深度長文：時(shí)間真的是一種幻覺嗎？（超5000字，建議收藏）

時(shí)間，在我們身邊無處不在。但如果要問：時(shí)間到底是什么？恐怕沒有誰能給出一個(gè)讓所有人都滿意的答案。

而網(wǎng)絡(luò)上對于時(shí)間的定義也越來越玄乎，不少人宣稱：科學(xué)家早就說過時(shí)間是不存在的，時(shí)間只是人們的一種錯(cuò)覺或者幻覺。

那么，事實(shí)到底是什么呢？時(shí)間到底是真實(shí)存在的，還是真如網(wǎng)絡(luò)上所說的“時(shí)間只是一種幻覺”？

針對這個(gè)問題，我還特意上網(wǎng)查了很多資料，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有科學(xué)家說過“時(shí)間是幻覺”，雖然不是原話，但基本是這個(gè)意思。而說這話的正是大名鼎鼎的愛因斯坦。

愛因斯坦提出了偉大的相對論，而相對論就是以四維時(shí)空為背景的，在這個(gè)背景下，時(shí)間和空間雖然是相對的，但兩者都真實(shí)存在。如果時(shí)間真的是幻覺，也就沒有相對論什么事了。愛因斯坦當(dāng)然不會(huì)用“時(shí)間是幻覺”來否定自己提出的相對論，不然這不是打自己臉了嗎？

那么，真相到底是什么呢？

這需要從愛因斯坦創(chuàng)建相對論之前，還沒有成為物理學(xué)界大佬時(shí)開始說起。愛因斯坦在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院就讀時(shí)，曾經(jīng)結(jié)識了一位摯友，一位意大利裔的瑞士工程師，名叫米凱萊貝索。

雖然兩人學(xué)的并不是同一個(gè)專業(yè)，但相同的愛好讓他們很快結(jié)下了不解之緣，兩人經(jīng)常在一起看書，討論物理學(xué)，數(shù)學(xué)還有哲學(xué)方面的問題。當(dāng)時(shí)的愛因斯坦還是名不見經(jīng)傳的窮小子，沒有外界的關(guān)注，他可以和朋友毫無顧忌地暢聊。

在此期間，貝索曾向愛因斯坦推薦了馬赫的著作，馬赫是一位物理學(xué)家和哲學(xué)家，他提出了自己全新的世界觀，否定了牛頓的絕對時(shí)空觀，認(rèn)為像空間這樣的物質(zhì)屬性并不是人類能客觀感受到的，只能通過函數(shù)邏輯才能找到真正的規(guī)律。

馬赫的思想讓愛因斯坦受到了極大啟發(fā)，也為后來愛因斯坦創(chuàng)建相對論的過程中提供了靈感。所以在愛因斯坦心里，一直把馬赫尊稱為相對論的“先驅(qū)”。

就這樣，愛因斯坦與貝索即便畢業(yè)之后也一直保持著聯(lián)系，甚至到了晚年，兩人仍在通過書信聯(lián)系，可見兩人的關(guān)系有多密切。

時(shí)間來到1955年，81歲的貝索走到了生命的盡頭，愛因斯坦對于貝索的離世感到非常悲痛。于是他給貝索的妹妹寫了一封信，信中說道：

貝索先我一步離開了這個(gè)世界，但這并沒有什么，我們兩人對物理學(xué)都抱有堅(jiān)定的信念。如今貝索已成為過去，但我認(rèn)為所謂的過去，現(xiàn)在和將來并沒有太大區(qū)別，因?yàn)闀r(shí)間只不過是人類的一種頑固幻覺罷了。

或許正是愛因斯坦的這種說法，被很多人解讀為“科學(xué)家否定時(shí)間存在”。但事實(shí)真的如此嗎？愛因斯坦想表達(dá)的到底是“時(shí)間只是幻覺”，還是對死者貝索的一種悼念呢？

