速度改变了一切，甚至空间与时间。

在空间以非常高速度运动的钟表与戴在正在热带小岛海滩上悠闲散步的你腕上的手表，两者显示的时间流速大不相同。宇宙标准时间这一概念——某个可以脱离宇宙存在的上帝般的标准钟表，可被用来同时测量宇宙中所包含一切事物的移动、演化和年龄以及与此相关的钟表——不存在。

在你的飞机上发生的事显示的就是这个事实。

我们人类所体验到的时间对所有人都是相同的，即普适的，但是之所以有这样的体验，仅仅在于与光速相比，没有哪个人（即使是战斗机飞行员）能够比其他人移动得快很多或者慢很多，这对钟表匠来说真是一件幸事。

但就算我们的感官无法感知，事实的确如此：如果给碰巧存在于我们星球表面之上的所有人、动物和物体都戴上自己的钟表，它们所经历的时间运行实际上都不相同。我们都有着自己的时间，只对应于我们每个独特的自己。

爱因斯坦在他发表自己的引力理论即广义相对论（在前面的章节已经向你介绍过了）之前十年，就已经解决了这个高速运动下时间的问题。那个时候，爱因斯坦无法在任何一所大学谋得一个稳定的职位，因为没有人看好他，二十出头的他只能在瑞士的伯尔尼做一名专利审查官（还是个助理）来维持生计。但这并不妨碍他思考。

在评估专利的间隙，他试图想象在高速运动的物体眼中，世界会如何呈现，运动速度对观察有什么影响。他试图寻找一种描述物体运动的理论，那个时候的他还没有关注引力，也没有在一个整体上关注宇宙本身。爱因斯坦那时的研究只注重于物体如何在宇宙中运动。

一九〇五年，爱因斯坦二十六岁，他发表了自己的研究结果。很快，整个科学界就意识到在瑞士专利局一张不起眼的书桌上，一个从未被人听说过的人作出了一个非凡的断言：钟表并不以相同的速度运行，实际上，时间的流逝取决于物体间的相对运动速度。

更妙的是，利用这个名不见经传的年轻人所提出的理论，还能依据两个人之间的相对速度算出他们两人时间上的预期差异。

这个理论被称为“狭义相对论”。

设想有一对双胞胎。

两个人，因为他们通常成对出现。

在爱因斯坦的理论被发表几年之后，法国物理学家保罗·朗之万(Paul Langevin)利用狭义相对论做了如下计算：如果双胞胎中的一个被送上火箭，以99.995%光速从地球出发做一次六个月的旅行，在地球上的那位得等五十年才能见到他的兄弟回来。根据爱因斯坦的理论，离开的那位待在宇宙飞船的人所经过的六个月等于留在地球上的那位及整个人类的五十年：我们的地球将在那个旅程中绕着太阳转五十圈。虽然他们是双胞胎，结果却是两个人拥有不同的年纪，一个比另一个老了四十九岁半。真是一个让人惊讶的结论。

当你加热金属条时，它会膨胀变长，称为“热胀”。如果你调准加热方向，可以只让金属条变长，而其所在的底座——也就是它的环境保持不变。

依据爱因斯坦的狭义相对论，同样的效应也会发生在时间上。在以光速的99.995%飞行的火箭或以光速的99.999,999,999%飞行的飞机上，发生高速运动的是火箭或飞机，而不是它们的周围环境，所以是它们的时间，也只是它们的时间，受到它们相对于环境的极端高速的影响。

