深層解讀光速,時間和現實的本質,你看到的一切或許都是虛幻的!

光速恆定對於宇宙本身有重大的意義,讓我們從一個簡單的例子開始瞭解。我們都坐過火車,它的速度能達到多少呢?就假設是300公里每小時吧。

但若改變觀察點就會有不同的答案。地球以大約每小時1600千米的時速繞着地軸旋轉,所以如果從太空來看,火車的速度就快得很多。還有,整體而言,地球繞着太陽旋轉,時速爲108000千米。而就連太陽也並非是靜止的,它繞着銀河系的中心旋轉,而銀河系也在太空中旋轉!

那麼如此看來,火車的行進速度究竟該有多快呢?

答案完全取決於從哪裡觀察,可能是每小時300千米,每小時1600千米,每小時108000千米,甚至更快。這到底是怎麼回事呢?

我們都知道,速度多少是相對於觀察點的。但不同於火車的速度,無論從任何觀察點,光速始終保持恆定(簡單舉個例子,你以每秒5米的速度奔跑,你身上發出光的速度仍舊是光速,而不是光速+5米/秒),因此一般的觀點就開始土崩瓦解!

爲了解釋爲什麼會這樣,愛因斯坦想象出一列火車,它設計了一項思想實驗,探尋像點燃打火機這麼簡單的事,爲何不同的人會看到不同的結果。他想象有人在火車車廂中玩打火機,車廂兩頭各有一個人在看,兩人與打火機的距離相等。

愛因斯坦表示值得探究的問題不在這兩人看見了什麼,而是何時看見,因爲他們都在同一節車廂裡以相同的速度前進,兩名觀察的人都在同一時間看見火光。

但是對於車廂外面的人呢?他們會看見什麼狀況呢?

對於車廂外的人來說,從他的角度來看,由於火車往前行駛,在火車前面的人需要多一點時間才能看到光束,而另一方面,往後移動的火光需要移動的距離較短,因爲火車後面的人朝着火光移動。所以車廂外的人先看見火光傳送到火車後面的人,然後再傳到後面的人。

這就意味着,行進列車上發生的事,若同在列車上就覺得是同時發生,而如果站在站臺上就會覺得有時間差!

讓我們先暫停一下,仔細想想這件事到底有何含義。這表示我們無法確定事情是否真的同時發生,現實本身取決於人的所在位置。如果把此次思想實驗提升到整個宇宙的層次,就會變得更光怪陸離!

如果現實取決於人的位置,那麼宇宙的實際狀況又該如何得知?更重要的是,我們查出宇宙運作關鍵的機率有多大?畢竟連兩件事是否同時發生都無法判定了!幸運的是,天才愛因斯坦橫空出世,在他的著名的狹義相對論中提出瞭解答。

愛因斯坦提出彈性現實的理論,因爲時間本身就有彈性。這聽起來很怪異,但這種彈性卻在物理學上開啓了全新的概念。同時愛因斯坦繼續提出,就像磁性,電力和光線一樣,時間和空間都在他所謂的“時空”中彼此糾結,而這個時空也有彈性,時空的彎曲變形取決於物體的質量,比如恆星,行星以及星系,它們都能讓時空變形。

但真正神奇的是這類變形也可解釋牛頓多年前所發現的神秘作用力,萬有引力就是時空扭曲的結果!

時空扭曲聽起來可能玄乎得讓人毫無頭緒,但其實一點也不玄乎。

想象一艘船鎖定直線航道,正準備度過平坦的湖面,一個永遠無限延伸的湖。平坦的湖面就如同未扭曲的時空。再想象湖面下出現一個大洞,湖水開始排掉,湖面因此扭曲,就如同時空因行星扭曲一樣。

此作用會將船向洞里拉,因此船開始繞着洞周圍航行。這種作用就相當於巨大恆星或行星對時空產生的作用。時空會在星體四周產生扭曲,把物體拉向星體,因此物體纔會墜落地球,這就是萬有引力的本質所在!