其實(shí)，剛才我已經(jīng)說了，如果你簡單了解了愛因斯坦創(chuàng)建相對論的過程，肯定會(huì)明白，愛因斯坦所講的“幻覺”，并不是否定時(shí)間的存在，而是盡量用一種通俗的方式向貝索的妹妹傳達(dá)他眼里的時(shí)空觀。

愛因斯坦認(rèn)為，時(shí)間并不是射出去的箭，并不是“開弓就沒有回頭箭”，時(shí)間并不是絕對一成不變的，每個(gè)人經(jīng)歷的時(shí)間其實(shí)都是不一樣的。理論上只要你的速度足夠快，就可以讓時(shí)間變慢，停止甚至逆轉(zhuǎn)。

從這個(gè)角度來講，去世的貝索其實(shí)并沒有走得很遠(yuǎn)，只是愛因斯坦暫時(shí)沒有辦法回到過去罷了。所以，愛因斯坦才會(huì)發(fā)出感慨：時(shí)間是幻覺。如果未來某天，人類科技足夠發(fā)達(dá)，成功研發(fā)出了可以回到過去的時(shí)間機(jī)器，是不是意味著我們就可以拜訪已經(jīng)去世的親人朋友了呢？

如果真的能實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行，回到過去，那么死亡就不再那么讓人難以割舍。那時(shí)候時(shí)間在人類眼里不過是一個(gè)玩具罷了，可以隨機(jī)被人類玩弄，而這恰恰是相對論表達(dá)出來的事實(shí)。

那么，為什么在相對論體系下，時(shí)間不再是絕對不變的，而是可快可慢，甚至是可以倒退的一個(gè)維度呢？

我們需要穿越到幾百年前的牛頓時(shí)代，從牛頓時(shí)代的時(shí)空觀開始說起。

在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，準(zhǔn)確地說，在愛因斯坦創(chuàng)建相對論之前，人們堅(jiān)信時(shí)間是絕對不變的，每個(gè)人的時(shí)間都是一樣的，沒有任何其他事物可以影響到時(shí)間。在人們眼里，所有的東西都可以是不公平的，但唯獨(dú)時(shí)間除外。時(shí)間對于每個(gè)人來講都是公平的，你的一秒與其他人的一秒沒有任何區(qū)別。

這就是牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的基礎(chǔ)，絕對時(shí)空觀。

其實(shí)牛頓經(jīng)典力學(xué)一個(gè)很核心的問題就是關(guān)于速度的計(jì)算。牛頓經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，任何速度都是相對的，都需要有參照系才有意義。

關(guān)于這點(diǎn)，其實(shí)是很好理解的。比如說，我們常說“高速公路上汽車的限速是120公里”，這里的時(shí)速120公里就是以地面為參照系，當(dāng)然這是默認(rèn)的，我們也沒必要刻意強(qiáng)調(diào)。

但是由于地球和太陽系甚至整個(gè)銀河系都在不停地運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，如果我們改變參照系，比如說以太陽為參照系，汽車的速度當(dāng)然會(huì)有很大不同。所謂的“坐地日行八萬里”就是這個(gè)道理。

能夠看出，在牛頓經(jīng)典力學(xué)體系下，速度都是相對的，都需要有參照系才有意義。但不管參照系是什么，經(jīng)歷的時(shí)間都是一樣的。這就是絕對時(shí)空觀的直接體現(xiàn)，時(shí)間不會(huì)受任何外界因素影響，永遠(yuǎn)會(huì)均勻地流逝。

