时间和空间的关系是什么呢?

时间和空间的关系是什么呢?

把空间和时间分开是不可能的。哪里有空间，哪里就有时间。阿尔伯特·爱因斯坦提出不可能将它们分开，因此它们实际上不是两个不同的实体。它们都是一样的。你可以称之为时空。我们和所有其他物体都存在于这个四维时空结构中。我们宇宙的戏剧发生在这个空间和时间交织在一起的4维结构中。

考虑一个没有维度的点。但如果你能把这个点从一点移动到另一点，它就会形成一条一维的直线。如果你弯曲这条线，这条线就会变成曲线。一条曲线需要多一个维度才能存在。因此它自动变成了一个二维平面。一张薄薄的纸可以充当一架飞机。现在如果你弯曲二维平面也就是这里的纸，它就变成了三维图形。

同样，当你扭曲一个3D空间时，你会得到第4维。一个移动的物体会扭曲它周围的空间并创造时间。人类无法将这样的4D模型想象在我们的脑海中，因为我们的大脑只能看到3D的世界。爱因斯坦意识到第四维度是时间。时间是空间的第四维。

时空不是静止的。它可以弯曲、拉伸、波纹和弯曲。我们可以在这个空间结构中“来回”、“左右”、“上下”移动。我们可以称之为三维或3D。爱因斯坦的狭义相对论表明，空间中还有一个维度是物体可以移动的。这个第四维度就是时间。每个物体似乎都在时间维度里朝未来移动。这第四维度的时间是通过扭曲已知的3维度而形成的。

在宇宙中，时间不是固定的，而是取决于你移动的速度。你移动得越快，你体验时间的速度就越慢。时间以光速消失。这个概念叫做时间膨胀。你移动得越快，你的长度就越短。以光速，长度是不存在的。这被称为长度膨胀。同样，移动得越快，质量也会增加。当你跑步时，你会比站立时稍微重一些。在光速下，你的质量变得无穷大。这就是所谓的质量膨胀。但在地球上，由于我们移动的速度相对较慢，因此这不会产生戏剧性的效果。如果我们以非常高的速度旅行，影响将是戏剧性的。

你可能会认为时间膨胀是不真实的。自从爱因斯坦提出这个想法以来，人们做了成千上万次实验。每个人都证明了时间，长度和质量确实会发生膨胀。其中一个实验是在1971年进行的。铯原子钟与美国海军天文台同步，并乘坐喷气式飞机环绕地球两圈。当喷气飞机返回地球时，它与美国海军天文台的参考时钟进行了比较。运动钟与参考钟的不同之处在于狭义相对论所预测的正确数量。

时空结构为时间膨胀提供了更好的解释。想象一下，你正在一辆汽车里向北极移动。最近的路是向北走直线。但是你用的路有点偏东。即使你正在向北移动，你也在轻微地向东移动。你的一些动力花在了东部而不是集中在北部。因此，当你向北移动时，你也在轻微地向东移动。时间膨胀也是如此。我们都以光速在时空结构中移动。宇宙中没有什么是静止的。它们都以某种方式以光速运动。森腊

如果一个人坐在原地，处于静止状态，那么他的全部动量都花在第四维度上，也就是朝着未来方向的时间。但是如果它想要移动，它的一些动量就会分布到其他三维空间，所以它的全部动量就不会被用来向未来移动。一些动量分布到其他维度，这样你就不会完全朝未来移动。如果你以光速运动，那么你一定是在三维空间的任意一个方向上运动。因此，你的全部动量都在那个维度里旅行。你的任何动力都不会被浪费在向未来的旅行上。那时时间停止了。这就是时间膨胀发生的原因。

上此液滑述概念在物理学中被称为狭义相对论。这是当今古典埋唤物理学的基石。通过这些想法，爱因斯坦证明了牛顿的引力理论从根本上是错误的，并挑战了当时的整个物理学。基于此，爱因斯坦提出了一个新的宇宙模型，在这个模型中不存在所谓的引力。这就是广义相对论。狭义相对论的一个推导是，物质只是能量的集中形式。质量和能量是可互换的。

要使空间弯曲，需要一些能量。所以任何有质量的东西都会弯曲空间。即使是最微小的物体也能弯曲足够的空间。但那个弯太小了，在时间上起不了什么作用。然而，像行星和恒星这样重的物体质量非常大。它们的存在可以弯曲更多的空间，创造更多的时间。所以在靠近重物的地方，时间会变慢。因此，太阳表面的时间比地球表面的时间移动得慢。质量越重，时间越慢。在黑洞的表面，弯曲度太高，以至于时间几乎停止了。在一个多层建筑中，顶层的时间比底层的时间移动得快。宇航员在太空中的时间会移动得更快。他现在就是你的未来。

弯曲的时空结构产生了重力。一个物体的质量越大，它所拥有的引力就越大，它所创造的时间也就越多。重力只不过是时空结构的形状。我们粘在地球表面，不是因为地球把我们拉向它自己。这是因为地球周围的空间是这样形成的，它把你推向地球。地球绕着太阳转，并不像牛顿之前说的那样，因为它们之间有相互的拉力。由于太阳的存在，地球在空间中沿着曲线运动。

因此引力、质量、长度、空间和时间都是交织在一起的。根据广义相对论，它们是宇宙中不可分割的实体。事实上，不存在所谓的引力。这只是时空弯曲造成的幻觉。即使在今天，物理学中也没有任何理论可以挑战爱因斯坦的理论。所有的实验都证明了这个模型是正确的。这是了解宇宙的基础。

现在我们已经做了几个实验来证明甚至测量由于大物体的存在而引起的空间弯曲。其中之一是一颗名为“重力探测器b”(Gravity Probe-B)的卫星，用来测量地球弯曲空间的程度。地球对空间的扭曲幅度很小。对建造重力探测器b的NASA团队来说，在太空中测量这个微小的扭曲是一个巨大的挑战。它于2004年发射，经过4年多的测量，它测量到地球弯曲的程度正好是爱因斯坦用广义相对论预测的。证明了地球弯曲空间的存在。