于引力场里。举例来讲，当你于封闭的电梯里边感觉到“超重”之时，你没办法判定是电梯在朝着上方加速，还是电梯静止于一个效力更强的引力场里。凭借等效原理，我们能够在局部范围去把引力的影响给“消除”掉，进而让广义相对论能够在任何的参照系里发挥效力，为我们用来理解复杂的时空现象供应了统一的理论器具。

关于静止跟运动、时间和空间那种复杂关系，有一个著名思想实验把它展现得极其充分，也就是 “双生子佯谬”。不少人都对这个悖论有所听闻，然而它背后所蕴含的物理逻辑，要比表面看上去深刻得多。

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这个思想实验的设定并非繁杂，是有这么一种情况：双胞胎兄弟中的哥哥，登上一艘处于太空能以快要接近光速飞行的飞船，离开那颗名为地球的地点而进行星际的旅行，弟弟则安处在地球上，过他平常的日子。哥哥待在了太空之中飞行了几个月的时间后，做出决定要返回地球。就哥哥来说，这一趟旅行仅仅只是一段并非长得离谱的经历，但是当他回到地球之时，却碰见弟弟已经全然不会就是之前的样子了，弟弟或许已经变得很老，过去了几十年的光阴，甚至可能已经离开人世。只是哥哥仅仅离开了几个月罢了，为什么弟弟的时间会过得如此之迅速呢？答案就藏在狭义相对论中的 “时间膨胀效应” 里。

时间膨胀效应的关键要点在于：当物体运动速度越快时，其相应的时间流逝速度也就越慢。只是在平常现实生活日常当中，我们所涉及接触到的速度远远低于光速，进而致使这种时间膨胀所产生的效果极小极小，根本根本没有一点办法能够察觉；唯有当速度逐渐逐渐接近光速的时候，时间膨胀才会变得极为非常显明。哥哥展开以亚光速飞行，那么他的时间相较于留在地球处于低速运动状态的弟弟而言，流逝速度遭遇明显大幅减缓。所以因此，哥哥所感受到的“几个月”这般时长，在弟弟所处于的参照系里面，很有可能已经历经了几十年历经数十年甚至达到上百年历经数百年。

但在此处会呈现出一个看上去存在矛盾的情况来，按照运动所具有的相对性，哥哥相对哥哥自己来说是朝着弟弟的方向以亚光速进行飞行的，反之，于哥哥所处的参照系当中，弟弟同样是以亚光速朝着远离哥哥自身的方面行进着。

如此这般，依据时间膨胀效应，弟弟的时间理应也会相较于哥哥而变慢才是。那么究竟是谁的时间变慢了呢？哥哥和弟弟之所想似乎都颇具道理，这莫非不矛盾吗？

实际上，二者并非相互矛盾，鉴于哥哥获取的结论是以自身所处的参照系作为标准而得出的，弟弟得出的结论同样是以自身所在的参照系为依据，然而不同参照系下的时间原本就不存在直接的可比较性。鉴于在物理学范畴里，每一个人都具备属于自己的“本征时间”，此“本征时间”犹如一块放置在口袋里的专属钟表，仅仅记录自身的时间流逝历程，并且与其他人的时间是毫无关联的。严格来讲，每一个人的本征时间都是并非一致的，只是在处于低速、弱引力状态的地球环境当中，这些存在的差异小到能够忽略不计。

这恰似神话故事里头常常讲到的 “天上一天，地上一年”，表面上看是虚构出来的情节，实际上却隐含着本征时间的物理逻辑，在宇宙当中，这种 “时间流速差异” 真切存在，比如说，要是你能够靠近一个黑洞（引力及其强大的天体），于黑洞附近逗留几个小时，等你回到地球之时，会发觉地球上兴许已经过去了几年乃至几十年 。

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于著名科幻影片《星际穿越》里，宇航员们到达了一颗挨近黑洞的行星之上，仅仅逗留了几个钟头，回到飞船之后却发觉留守的宇航员已然变老了二十多个年头，这刚好是对引力致使时间膨胀的形象诠释 。

来回到双生子佯谬的那个问题里：假定不同参照系的时间不会能够径直地进行对比，那么究竟要通过什么样的一种方式才可以判明哥哥以及弟弟究竟谁会更加年轻一些呢？其答案是促使两人重新归回到同一个参照系之上，并让此发生——而为了把这个实验给做好，就是要让哥哥返回地球里面。当哥哥回到地球之后，两人处于同一参照系了，此时再来做这比较年龄的事情，其结果将会特别地明晰了：此时哥哥会成为要比弟弟更加年轻的那一个。