而人們對時(shí)間的這種絕對性也深信不疑，畢竟這種特性非常符合人們的日常生活經(jīng)驗(yàn)。

但是，隨著電磁理論的不斷發(fā)展，某些看上去不合常理的東西出現(xiàn)了，讓人們隱隱感到牛頓經(jīng)典力學(xué)好像有什么不妥的地方。

而這個(gè)不合常理的東西就是：光速。為什么說光速不合常理呢？舉個(gè)例子就明白了。

假設(shè)某個(gè)晚上你駕駛一輛小汽車在大街上行駛，汽車的速度為V。我站在街道一旁靜止不動(dòng)。由于晚上視線不太好，你打開車燈。

在你眼里，車燈發(fā)出的光的速度是多少呢？按照傳統(tǒng)的速度疊加公式，很容易得出結(jié)果：仍舊是光速。因?yàn)槲覀兛隙〞?huì)這樣認(rèn)為：你和光一起隨著汽車向前運(yùn)動(dòng)，你看到的光的速度當(dāng)然還是光速。

這并沒有什么不妥的地方。

但問題就出在我這里。在我眼里，車燈發(fā)出的光的速度是多少呢？

按照牛頓經(jīng)典力學(xué)體系下的速度疊加公式，我看到的光的速度應(yīng)該等于光本身的速度加上汽車的速度，也就是C+V。

但事實(shí)并非如此，在我眼里，車燈發(fā)出的光的速度仍舊保持光速C不變。也就是說光速是絕對的，在任何參照系下都保持不變。

這就奇怪了，在不同的參照系下，觀察到的光速竟然是一樣的？這明顯與牛頓經(jīng)典力學(xué)不相符！

當(dāng)然，愛因斯坦一開始并沒有發(fā)現(xiàn)到這個(gè)問題，只是后來邁克爾遜和莫雷等人在驗(yàn)證“以太”的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)象。

一開始愛因斯坦只是從麥克斯韋方程組推導(dǎo)出來的光速計(jì)算公式中，注意到光速竟然是一個(gè)常數(shù)，因?yàn)楣街袥]有提到任何參照系，光速只與真空的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率有關(guān)，與參照系無關(guān)。

這樣的結(jié)果讓當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界一下就炸了鍋。因?yàn)槿绻馑僬娴呐c參照系無關(guān)，就意味著統(tǒng)治物理學(xué)界幾百年的牛頓經(jīng)典力學(xué)轟然倒塌，而這是當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界大佬無論如何都不能接受的，他們早就視牛頓經(jīng)典力學(xué)為“神明”了。

但麥克斯韋也不是吃素的，他創(chuàng)建的麥克斯韋方程組也同樣偉大，甚至堪稱人類歷史上最優(yōu)美的方程。

怎么辦呢？“光速是一個(gè)常數(shù)”這樣的結(jié)果，其實(shí)已經(jīng)明顯表明了：牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋方程組必然有一個(gè)是錯(cuò)的，到底哪一個(gè)錯(cuò)了呢？

這個(gè)在我們?nèi)缃窨磥砣绱撕唵蔚牡览恚旁谝话俣嗄昵暗奈锢韺W(xué)界卻一點(diǎn)也不簡單，因?yàn)槲覀兪钦驹凇吧系垡暯恰眮砜吹揭话俣嗄昵暗奈锢韺W(xué)發(fā)展，但是當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界大佬不可能完全擺脫時(shí)代的束縛，不可能以絕對理性的思維在牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋方程組之間抉擇。

因?yàn)闊o論是牛頓經(jīng)典力學(xué)錯(cuò)了還是麥克斯韋方程組錯(cuò)了，當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界大佬都承受不起，所以，他們開始左右逢源，想盡各種辦法盡可能協(xié)調(diào)兩者之間的矛盾。

而“以太”的概念就是在這種背景下出現(xiàn)的。通俗理解以太的概念就是，以太是絕對參照系，也是光速的參照系，以太充滿了宇宙的每個(gè)角落，是絕對靜止的，以太這個(gè)絕對靜止的參照系優(yōu)于其他任何參照系。

但是問題到這里并沒有得到解決，因?yàn)橐蕴羌僭O(shè)的概念，科學(xué)雖然需要大膽假設(shè)，但更需要假設(shè)后的求證。

于是，就有了邁克爾遜莫雷等人的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論如何測量，最終得到的光速都是不變的，這表明以太并不存在。