那对双胞胎刚刚经历过的，以及你在极速飞行的飞机上经历的，就是科学家们所称的“时间膨胀”。旅行速度越快，时间膨胀就越明显。

这是一个非常奇特的现象。

但爱因斯坦的狭义相对论还有一个更令人难以接受的推论：如果你的时间膨胀了，长度就会收缩……

现在，既然你在飞机上熟睡着，错过了那一幕，请允许我带你开始高速世界的另一段旅程。

在这个旅程中，你会看到在难以置信的高速下运动时我们的现实世界会变成什么样子。

我们现在先忘记你的飞机，甚至引力。

设想你站在地球上，穿着航空服，背后还装了两支火箭，而且是永远不会耗尽燃料的火箭。你告别了在地球上的当下生活，准备发射，朝向太空。

现在升空，希望一路上不会撞到什么石块。

现在你不是仅以意识穿行于我们宇宙的历史之中，而是意识与身体一起共同经历一次穿越虚无空间的旅行，多好玩。

你已经进入太空。

检查一下自己的手表。

它如同平时一样走动着：每过一秒便移动一秒，看起来是这样，管它背后是怎么回事。

地球早已在你背后很远，但可以想象那里有一只巨大的钟悬于其上，无论你身处何方，永远可以看到那只钟，告诉你地球上时间的流逝，比如说你阿姨家所在地的年月日与时间。

你的加速器非常有力。

现在已经达到87%的光速。

你手腕上的手表和身体里细胞的时间依然以一秒就是一秒的速度流逝，但你身边的其他一切都开始发生奇特的扭曲。

你回过头去看看那只悬于地球上方的巨钟。

当你的手表每过去一秒，那只钟上显示的却是过了两秒。

怪异。

与地球上所有人比较，你自己衰老的过程慢了一半，但在你自己的感觉上，一秒钟永远是一秒钟。是地球上的钟变快了。

你接着前进。

现在你的速度已经是98%的光速。

现在地球上的五小时相当于你的一小时。

你向前看，望向远处的星系。

很奇怪，眨眼之前还觉得那些闪亮的光斑无比遥远，而现在却觉得没有那么远。就像远处的星系一下子跳近了。确切地说，近了五倍。

那，当然是不可能的。

你看了下自己的手表与速度计（就像你汽车里用来测速的仪表一样）。你现在的速度是99.995%光速——就是朗之万给他实验里待在飞船上的那位双胞胎设定的速度——仍然慢于你乘坐的飞机的速度，但即便是99.995%的光速，地球上的钟就已经比你的手表快一百倍了。地球上的一昼夜只是你手表上的一分二十六秒。你这里的一年是地球上你阿姨家里的一个世纪。前方那些遥远的星系，那些几百万光年之遥的星系，为什么突然之间变得如此接近？显然这几个小时的旅行不可能让它们变得如此之近！

但，确实如此！

近了一百倍！

它们离你的距离所缩减的程度，恰好跟与地球上的时间相比所变慢的程度相同。

而且，这与宇宙膨胀完全不同。不管你看向宇宙中的哪个方向，膨胀都以同样方式发生。

但这里，它们并不相同。缩短只发生在你运动的方向上。

它取决于你，也只取决于你。

现在，忘掉宇宙，只关注你自己以及你所看到的东西。

在你的左右两侧，看上去没有什么变化，上下也一样，那里的星系离你的距离基本上与你在加速前看到的一样，但你前面的星系绝对并不如此。

面对它们，几乎可以确定无疑发生了一些奇怪的事：看起来不仅是时间发生了膨胀，长度和距离显然也变……短了？收缩了？

看上去的确如此，整个宇宙在你眼里如同透过一个变了形的放大镜所看到的景象，正前方的距离变短了，而侧面完全没变。

你又看了下手表。

一秒钟依然按一秒钟走，你依然在加速，而一切显得更加扭曲。可以理解，你满心疑惑，甚至感到害怕，所以你转了个巨大的弯，调了个头，向地球飞去，原以为它会在非常远的距离之外……但它就在你眼前！你转过头，那些刚才你朝着它们飞去的星系已经回到了它们该在的地方：极远处！

