深度長文：解讀時空的本質，超越光速就能回到過去？（超5000字）

時間和空間，時刻在我們身邊，如影隨形。但是，時間和空間給我們的感覺又是如此虛幻，看不見摸不着，但它們卻是萬物存在的根本，萬物存在於這個世界裡，其實就是存在時間和空間當中，沒有時間和空間的世界是無法想象的！

不過對於時間和空間的本質，尤其是時間的本質，直到今天人類也沒有完全搞清楚。尤其是在愛因斯坦提出了全新的時空觀之後，時間和空間似乎變得更加詭異。

愛因斯坦之前，人們一直認爲時間和空間是絕對的，兩者是獨立存在的，時間就是時間，與空間沒有任何關係。同時，一分鐘就是一分鐘，任何人經歷的一分鐘都是完全相同的。

但是，愛因斯坦提出的全新時空觀徹底顛覆了人們的傳統認知。他認爲，我們所在的時空並不是絕對的，而是相對的，說白了，任何人感受到的時間和空間都是不一樣的。同時，時間和空間並不能獨立存在，兩者是有機的整體，必須同時存在，這也就是所謂“四維時空”的概念。

任何把時間和空間分開討論的行爲其實都是沒有意義的。

按照愛因斯坦的狹義相對論，速度越快，時間就越慢，這就是我們通常所說的“時間膨脹效應”或者“鐘慢效應”。理論上講，當物體的速度達到光速，時間將會靜止。

那麼，這是否意味着，如果物體的速度超過光速，時間就會倒流了呢？

單純從時間膨脹公式來看，如果物體速度達到光速，計算出來的結果就是一個虛數，這對於我們來講是沒有意義的，當然也不意味着時間就是倒流。

實際上，愛因斯坦的狹義相對論有一個重要前提，那就是：禁止超光速，宇宙的極限速度就是光速。具體來講就是，對於任何具有靜質量的物體來講，只有儘可能接近光速，不可能達到甚至超過光速。

很多人想不通，速度怎麼會影響時間呢？速度和時間本應該是兩個不相干的物理量，兩者怎麼有如此聯繫呢？

下面來具體講講速度與時間之間的關係。

首先來看速度的計算公式，距離除以時間，而距離也是空間。於是速度就等於空間除以時間。看起來速度確實與時間和空間都有關係，但這種關係就是簡單的數學計算關係，並不代表速度會影響時間流逝的快慢。

彆着急，接下來我們慢慢分析，一切深入到速度，時間和空間的本質。

首先，速度都是相對的，任何速度都應該是這樣的，都必須有一個參照系纔有意義，這一點很好理解，非常符合我們的日常生活經驗。

日常生活中我們所說的速度，通常都是默認以地面爲參照系，當然也沒有必要刻意指出來，那會顯得有點多餘。比如說，高速公路上都會有限速標誌，通常都是限速120公里，而這個速度就是相對地面的速度。

由於速度是以參照系爲基礎的，所以速度是相對的，也是隨時可以變化的，根據不同的參照系而發生變化。這點同樣也很好理解。

還拿行駛的小汽車來舉例說明。你和朋友駕駛一輛小汽車以100公里的速度行駛，我靜止在點上。在我眼裡，你的速度很快。但是你朋友眼裡，你完全沒有速度，你的速度爲零，你一直處於靜止狀態。

其實這就是相對速度簡單的疊加，不同的參照系下計算出來的速度是不一樣的。再次說明了速度必須有參照系纔有意義。

但是光速就是顯得很特別的，它完全就是一個例外，這也是光速“霸道”的地方，無論如何選擇參照系，也無論在任何運動狀態下測量光速，最終測量到的速度都保持不變。

實際上這就是光速不變原理。該原理表明光速是絕對的，在任何參照系下都保持不變。

光速的這種特殊性完全顛覆了我們對速度的傳統認知。舉個例子就明白“光速不變”到底有多不可思議了。

某天晚上，你駕駛一輛小汽車在大街上行駛，我靜止在路邊。對於你來講，車燈發出的光的速度是多少呢？

很明顯，就是光速，這很好理解，也是簡單的速度疊加的計算，相當於小汽車不停地發射出“光子彈”，相對於汽車的速度當然是光速。不管小汽車的速度多快，你看到的光的速度都會保持光速不變。