實(shí)驗(yàn)原理其實(shí)并不復(fù)雜，由于以太是絕對靜止的，而地球一直在圍繞太陽公轉(zhuǎn)，相當(dāng)于地球一直在迎著以太風(fēng)運(yùn)動(dòng)。

邁克爾遜和莫雷就想到一種簡單的方法，利用分光鏡把一束光分成兩束，讓來那個(gè)束光朝兩個(gè)方向垂直傳播，然后原路返回。由于以太受到地球影響會(huì)有不同的方向，所以兩束光傳播的速度肯定是不一樣的。

但測量結(jié)果表明，兩束光的光速始終保持不變。邁克爾遜和莫雷兩人對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也深表懷疑，懷疑是不是實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)了差錯(cuò)，或者實(shí)驗(yàn)儀器不夠精確，但反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果仍舊如此。

而之后又有多位物理學(xué)家做了類似的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都是一樣：光速就是不變。

面對這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，物理學(xué)界大佬一時(shí)不知所措了：如果以太是不存在的，意味著他們必須找其他方法來協(xié)調(diào)牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋方程組之間的矛盾。

說到這里，必須強(qiáng)調(diào)一下，很多人對邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)有誤解，認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了光是不變。其實(shí)不然，這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是證明了以太并不存在，并沒有真的證明光速不變。

更何況，邁克爾遜和莫雷兩人看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寧愿懷疑實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了紕漏，也不愿意相信實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)樗麄兠靼祝绻麑?shí)驗(yàn)沒有任何紕漏，意味著以太不存在，而結(jié)果很可能指向牛頓經(jīng)典力學(xué)是錯(cuò)誤的，這是他們無論如何都很難接受的。

而明確提出“光速不變原理”的人正是愛因斯坦，也是以這個(gè)原理為基本前提，加上“狹義相對性原理”，愛因斯坦創(chuàng)建了偉大的狹義相對論。

愛因斯坦為什么敢“冒天下之大不韙”，果斷拋棄以太的概念，提出“光速不變原理”呢？要知道，如果光速是絕對的，意味著牛頓經(jīng)典力學(xué)就是錯(cuò)的。

當(dāng)然并不僅僅是靈感，更多的還是愛因斯坦對經(jīng)典物理學(xué)，尤其是麥克斯韋方程組的深入研究讓他深受啟發(fā)，加上他顛覆性的思維方式，才最終提出了“光速不變”。

愛因斯坦認(rèn)為，麥克斯韋方程組推導(dǎo)出來的光速公式，很明顯已經(jīng)指向了“光速不變，光速是絕對的”，同時(shí)“以太”又是一個(gè)假設(shè)概念。

當(dāng)真實(shí)存在的概念與假設(shè)的概念發(fā)生了矛盾，你會(huì)選擇哪個(gè)？當(dāng)然是真實(shí)存在的概念。在我們看來如此簡單的概念，為何其他物理學(xué)界大佬不明白了？

不是他們不明白，他們當(dāng)然明白，只是由于“光速不變”太具顛覆性了，統(tǒng)治物理學(xué)界幾百年的牛頓經(jīng)典力學(xué)體系下的絕對時(shí)空觀思想早就在他們的腦海里根深蒂固了，短時(shí)間內(nèi)很難打破這種思維模式。

愛因斯坦提出狹義相對論之后，讓我們看到的全新的時(shí)空觀，也讓我們對時(shí)間有了全新的認(rèn)知。

時(shí)間并不是絕對的，而是相對的。不僅僅是時(shí)間，連空間也是相對的。因?yàn)闀r(shí)間和空間是不可分割的整體，兩者必須在一起，同時(shí)存在。

運(yùn)動(dòng)的物體，時(shí)間會(huì)變慢，同時(shí)長度也會(huì)縮短。這不過由于我們生活中經(jīng)歷的速度與光速相比太慢了，所以很難直觀感受到時(shí)間和空間的變化。只有速度非常接近光速時(shí)，這種變化才更明顯。

