我们对时间的认识是什么样的？

在牛顿提出了第一个具体的时间观念之后，科学家对时间的理解发生了巨大变化。牛顿认为，时间就像一支箭：一旦发射出去，就会准确地朝着目标飞去，永远不会动摇、不会减速、不会返回。这是一个当时所有人都认同的常识观点。所以地球上的一秒钟就是木星或宇宙中任何地方的一秒钟；在整个宇宙中，时钟的速度都是一样的。

爱因斯坦的相对论如何改变了我们对时间的理解？

爱因斯坦和量子物理学家们领导的革命挑战了这一观点。对于爱因斯坦来说，时间就像一条可以减慢和加速的河流。根据他1905年的《狭义相对论》，你移动得越快，时间就会变慢。因此，一个在太空中轨道运行的时钟相对于地球上的时钟会减慢。在地球上观察者看来，观察到以接近光速运动的宇航员时，会看到宇航员以慢动作移动。

这意味着什么？

这意味着从原理上讲，宇航员可能需要超快速的火箭飞船才能在超过4年的时间里到达最近的恒星，但对他来说，这可能只是4分钟的时间。因此，经过一次往返，地球的年龄将比8年大，但他的年龄只增长了8分钟。尽管这听起来令人难以置信，但这种效应每天都会在我们的GPS卫星和原子粒子加速器中测量到。

这意味着我们的宇航员是时间旅行者吗？

是的，这意味着我们的宇航员是时间旅行者，因为他们绕地球轨道运行时，将会将一小部分时间移动到未来。因此，向前时间旅行是我们物理学家每天都在测量的事情。

与一些流行观念相反，你不能利用这种特殊相对论效应来向后时间旅行。例如，在《超人》中，超人以足够快的速度绕地球旋转，突破了光速障碍，地球开始倒转。所以超人通过以光速以上的速度旅行，回到了过去。同样，在《星际迷航IV》中，企业号的船员劫持了一艘克林贡船，绕过太阳，突破了光速障碍，最终来到了1960年代的旧金山。但这是不可能的。根据狭义相对论，你运动得越快，你就会变得越重、越扁。当你达到光速时，你就会变得无限重，变得无限扁，时间本身也会停止。由于这是不可能的，你无法突破光速障碍。

爱因斯坦的广义相对论如何改变了我们对时间的理解？

1915年，爱因斯坦发现了他的广义相对论，这给我们带来了一个完全不同的时间观念。时间仍然是一条河流，但它可以在宇宙中蜿蜒流动，在恒星和行星附近加速或减慢。例如，在月球上，时间比在地球上快，而在木星上则比在地球上慢。然而，引起全球物理学家关注的新问题是，爱因斯坦的广义理论允许时间的河流形成漩涡，甚至分成两条河流。在这种情况下，时间旅行是可能的。