时间和速度联系在一起这一点,现在已经成为了一种共识。但是,究竟应该如何定义时间的变化?
从哲学的角度,倒是有一个最简单的理解方法。
通常而言,在哲学领域,时间被定义为“存在的变化”。这一点最终被热力学第二定律证明是贴切的。那么,存在是以什么样的“速度”变化的?
这个答案其实也并不复杂,因为任何物体其存在的变化速度都是极限的速度,也就是光速。
那么当你的运动速度足够快时,由于作为极限的光速是无法叠加的,最终你就会追上存在的变化的速度。于是,存在的变化相对于你就静止了。那么,时间也就停止了。
当然,这是最为简单的哲学理解。然而从这里透露出了一个重要的信息,那就是光是时间和空间最为重要标尺。之所以发现这一现象,是因为光程差研究中出现的不可调和的问题。
因为不论如何改变运动方向,不论在任何惯性系中,光的速度都不变化。
这是非常不可思议的。任何人都可以想象,如果你坐在车中测量另一辆车的速度,那么你们究竟是同向还是逆向测得的速度应该是不同的。但事实却是,实际上测得的结果却是相同的。
那么,该怎么理解这一现象?
可以假设长度在运动方向上发生了收缩,这个收缩抵消了光在不同方向上的差值。这带来了第一个线索——运动可以使长度发生改变,然而却没有任何一种力能够毫无道理地使物体在运动方向上长度收缩。那么,这收缩的长度究竟是怎么做到的呢?
答案其实已经呼之欲出,但这还不够。
这之后,又发现了另一个现象。那就是仅仅只考虑长度的改变,是不足以弥补差值的。然而,却已经没有了更多的弥补的手段。但最后的答案,其实是非常简单的。
只要运动速度更快的一方时间的流逝稍慢一些就可以了。
既然光速是不变的,那运动就必然使时间和空间都发生了变化才能符合测量得到的结果。因而时间和空间都不是绝对的。
原本相互独立的时间和空间,在此刻得到了类似的结论从而走向了统一——由相对的时间和相对的空间,得到了绝对的时空。(注:闵可夫斯基时空内,两个事件的时空间隔是绝对的。并不因为时空是相对的而改变。)
那么,会有什么异乎寻常的事发生呢?
首先让我们确定一点,那就是并不存在绝对的坐标,所以时间膨胀的的标尺事实上是加速和减速。但要格外注意的一点是,如果不涉及加减速,实际上两个参照系对于对方来说都是时间变慢的。只有当其中一方改变了速度使自己与另一方相同,它才成为时间膨胀的一方。
也就是说,速度不同的双方并不拥有同样的时间轴。那么反过来
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