我们真的以光速穿越时间吗？

[注：如果没有我在视频中展示的方程式，这份成绩单就没有多大意义。]。今天我想回答埃德·卡特莫尔寄给我的一个问题，他写道：“有两次，我读过博士们写的关于相对论的书，他们说我们以光速穿越时间，但我找不到那些书，我也没有在其他地方看到过它。你能告诉我这是对的还是完全是胡说八道。“。

我真的很喜欢这个问题，因为它是当你第一次了解它们时会让你震惊的事情之一，但是当你获得博士学位的时候，你几乎已经忘记了它们。所以，简单的回答是：这是正确的，我们确实以光速穿越时间。但是，和往常一样，这到底意味着什么，还有一些细节。起初，甚至谈论时间上的速度似乎都没有多大意义。速度是指每次的距离。所以，如果你在时间中旅行，速度应该是每一次的时间，你最终会得到一个可以说是正确但相当蹩脚的洞察力，我们以每秒一秒的速度在时间中旅行。然而，这并不是我们以光速穿越时间的说法的来源。它来自善良的老阿尔伯特·爱因斯坦。是的，又是那个家伙。爱因斯坦将他的狭义相对论建立在赫尔曼·明可夫斯基的一个观点上，即空间和时间一起属于一个共同的实体，称为时空。在时空中，你不仅有通常的三个空间方向，你还有第四个方向，那就是时间。在下面，我想给你们展示几个方程式，我将一如既往地把空间的三个方向称为x，y和z，t代表时间。现在，问题来了。您可以添加像北和西这样的方向来获得像西北这样的东西。但是你不能添加空间和时间，因为这就像添加苹果和橙子一样。空间和时间有不同的单位，所以如果你想把它们相加，你必须在其中一个前面放一个常量。把常量放在哪里并不重要，但按照惯例，我们把它放在时间坐标的前面。你必须放在这里的常量，这样你才能添加这些方向，必须有空间单位，随着时间的推移，所以这是一个速度。我们称它为“c”吧。你们都知道c是光速，但是，这一点很重要，如果你表述狭义相对论，你不需要知道这个。你可以在那里放置一个可以是任何速度的虚拟参数，稍后你会发现它是无质量粒子的速度。因为我们从实验上知道光的粒子是非常精确的无质量的，所以这个常数也就是光速。当然，时间和空间是有区别的，所以这不可能是时空的全部。无论哪种方式，你都可以在空间中移动，但你不能随心所欲地在时间里移动。那么，在爱因斯坦的时空中，时间和空间有什么不同呢？时间和空间的不同之处在于你添加它们的方式。如果你想计算空间中的距离，你可以使用欧几里德公式。三维距离是空间每个方向上距离平方和的平方根。这里的Δx是两个点在x方向上的差，Δy和Δz同样是两个点在y和z方向上的差，但是在时空中这是不同的。时空中两点之间的距离通常叫做Δs，所以我们也这么叫它。时空中的距离现在是每个空间维度中距离的平方根减去距离的平方，再加上时间距离平方的c平方。也许让我提一下，一些关于狭义相对论的旧书使用了不同的记法，不是在时空距离上加一个减号，而是用一个前置因子来表示时间坐标，也就是i乘以c。这有完全相同的效果，因为i的平方会给你一个减号。然而，i在其他方面被证明是无用的，所以这个符号今天不再使用了。但是为什么你要定义这样的时空距离，为什么不只定义所有的加号呢？嗯，首先，如果你用不同的方式做，它不会起作用。它不会正确地描述观察结果。这是一个答案，但不是一个很有洞察力的答案，所以这里有一个更好的答案。爱因斯坦把狭义相对论建立在所有观测者的光速都相同的观点上。你不能在所有符号都是加号的欧几里得空间中做到这一点。但如果其中一个星座与其他星座不同，你就可以这么做，这是因为一个观测者的时空距离为零，那么所有观测者的时空距离也为零。在欧几里得空间中也是如此，但在欧几里得空间中，这只意味着在空间的每个方向上都是零。但是零距离在时空中意味着什么呢？好吧，让我们来看看。为简单起见，让我们只看空间的一个维度。所以如果时空中的距离是零，这意味着空间中的距离