不管你往哪个方向飞，你前面的东西无论本来有多远，但看起来就在眼前，而其他方向上的距离却没有变……

几分钟以后，虽然依旧疑惑着，你飞过了国际空间站，它正以令人难以置信的速度围绕地球旋转。你看了下自己的手表，依然以一秒就是一秒的速度走着……你经过一个正在进行空间漫步的宇航员，她的动作被加快了十万倍，她腕表的指针像发了疯一般转动。你看到了她与你在时间上的差别！你看到了她整个一生在你眼前展开。她手表中的十个小时只是你手表上一秒钟的一个零头……她也正以这个速度移动……空间站也一样，还有地球，以及周围的一切……你的火箭继续发威，带着你越过地球。越来越快。朝向无限极……

半秒过去了，那位女宇航员已经回到了地球，又过了几个眨眼的时间，她已经去世，她的孩子都已长大，有了自己的孩子，地球已转动着过了几千个昼夜，甚至几千个年头，你已离它太远，完全看不到它一丝踪迹。

对于你来说，不过是几秒钟。

你还在加速。

现在你已没有必要再回到地球。你会到达一个非常遥远的未来，你会觉得自己是个古董，显然也会被如此对待。

你面前的整个宇宙看起来越来越近，越来越平。

往两边看，一切依旧。只有前方——你运动的方向，发生了扭曲。

你还在加速。

你已离光速越来越近，但还是有些不对：虽然你的火箭一直兴高采烈地让你在时空里越走越快，不过近来你的速度没有提高多少。

而且，看起来你火箭提供的能量似乎变成了……质量。

是的，你可以确定这一点。每一分钟你都变得更重。

你的火箭让你几年来的节食成果付诸东流。

谁能料到？

“等等！”你叫道，显然这比其他事情更让你不快，突然，一切都静止不动了。

你依然在天上，在太空的某个远处漂浮，大概在我们未来的几百万年之后，冻结住了。不过还好，整个宇宙都冻结住了。一切运动都已停止。

你可以暂时放松一下。

好。

现在，让我们一起仔细琢磨一下你刚经历的高速旅行中的三个违反常理之事。

首先，时间的流逝在你与地球上所有其他人，包括那位宇航员（她的时间与那个悬在你阿姨房子上巨大时钟所显示的时间非常接近，可以认为两者相同）之间有着极大的差别。你们各自所戴的真实精准的机械手表不再以相同的速度走动，你飞得越快，差异越大。这是第一个变化。这很奇怪，我也认同，但事实就是这样。

第二个变化是距离在你前进的方向上变小了：那些在你没有高速运动时看起来很远的物体在你高速运动后变得很近。这也非常奇怪，我认同，但依然事实如此。它被称为“长度收缩”。

第三个是，最终你变得越来越重。虽然看起来这个变化最让你感到不快，但这最后一个现象却不像另两个那么出人意料，如果你到现在已经了解了这个质能转换方程式E=mc²的话——现在就让我们看看这个极高速运动所带来的独特副产物。

没有什么带有质量的东西能够到达光速运动，更不要说超过光速了，那是规律。所以带有质量的东西运动得越快，让它加速就越不容易。来看看这在现实中意味着什么，设想你飞得快到在你的速度表上增加1公里/小时就达到了光速。

接下来你从自己的裤袋里摸出一只网球来，朝前扔去。让我们随便假设你投球的速度是20公里/小时。

在地球上，这很容易。但现在，不再如此。事实上，不可能做到。没有什么东西能够超过光速运动。因为你自己的速度已经只比光速低1公里/小时，所以你的网球不可能以比你现在速度快20公里/小时的速度运动。

当然，没有任何理由禁止你投球——但既然那只网球无法超过光速运动，显然有一些别的限制会在你试图把它投向前方的虚空中时发生。答案就在我们的老朋友——方程式E=mc²之中：你试图投掷而加给网球的能量被转化成质量。因为它无法被转化成速度。

你已经知道质量能够被转化成能量（比如说在恒星内部），这里发生的是与那个现象相反的例子：能量被转化为质量。这就是答案了：你刚学到，因为爱因斯坦的狭义相对论，所以在你冻结一切那一刻之前，你会变得越来越重。

