广义相对论深解——时间的形状

在1687年艾萨克·牛顿出版的《数学原理》一书中首次给出了时间和空间的数学模型。当时认为和时间和空间相互离，时间被认为是一根两端无线延伸的直线。它永远存在，不可能有尽头。而有形宇宙则是在几千年前诞生，而且一出现便与现在我们看到的宇宙差不多。但许多哲学家并不赞同这个观点。如果宇宙该被创生为何不更早些创生，为何要在被创生之前等待无限久？如果宇宙已经存在了无限久宇宙那么为什没有到达热力平衡的状态，让所有地方温度都相同（热寂）？
因此，在牛顿的数学模型框架里它是矛盾的。
而在1915年爱因斯坦提出的广义相对论中则把原本独立的时间维和空间维合并在一起称为时空。广义相对论认为引力效应是宇宙中物质和能量的分布引起时空弯曲和畸变，使之不再平坦。
在牛顿的理论中，引力效应只会引起空间的扭曲，而时间则是不受干扰。
但大量的实验证明正如相对论中的那般，时间和空间相互纠缠，人们不能只使使空间弯曲而让时间安然无恙，这样就赋予了时间以形状。
广义相对论使空间和时间弯曲，让它们从事件发生的背景板变成了事件的参与者。
如果说在牛顿的数学模型中，宇宙就是一卷只能匀速播放的磁带，那么相对论就赋予了这卷磁带慢放和快进的能力。而因为时间的残余，事件参与者的时间则是恒定的，不会受到外界情况的扰动。
在上一篇文章中讲过，每个人都有自己的时间。
那么我们假设，一群人乘坐着被加速到十分之一光速的地球向着比邻星而去，他们计划2500年到达（排除加速减速阶段的低速情况）而另一批人则不愿意冒险，选择停留在原地。
那么，当地球到达比邻星之后通过星象图参数他们会发现自己比预计抵达的时间要晚，但他们自己携带的时钟还是显示他们2500年而已，哪怕他们是用碳十四来计算时间。这便是物质被加速后扭曲时间造成的结果。
而在《星际穿越》之中也很好的表达了这一点，当接近大质量天体之后，时间流速会变慢。
这便是时间参与到事件之中最形象的表现。
不过时间虽然被扭曲，但相对论并不允许时间倒流。众所周知，物质加速度与所消耗的能量成正比，而物质加速到光速所需要的能量是无限大。
因此，物质的加速度最多只能无限接近于光速，这也是广义相对论与量子力学存在的冲突。