是为何会呈现如此状况呢？原因在于哥哥于返回地球的进程当中，已然不再处于狭义相对论所规定的“惯性系”范围之内了。于狭义相对论里，惯性系有着这样的要求，即物体需不受外力作用，并且维持匀速直线运动状态；然而哥哥若要返回地球呢，必然得先实施减速操作，接着进行调头动作，而后再加速朝着地球飞行了，在这个完整的过程当中存在着显著的加速度，所以属于非惯性系 。若强行运用狭义相对论去剖析这个过程，那将会变得极为复杂，然而并非全然不可行，通过运用微积分思想，可以把哥哥调头的过程拆分成不计其数的“瞬间惯性系”，于每个瞬间运用狭义相对论来计算时间，最终汇总结果。

可是运用广义相对论去进行分析的话，就会简单上大多；按照广义相对论里的等效原理来讲，加速度跟引力是等效的，那哥哥在调头的时候所经历的强大加速度呢，就等同于他处于一个极强的引力场当中而已；然而强大的引力会明显地减缓时间的流逝速度，这样一来呢，哥哥的总时间流逝量就远远少于弟弟，最终造成哥哥回到地球之后变得更年轻了。

归总而言，静止跟运动、时间与那空间，它们之间存在着、饱含的复杂关系，全都构建、依托于四维时空设置出的背景之上，而于其中，最具核心性质、处于底层的规律，便是光速具备、拥有的在四维这个时空里的不可或缺、一定存在的特性——光线传播的速率始终是一个具备恒定性质、保持不变的常数，不会随着任何物质出现、存在状态跟着改变而产生变化。

要说从本质上来剖析，光速乃是四维时空所具备的固有属性。我们能够以通俗方式来予以理解的是，光在其中进行传播的介质正是四维时空其本身，故而那光速只不过仅仅和四维时空的结构存在关联，同其他的任何因素绝对不存在关系。与此同时，对于四维时空这一方面还存在着一个所谓的“光速限制”，也就是任何一种拥有静质量的物体，全都没有办法去突破那个光速，这作为四维时空天生得来的“秉性”。并不是大自然有意去对光速加以限制，而是四维时空的结构决定了光速是物质运动速度能够达到的上限。

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这便引出一条有意思的猜想 要是能够脱离四维之时空 来到更高维度所属的空间里是不是进而跨越能够达到速度的极限光速 道理上讲 这并非是完全没有任何可能的事情 也许在更为高维度存在的时空 当中 光的速度绝对不会是一个衡量所有速度的上限 恰恰相反 极有可能性反而成为限制速度不可以再降低下限的因素 也就是所有的物质全部一定要以超出于光的速度进行一定运作 达不到能够达到光的速度反而不会为整个世界所允许 那将会是一个怎样的世界 我们根本就没有办法确切的像在正常思维空间里能够去想象 因为它已经完全的超乎于我们对于有实际客观存在作为基础的四维时空的认知范围之内 。

然而，高维度的时空，当下更多是停留在科幻以及理论物理的猜想阶段，科学家们还没有寻觅到确凿的证据来证明其的存在。就算高维度时空确实存在，人类想要进入其中，也会面临极大的挑战，人类自身就是四维时空的产物，我们的身体结构、感知方式都深刻地印刻着四维时空的特征。要是要进入高维度时空，我们的身体结构必定要发生本质性的变化，不然根本没办法在高维度环境里生存。至于我们会以怎样的形态存在于高维度时空，目前仅仅只能依靠想象。

但存在一点能够确定：人类始终都没办法想象出全然脱离四维时空印记的高维度时空特性。这是由于人类的想象力一直构建在已有的经验以及认知之上，我们没有办法凭空设想出从未见过、从未感知过的事物。就如同我们所说的 “妖魔鬼怪”，不管其形态何等奇特，都能够在现实世界之中寻找到对应的原型 —— 要么是动物的身体、要么是人类的五官、要么是自然现象的夸张演绎。同样，我们对于高维度时空存有种种想象，从本质方面而言，这些想象皆是对四维时空元素进行的重新组合，然而，却永远都没办法真正触及到高维度那深藏的本质。