但是，對於我來講呢？在我眼裡，車燈發出的光的速度是多少呢？

如果按照相對速度的計算方式，在我眼裡，車燈發出的光的速度應該是汽車的速度V，加上光的速度C，也就是V+C纔對，畢竟在我看來，汽車好像給了光一個額外的“推動力”。這就好比你在火車上順着火車行駛的方向奔跑，那麼對於靜止在地面上的我來講，你的速度就等於火車的速度加上你奔跑的速度，這很好理解，也很符合常識。

但問題就出在這裡，事實上在我眼裡，車燈發出的光的速度並不是V+C，而仍舊是光速。而且不管汽車的速度有多快，哪怕以0.99倍光速行駛，車燈發出的光的速度仍舊是光速。

這就奇怪了，你以0.99倍光速飛速行駛，而我靜止在地面上，我們倆看到的同一束光的速度竟然是相同的，按理說不應該這樣。但這種看起奇怪的現象的確出現了，這說明了什麼？

說明爲了保持光速在你和我眼裡的絕對一致性，你和我經歷的某些東西一定會發生相應改變，只有這樣，才能時刻迎合光速的這種絕對性。

這些東西到底是什麼呢？

就是剛開始所說的時間和空間。速度並不是空間除以時間這樣的簡單數學計算，同時速度還會直接影響時間和空間，通俗來講就是讓時間變慢或者變快，空間縮短或者拉長，時間和空間能完美協調一致，最終的目的就是保證光速的絕對性。

通俗來講就是，要想保證光速絕對不變，那麼時間和空間就不能是絕對的，兩者必須做出相應調整，來迎合“霸道”的光速。

也就是說，0.99倍光速行駛的你，靜止的我，我們兩人看到的同一束光的速度之所以是一樣的，就是因爲你和我經歷了完全不同的時間和空間。說白了，你經歷的時間和我經歷的時間是完全不一樣的。由於時間和空間是有機的整體，當然空間也是不一樣的。

只是，在我們的日常生活中，經歷的速度與光速相比實在太小了，速度對時間和空間的影響完全可以忽略不計，我們根本就不可能感受到時間和空間的改變。

假設你能感受到任何微小的改變，你就會看到大街上行駛的小汽車“縮短”了，汽車內的時間流逝速度也變慢了。當然，現實中的我們是不可能感受到如此微小的變化的。

時間和空間的這種密切的關係，實際上也再次表明了時間和空間的有機整體，兩者是不可分割的，一起組成了我們通常所說的“四維時空”結構。

同時，也表明了四維時空是很具有彈性的，四維時空能不斷地變化，最終的目的只有一個：保證光速的絕對不變性！

這就是光速不變原理，也是愛因斯坦狹義相對論的基本前提之一。不要小看光速不變原理，當時有多少物理學界大佬倒在了“光速不變原理”上面。事實上，在愛因斯坦提出狹義相對論之前，洛倫茲，龐加萊等物理學界大佬已經無限接近相對論了，洛倫茲甚至意識到了“高速飛行的物體長度會變短”，也就是尺縮效應。

但是洛倫茲和龐加萊等人始終不願放棄絕對時空觀，無論如何都不願意相信光速不變原理下的相對時空觀，於是與狹義相對論失之交臂，始終沒有捅破通向狹義相對論的那層“窗戶紙”。

