现在，存在吗？也许“时间”是个幻觉 23

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统讲物理学系统本身，这里是第九季第23篇

--预计阅读7min--

Hello，大家好，这里是科学羊的物理学第九季专栏，我们接着聊聊关于时间的话题，本篇我们聊聊一个新的话题 —— 时间光锥！

你看过闪电侠吗？

主角巴里艾伦为了搞清楚自己的母亲是怎么被陷害杀死的，所以他快速奔跑打开虫洞，穿越时空...

但是细节就是，但巴里艾伦每次回到过去的一点点小改变就会导致现在的世界截然不同！

但是，狭义相对论禁止这件事发生。

虽然前面我们说到有些事件的先后顺序是相对的，但是相对论并没有抛弃“过去”和“未来”这两个词。有些事儿的先后顺序在哪个坐标系下看都是一样的。相对论不会混淆因果关系。

那到底哪些事件的先后是相对的，哪些事件的先后是绝对的呢？我们来看看爱因斯坦曾经提出的“时间光锥”。

好，继续往下看。

对于任意一个坐标系中的一个事件A，我们首先用横坐标代表空间，纵坐标代表时间，画出它在这个坐标系中的时空位置，如下图 ——

图片来自精英日课*3

从A点向上，就是这个事件未来的时间，A 点向下，就是过去的时间。

在这个坐标系下，A 的过去和未来一目了然，它的“现在”，则是位于时间原点的一个平面。

那么图中标记的这几个点:

C 和 D 就都在 A 的未来，

E 在 A 的现在，

B 在 A 的过去...

也许换一个坐标系，这几个事件跟A的先后关系就会不一样。

哪些先后关系是不会变的，哪些先后关系是可能变的呢？

为此我们就需要“光锥”了。

所谓光锥，就是在每一个时间点上，看看光最远能走多远，把这个范围画出来，形成上下两个圆锥形。这两个光锥，代表了事件 A 的影响力边界。

举个例子：

假设你在宇宙中的某个点A点燃了一支烟花，并且这支烟花在恰好一秒后发出了光，这个光会在所有方向上以光速c传播。

• 在A点的未来，光会形成一个球体，它的半径恰好是光速乘以时间，也就是 c 乘以 1秒。这个扩张的球体就是你的未来光锥。

• 对于任何在这球体内的事件，它们都可能受到你点燃烟花的影响。

• 对于任何在球体外的事件，由于它们距离你的位置超过了光在这段时间内能够到达的距离，因此它们不可能受到你点燃烟花的影响。

为什么是这样？因为光速是信息传递最快的速度。

比如说，我们知道光从太阳走到地球需要8分钟。

那么请问，此时此刻的太阳和你之间，能互相影响吗？

答案是不能。

哪怕太阳此刻已经消失了，你也得在8分钟之后才感觉到。

这个原理就是光速不能到达的时空的事件，跟此刻的你没关系。但是，如果光速可以到达，那么两个事件的先后关系就是明确的。

上方光锥里的事件 C，就完全可以被 A 影响。

C 在 A 的光锥范围之内，A 一定可以给 C 发一个信号。这也就意味着，事件 C 只能发生在事件 A 之后。

比如说，我看下这段文字这件事儿，算是事件 A。你听这段文字的时候，你身边发生的事儿，算是事件 C。这个事件 C 一定是在事件 A 之后，因为我可以通过这段文字给你一个信息，让你去干扰事件 C。

同样道理，下方光锥里的事件，都是有可能影响到 A 的事件，所以一定发生在 A 的过去。

可是图中的事件 D 和 E，却是在 A 的光锥之外。它们和 A 之间无法通过光速建立联系！在这个坐标系中 D 和 E 发生在 A 的未来和现在，而在另一个移动的坐标系中，D 和 E 却有可能发生在 A 的过去。

一个事件的光锥，界定了它的边界。光锥以内的事件跟它*可以*有关，光锥以外的事件跟它*必定*无关。

考虑到光锥，我们就可以得出一个有意思的结论 —— “过去”和“未来”都有实实在在的范围，但是“现在”，却是一个相对的概念。

这个坐标系中的那个平面是这个坐标系中事件 A 的现在 —— E 和 A 同时发生，是“现在”的事儿。但是 E 是在 A 的光锥之外。这也就是说，在另一个坐标系中，E 和 A 就不是同时发生的了，可能发生在 A 的过去或者未来。

现在，其实是一个幻觉。你影响不了现在，也不被现在影响。

这个道理其实很简单。比如咱俩面对面说话，你能看到我的形象，听到我的声音，可是考虑到光和声音都有一定的速度，你看到和听到的，其实都是我的过去。

我的现在，可以影响你的将来 —— 但是“我的现在”和“你的现在”这两个事件是不能互相影响的。

在绝对的意义上，你只能活在*自己的*当下，并没有人跟你天涯共此时。

费曼讲到这个道理的时候说，很多人号称能预测未来，而殊不知，人其实连“现在”在发生什么都不知道。

我们曾经以为时空是个客观的大舞台，宇宙中所有东西有一个共同的标准时间 —— 而真相是时空是相对的。

现在是什么时间？这段距离有多长？那个东西的速度是多少？这些问题取决于你用的是哪个坐标系。

时空是相对的，好在因果关系还是稳定的，你不用担心被穿越者篡改历史。而这是来自于光速是信息传递的最快速度这个事实。

总结：

这是从另外一个角度来理解时间，我觉得很有意思，站在上帝视角，你看光锥就是这样，其实你可以看到 A 的未来以及过去和现在同时发生，而在坐标系内你只能活在当下！

此刻，就是此刻

好，本篇就到这里，下周见~

Masir 2023/10/20

于东莞

祝幸福~

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