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四维与五维

2016-09-21查理德·韦伯lollsolo

飞碟探索 2016年9期
关键词:理论

查理德·韦伯++lollso+lo

四维——时间,大骗子

空间是由三维组成的,时间也是一个维度,它为什么如此与众不同?

答:它没什么不同。

物理学家彭罗斯在他的书《引力》中写道:“空间和时间不是相互独立的概念。”在爱因斯坦的狭义相对论中,时间和空间融合成一个整体。对一个观察者来说只有空间坐标不同的两个物体,在另一个观察者看来其时间坐标和空间坐标可能都是不同的;同样,在一个观察者看来在同一地点先后发生的两个事件,在另一个观察者看来可能其时间坐标和空间坐标都不同。

这与我们的日常经验大相径庭,因为我们不够快。这种观察结果的差异只有两个观察者的相对速度接近光速——这个宇宙的速度上限——时,才会变得明显。

爱因斯坦的物理理论揭示了一个深刻的真相:时间和空间是紧密交织、不可分割的,如同组成一件织物的经纬线,但两者之间也有明显的区别:原则上,我们能够沿着三维空间的任意方向旅行,但沿着时间我们只有单向的苦旅,从过去到未来。如何理解这一差异呢?

纽约克拉克森大学的物理学家劳伦斯·舒尔曼解释说:“这也是因为宇宙的速度有上限。”想象这样一个思想实验:在一个阳光灿烂的早晨,7点钟,你拉开窗帘。如果太阳已经在6点55分爆炸了,此时你还完全感受不到这一点,在我们的周围仍然充满阳光,因为光从太阳传到地球,需要8.5分钟。

在图1(为了方便,只画出了一维时间和二维空间)的这个例子中,宇宙中的任何事物,比如正在爆炸的太阳、站在窗边的我们,都可以表示为时间坐标中的一个点。……

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