光速不變原理，確實顛覆了我們的傳統認知。這個原理意味着，無論如何都你不可能追上一束光，不但追不上，你與光的相對速度一致會保持光速。即便你以0.99倍光速的速度追趕一束光， 在你眼裡，這束光的速度仍舊是光速，而不是0.01倍光速。

速度會影響時間流逝的速度，絕不僅僅停留在理論上，早就應用在我們實際生活中。很多人平時都會開車上下班，開車的時候離不開導航系統。可能你並不知道，導航系統的工作原理就離不開時間膨脹效應。

導航時，我們需要依靠天上的衛星，而由於天上的衛星速度較快，所以時間就會較慢。當然速度並非影響時間的唯一因素，引力也會影響時間。根據狹義相對論，衛星時間比地面慢7微秒，而根據廣義相對論，衛星時間比地面快45微秒。綜合起來衛星時間比地面快38微秒。所以必須對衛星時間進行校正，否則導航系統就會徹底失效。

雖然一微秒只有百萬分之一秒，38微秒看起來只是短暫一瞬間，似乎可以忽略不計。但由於導航系統對精準度要求很高，而38微秒看起來也確實很短，但長時間累積之後，誤差就會非常大了。

速度影響時間的流逝，速度越來越快，時間就越來越慢。也就是說，速度就是時間的暫停鍵。理論上講，當速度來到光速，時間就停止了。

說“時間停止”其實是不嚴謹的，嚴格來講，如果一個物體的速度達到光速，就不存在時間概念了，實際上這個物體就會化作“一束光”，不可能完好存在。

這意味着什麼？意味着對於光本身來講，其實是沒有時間概念的。這也說明了一點，光可以瞬間跨越任何遙遠的距離，哪怕是宇宙的邊緣，光也可以瞬間到達。

你可能會提出質疑：我們不是經常說“太陽光到達地球大約需要8分鐘時間嗎？”這不矛盾了嗎？

兩者其實並不矛盾。所謂的“8分鐘”只是在人類眼裡，太陽光飛到地球花費了8分鐘時間，以地球爲參照系。但對於太陽光本身來講，沒有花費任何時間，因爲光本身就沒有時間概念，如果光有意識，它完全不知道時間到底是什麼。

就好比你試圖向一個先天性失明的人解釋“紅色一種什麼顏色”一樣，他肯定會一臉懵逼，甚至會問你：顏色是什麼東西？

因爲對於一個先天性失明的人來講，根本就沒有任何顏色的概念。

這裡有必要強調一下“時間膨脹效應”，速度越快時間就越慢，這裡的“時間變慢”並不是絕對的，而是相對的，相對別的參照系來講，時間變慢了，而不是自己的時間變慢了。

說到這裡，就不得不提到證明的“雙生子佯謬”。

一對雙胞胎，弟弟留在地球上，哥哥乘坐飛船以亞光速離開地球。幾年之後，哥哥重返地球，會發現弟弟已經成爲老人了，而自己仍舊年輕。當然，哥哥乘坐的飛船必須非常接近光速才行，纔能有明顯的時間膨脹效應。

出現這種結果，很容易解釋。因爲哥哥以亞光速離開地球，他的時間相對地球來講就會變慢，所以，當哥哥重返地球后，會發現地球時間變快了，好像穿越到了地球的未來。

但是，對於哥哥本身來講，他自己無法感受到時間變慢。也就是說，如果飛船完全封閉，哥哥無法看到飛船外面的世界，那麼不管飛船的速度有多快，哥哥在飛船裡對時間的感受，與在地球上對時間的感受是一樣的。

因爲哥哥感受到的只有他自己的時間，也就是本徵時間。本徵時間就像是裝在自己口袋裡的鐘表一樣，每個人的本徵時間都不會改變，而且我們只需要爲本徵時間負責，他人的時間與自己無關。

不過這裡也會有一個問題。在弟弟眼裡，哥哥以亞光速離開地球。由於速度是相對的，那麼在哥哥眼裡，弟弟同樣也在以亞光速離開飛船。這意味着，在哥哥眼裡，弟弟的時間也變慢了。

