超弦理论第七讲：弦理论的相对论基础，我们错误的时间观念

要讲清楚超弦理论，爱因斯坦的相对论基础知识是必不可少的。

少年时，爱因斯坦便常常在思考一个问题：我们已知的最快速度便是光速，但如果我们以光速追上光，那么我们能观察到怎样一个世界呢？

在我们已知的经典物理学中，如果一个人与正在运动的物体保持同样的速度，那么对于该名观测者而言，他则与正在运动的物体保持相对静止。而如果人以光速前行，那么根据直觉来看，光也跟我们坐火车看到的物体没什么两样，它相对来说也是静止不动的。

但事实真的是这样吗？爱因斯坦表示质疑。

19世纪，苏格兰物理学家麦克斯韦在进行了细致地研究过后，成功地把电场和磁场统一进同一个数学框架中。并在此过程中，有了一个惊人的发现。电磁波的速率在任何参考系下保持恒定，且与光速相同。由此麦克斯韦便推断，我们最常见的光，便是属于电磁波的一种。

继承前人的思想，爱因斯坦以此为基础，进行了深入的思考。既然在任何参考系下电磁波都是恒定为光速，那么就不存在我以光速前行追上光的问题了。如果利用伽利略变换来推导，则一定会出现超光速的事件出现。这里面，一定有大问题。

于是乎，爱因斯坦在经过深入思考过后，于是乎便在1905年向德国的《物理学纪事》投出了他有关光性质思考的论文。

回过头来看，这件事堪称物理学甚至我们人类历史的大事件。这之后。再也不存在绝对的时空。我们传统的理所应当的神圣的时间和空间，从此再也不复存在。我们所认识到的世界是怎样的，将只取决于一个东西，那就是观测者。

在我们寻常人眼中，无论我们静止还是运动，同时性是绝对的。例如当我们跑步的时候，我们就算跑上个一万米，当我们结束的时候去对照其他人的手表，其时钟之间也绝对不会有任何差异。

然而在狭义相对论看来，不同观测者的运动状态会对时间产生意义非凡的影响。我们之所以感觉不到时间的变化，其原因便是我们的运动是出于低速状态，其对时间的影响是可以忽略不计的。但一旦观测者的速度可以与光速处于同一个数量级，相对运动的观测者也会得出完全不一样的时间概念。这一切并非是我们的钟表或者感觉出了问题，而是时间本身发生了变化。

以前的人们都习惯把时间当成一个背景板，然后我们人类便在这个背景板里随意变化，如同放电影一般。但狭义相对论的出现，却将这种根深蒂固观念扔进了历史的垃圾堆里。这个背景板，不再是一成不变的。

除了时间之外，有关物体的本身，在不同观测者看来也将发生变化。比如我们测量一把尺子，两个处于相对运动的观测者则会得出完全不一样的结论。

这些相对论预言的东西，在过去几十年的时间里，我们已经验证了无数次了。但相对论就算是如此的重要，一般人也很难直观地感受到它的存在。原因无他，我们的日常生活几乎不受它的任何影响。

飞机速度很快吧，但跟光速相比，简直跟九牛一毛一样。我们的日常生活常常是跟我们感知到的东西有关，就算相对论效应无时无刻不在发生作用，但因为这种影响太小了，所以没人会注意到它。

但我们体会不到，并不代表着它不重要。想想看现代物理学的两大基础吧，相对论便是其中十分重要的一个。在日常生活上我们几乎没有任何手段能够感受到它的存在，但在微观领域和宇宙学中，相对论却是十分重要的。

假如有一天，人类的科技飞速发展，我们人类星际航行速度有机会达到光速那个数量级，我们便有机会亲身去体验穿越时空的快感了。当然，回到过去当皇帝称霸世界是别想了。不过去往遥远的未来，还是十分有希望的。

如果真的有可能，我希望能在我的有生之年实现。哪怕是能乘着宇宙飞船去太空中看看，我也算人生无憾了。

好了，今之文到此结束了

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