现在让我们看看你高速旅行所带来的另两个问题：时间的膨胀和长度的收缩。

大多数人（包括我自己）在面对宇宙时间不存在这一事实会感到迷惑而着迷。我们的常识，经过在我们这个微小行星表面几百万年以来的进化，在直觉上就抗拒这种想法。尽管我们能在自己身上或周围看到时间留下的印迹，但时间本身是一个比较抽象的概念，完全不可见的某种东西以无法触摸的方式不停流动。虽然奇怪，但我们还是能够接受这一想法，时间并不像我们曾经认为的那么简单。

但是，我们一直相信自己熟悉空间这个概念。可是这也不正确。我们同样不了解空间。

在你的想法里，一米总是一米，不是吗？

不是。它取决于是谁在看。

空间与时间互相交织在一起：如果时间发生了改变，距离也一定会改变。

你一头雾水，为什么必须如此呢？

为什么时间膨胀必然带来距离和长度收缩？

答案在于那个自然界中所存在着的绝对不可打破的速度限制：光速。

如果距离不收缩，你就必然会违反光速限制。

在外太空中，光的运行速度大约为300,000公里/秒。

一位在地球上的观察者看到你以87%的光速前进，也就是每秒260,000公里，这里的每秒是指他的每秒。

以如此高速飞行的你，一定还记得你所经历的一秒与他的一秒不同。以光速的87%飞行时，你这里的一秒钟等于地球上的两秒钟——在这两秒钟里面，位于地球上的观察者看到你移动了520,000公里。所以在他眼里，你移动的距离比你自己实际在你这里的一秒钟所走过的距离多了一倍。

这没什么奇怪的，对吗？

不对。因为虽然你在他的两秒钟里面移动了520,000公里，但你的世界里只过了一秒钟。

那么对你来说，你的速度就是520,000公里/秒。

但是，光速只有300,000公里/秒。你将打破宇宙中普遍存在的速度纪录……

但这是被禁止的，执法的不是警察，而是自然。记住，没有东西能够超过光速运动，在二十世纪初，许多实验证实了这一点，而且在太空中，光也一直以此速度运动（既不会更快，也不会更慢）。牛顿永远无法解释这种现象，如果他依然沿用自己的观念来看待世界。但爱因斯坦做到了，用他自己的理论。

在他关于物体运动的理论——狭义相对论中，时间的膨胀必须伴随着距离的收缩同时进行，只有这样，才能保证不管是谁在看，都不会有物体能够以超过光速的速度运行。

如果一个站在地球上的人的时间流速比你快一倍，那么你所移动的距离，在你自己的感觉上，将比在地球上看着你的人感觉上短一半。

以87%的光速移动的你，自己并没有感觉到每秒移动了520,000公里，而是只移动了260,000公里。地球上的观察者看到的一公里的距离在你这里变成了只有半公里。

而你的速度则保持相同，不管是你自己测量，还是其他人测量。

速度与观察者无关，但时间与长度取决于观察者。

你在飞得更快时，远处的星系看起来离你更近了，因为它们的确变得离你更近了。千真万确。而且这不仅仅发生于物体离你的距离上：物体本身也随着速度变大而缩短了。在没有以同样高速运动的人看来，高速移动的火箭和上面的乘客都收缩了。甚至你自己也是如此。以87%光速的速度飞行的你，像超人一样，举拳伸过自己的头顶，俯身前进，对于地球上的人，你的身高只剩下一半，但在与你一起同速飞行的人的眼中，你依然一切如常，因为他们用来测量你身高的卷尺长度也同样缩小了……

这一切，都是接受了宇宙中存在一个固定的、有限的和不可超越的光速的结果。

爱因斯坦在他一九〇五年关于狭义相对论的论文中阐述了所有这些。这一理论揭示了大自然对于所有想要以（非常）高的速度旅行的人所定的规矩。

奇怪吗？当然。

反直觉？绝对。

但自然就是这么运作的。

那么，关于引力呢？我们刚才有意忽略了它，但如果我们希望看到一个我们宇宙的真实图景，我们需要把它加进来。马上，你就会继续你的高速旅程，这一次，你所在的宇宙构造——时空——将与它所含有的能量相互作用，并在后者周围弯曲，产生引力。