結果就是，弟弟看到哥哥的時間變慢了，而哥哥覺得弟弟的時間變慢了！到底誰的時間變慢了呢？弟弟和哥哥到底誰對誰錯？這看起來似乎是一個矛盾。

其實一點也不矛盾。弟弟和哥哥都沒有錯！爲什麼？

因爲無論是弟弟還是哥哥，他們都是在各自的參照系下觀察到的結果，兩人處在不同的參照系，而不同參照系下的對比其實是沒有意義的。

剛纔也說了，每個人只需要爲本徵時間負責，也就是爲自己的時間負責。弟弟和哥哥正是在爲各自的本徵時間負責。弟弟完全不需要考慮哥哥對時間的感受，說白了，哥哥對時間的感受對於弟弟來講是沒有意義的。反之也是一樣。

再舉個例子，生活在地球上的人類只需要爲地球時間負責，生活在數萬光年外的外星人或許有完全不同的時間感受，但那有什麼關係呢？即便是外星人的一天，真的相當於地球時間的一年，也代表不了什麼。

因爲不同參照系的時間對比本來就沒有意義，只有兩個時間重回同一參照系，再進行時間對比才有意義。

也就是說，只有哥哥和弟弟重新回到同一個參照系，再對比他們的時間，纔有意義。如果哥哥永遠不返回地球，兩人一直處在不同的參照系下，他們之間的時間對比就沒有任何意義。

如果讓哥哥和弟弟重回同一參照系呢？很簡單，哥哥返回地球就行了。

當哥哥返回地球之後，我們會發現，時間變慢的是哥哥，而不是弟弟。爲什麼會這樣？

當然，我們可以用狹義相對論來分析計算，只不過分析過程非常麻煩，因爲狹義相對論是以慣性系爲基礎的，而哥哥在返回地球的過程中，勢必會經歷減速和加速過程，這時候就不是慣性系了，意味着狹義相對論不再適用了，需要用到廣義相對論。

實際上，如果非用狹義相對論，也不是不可以。正如上面所說，會很麻煩。我們可以把哥哥減速加速的過程分解成無數個短暫的瞬間，每個瞬間就相當於一個慣性系。實際上就是利用了微積分的概念，所以會相當複雜。

而用廣義相對論就很好解釋了。哥哥在減速加速的過程，勢必會產生加速度，產生強大的慣性質量，而根據等效原理，慣性質量與引力質量等效。這就相當於哥哥經歷了強大了引力場，而引力會使時間變慢！

所以，哥哥返回地球之後，會發現自己的時間變慢了，而地球時間變快了。

以上就是速度，時間和空間之間的關係。看似複雜，其實總結起來也很簡單，一切都是因爲那個霸道的“光速”，光速的“霸道”行爲意味着，時間和空間必須爲之付出“代價”，兩者必須共同協作不斷迎合光速的絕對性。

也就是說，光速和四維時空是息息相關的，也可以認爲光速就是四維時空的固有屬性，只要在四維時空裡，光速就是不可超越的。

言外之意，如果你想通過“超越光速”的方式回到過去，也不是不可以，但不是在四維時空裡超越光速，而是在其他維度，比如說五維度或者更高維的時空裡超越光速。

甚至在更高的維度裡，最低的速度就是光速，所有的物體必須以超光速飛行。但這樣的高維度時空真的存在嗎？這又是一個大問題。

高維度時空目前更多的只是停留在科幻層面，很難從科學的層面去詳細描述。

總結

在我們的四維時空裡，光速是不可超越的。如果你想超越光速，那就請“滾出”四維時空。至於最終會去往哪裡，那就不是我們關心的事情了，因爲那時的你已經完全處於另一個世界了！

打個不恰當的比喻，就像你已經到達一個“神仙”世界，與我們的“凡人”世界毫不相干！

完！