說到這里，不得不提到洛倫茲這位偉大的物理學(xué)家，他差點(diǎn)代替愛因斯坦提出狹義相對論。洛倫茲其實(shí)同樣認(rèn)同了光速不變，只不過他仍舊把時(shí)間當(dāng)做絕對不變的量，也就是說洛倫茲認(rèn)為以太仍舊存在，任何物體相對以太運(yùn)動(dòng)都會(huì)出現(xiàn)“尺縮效應(yīng)”，也就是所謂的“洛倫茲收縮”。

也就是說，洛倫茲仍舊是絕對時(shí)空觀的擁護(hù)者，并沒有放棄絕對時(shí)空觀。他提出的“尺縮效應(yīng)”其實(shí)在效果上與之后愛因斯坦提出的“尺縮效應(yīng)”是一樣的，但兩個(gè)人的基本前提不一樣。

洛倫茲認(rèn)為，物體相對以太運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的“尺縮”，而愛因斯坦認(rèn)為是速度影響了時(shí)間和空間導(dǎo)致了尺縮。

能夠看出，洛倫茲距離狹義相對論就差“一層窗戶紙”，如果洛倫茲放棄絕對時(shí)空觀，馬上就觸摸到狹義相對論了。

按照狹義相對論的詮釋，速度越快，時(shí)間就越慢。當(dāng)你的速度無限接近光速，時(shí)間就趨于靜止。那么如果超過光速了，是否意味著時(shí)間就倒流了呢？

我們并不確定，因?yàn)閻垡蛩固沟南鄬φ撝贿m用于低于光速的環(huán)境，這意味著相對論是反對超光速的，認(rèn)為宇宙的速度極限就是光速。

但嚴(yán)格來講，宇宙并沒有限制速度的極限值，把速度極限限制在光速的只是四維時(shí)空。這是否意味著如果脫離了四維時(shí)空的束縛，我們就可以盡情地超越光速，然后回到過去呢？

或許吧，在我們的四維時(shí)空框架下，時(shí)間箭頭看起來只有一個(gè)方向，永遠(yuǎn)向前。但在可能存在的更高時(shí)空維度下，比如說五維度時(shí)空，誰能肯定時(shí)間就不能是雙向的呢？

我想說的是，雖然如今相對論是現(xiàn)代物理學(xué)大廈的基石之一，但這并不意味著相對論一定是對的，而且某種意義上講相對論一定是“錯(cuò)”的，當(dāng)然這里的“錯(cuò)”我加了引號，大家應(yīng)該明白什么意思。

就像一百多年前的物理學(xué)界大佬們，絕大多數(shù)打死都不愿意接受相對時(shí)空觀，堅(jiān)守牛頓的絕對時(shí)空觀，如今的我們或許也經(jīng)歷著同樣的事情，緊緊地被愛因斯坦的相對論束縛著。

當(dāng)然，我并不是說相對論就是錯(cuò)的，相對論誕生至今一百多年了，早就經(jīng)受住科學(xué)家們的無數(shù)次質(zhì)疑和考驗(yàn)了。我想說的是，任何理論都會(huì)不斷向前發(fā)展，因?yàn)榭茖W(xué)是沒有盡頭的。

其實(shí)愛因斯坦的相對論并不反對時(shí)間倒流，只是說相對論受到“光速限制”的嚴(yán)格限制，無法解釋時(shí)間一旦倒流之后出現(xiàn)的物理底層邏輯到底是什么。

但無論如何，相對論已經(jīng)肯定了時(shí)間確實(shí)是存在的，時(shí)間一點(diǎn)也不縹緲，更不是幻覺。如今的我們只能感受到時(shí)間在不斷向前，或許未來某天，人類真的發(fā)現(xiàn)了回到過去的方法，然后暢游在時(shí)間的長河里，感受過去和未來的奇妙變化！

完！