而是完全由光锥组成结构:
这就是爱因斯坦二十五岁时理解时空结构。
十年之后,他意识到,时间流逝速度在不同地方是不样。因此时空并没有上图勾勒出那样有序,而是会被扭曲。现在看起来更像是这样:
例如,当引力波经过时,小光锥就会从右向左起振动,就像风吹过麦穗。
圆锥结构甚至可以这样总是朝向未来前进,个人却可以回到时空中同点,如下图:
,就像戈尔戈这个:
有个由她祖先组成圆锥状“过去”,也有个由她子孙后代构成圆锥状“未来”。那些既非祖先也非子孙人在圆锥外面。
每个人都有他自己祖先过去圆锥和子孙未来圆锥。列奥尼达圆锥如下所示,在戈尔戈旁边。
宇宙时间结构与此非常相似,也由圆锥组成。“时间先后次序”关系是由圆锥组成偏序。8狭义相对论发现,宇宙时间结构就像父子关系建立圆锥那样:它在宇宙事件之间建立起次序是局部,而非整体。延展现在就是系列既非过去亦非未来事件,它确实存在,正如有些人既不是们祖先也不是们子孙。
如果们想表示宇宙中所有事件和它们在时间上关系,在过去、现在与未来之间做出唯、统区分,这是无法办到。像这样:
以这种方式,朝向未来连续轨迹返回最初事件,也就是起点。[4]9第个意识到这点人是库尔特·哥德尔(KurtGdel)——20世纪伟大逻辑学家,爱因斯坦最后朋友,陪伴他在普林斯顿街道上散步人。
在黑洞附近,所有线会朝它汇集,像这样:10
这是因为黑洞质量把时间减慢到相当慢程度,以至于在边界处(称作“视界”),时间都静止。如果近距离观察,会发现黑洞表面与光锥边缘平行。因此,为从黑洞逃出来,你需要朝着现在运动(像下图中标出黑色轨迹),而不是朝着未来!
这
们必须把事件未来圆锥放在上面,把事件过去圆锥放在下面。(物理学家在图表绘制中有这样惯例,把未来放在上面,过去放在下面,与家谱方向刚好相反,也不清楚为何如此。)
每个事件都有过去与未来,以及既非过去亦非未来部分,就像人人都有祖先、子孙和不属于以上二者人。
光沿着这些圆锥边线运动,这就是们称之为“光锥”原因。在上图中,斜线夹角被画成45度,这只是种习惯,让这两条线更水平些则更贴近实际,像这样:
这样做原因在于,在们习惯尺度下,把过去与未来分开延展现在极其短暂(大约几纳秒),几乎察觉不到,结果就是,它被压扁为条水平细带,也就是们通常所说“现在”,并且没有任何限定条件。
简而言之,个共同当下并不存在:时空时间结构并不是像这样分层:
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