现在回到你这里。

你还在外太空中。所有一切依然被冻结着。

地球在你身后某处，你刚才看见的那位宇航员在很久之前就已死去并入了土。你正向着现在看起来不那么远的遥远星系飞驰。

记住时间与空间是作为我们宇宙构造即时空所不能拆分的组成部分，引力就是这个构造被它所含的能量所弯曲产生的效应，不管这些能量是什么形式的，而且质量就是能量的一种形式。

在你冻结一切时，自己正变得越来越重。

现在让我们把画面解冻。

准备好了吗？

你又开始飞行。

你的身体正以非常快的速度移动，而你的加速器还在强劲地为你加速，你变得越来越重，因为现在我们考虑到了引力，你不断增加的质量让身边时空的弯曲程度越来越显著。

你的身体现在已经含有与一座小山差不多的质量。

那些从你边上飞过的石块开始沿着你所引起的斜坡滑下，很快，它们甚至开始掉到你身上。

石块掉到你身上时你还是很痛的，但是你已变得越来越重，体积却没有变大，你比以前的自己更致密，所以那些石块被你击成微小的碎片。

随着你收集的能量越来越多，你已经变得像地球一样重了。

你捕获了大石块，甚至小行星。它们正绕着你转动。

你变得如此之重，你在自己身边的时空中形成的曲线已经变得非常显著，宇宙已经在任何一个方向都发生了变形。不仅仅是前进的方向。这已经不再取决于速度，而是引力了，引力所带来的时空弯曲，源于你自身所收集的能量。因为这些能量、空间与时间，在我们宇宙的构造中互相纠缠，它们弯曲得如此显著，现在无论你朝哪个方向看去，宇宙都已变形，而且变形本身也在加速，似乎你的时间现在比宇宙中所有的钟表都慢。

现在你的质量已经达到了五个地球那么重，全部集中在你的身体里。显然抬手对你来说已经是一件难事，其他任何类似动作也一样，事实上，现在的你已无法动弹……

老实跟你说，如果我是你，我会在这里停下来。

为什么？

因为你持续不断地增加自己的质量，你注定总有一天会变成黑洞。

这可不是什么好主意。

糟糕的是，你越来越重，直到你无法动弹，你甚至无法碰到关闭火箭的隐蔽开关。

你的双手就像被胶水黏在屁股上，你感到自己就要崩溃了……

“停下！”你惶恐地大声叫道，发现自己已回到飞机上，坐在窗边。

你那位古怪的邻座正看着你。

从他的表情看，你似乎吵醒了他。

他绝对古怪，不过现在的你，看上去比他更古怪。

你嘟哝了一句别人听不到的“抱歉”，转头向飞机舷窗外看去。

现在是凌晨。

没有任何马上就要降落在未来家乡的迹象。

没有看到遥远的星系本应该越靠越近的现象。

没有小行星环绕在你身边。

你只不过是在乘坐飞机。

你看着自己的手表。

看起来你已经在空中飞行了八个小时。

“我能问问你刚才为什么大叫吗？”你那位古怪的邻座问道。

“我们在哪儿？今年是哪一年？”你回问道，睁大双眼。

“这个，这个……”

“哪一年？”你不肯放弃，有些神经质。

“二〇一五年。”他回答说，感到有些好笑。

你叹了口气，当空姐宣告飞机开始下降时，你意识到这只是一场梦，你没有飞入未来，依然在这里，飞向你可爱的老家，它那水泥路面和砖墙建筑。

外面是12°C。空姐继续说。晨雾会随着白昼的到来而散去……

还是二〇一五年。

可以放下心来了。

但真是个怪梦啊。

1. 它们或许到不了一座山峰那样的质量，但在全世界的粒子对撞机中，加速后的粒子的确表现如此：当被加速后，粒子们质量增加。​​​​​

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