怎么过深空之眼因果观测第一关 红箱子位置在哪里，

“时间是相对的”是人类有史以来最深刻的思想之一。这并非仅仅只是没有实际意义的抽象概念、错误或数学艺术品。如果你有两个完全一样的钟表，把它们调到相同的时刻，然后让这两只表经历完全不同的旅程，等它们再次相遇时会发现两只表的时间是不一样的。

你可能会说：“这确实挺奇怪的……可是，哪只表的时间才是无误的呢？”答案有点骇人：这两只表都不是你所想的那个“准时的表”。实际上根本不存在所谓的标准时间(绝对时间)，每个物体都有各自的时间(固有时)，而这两只表所记录的也都只是自己所经历的时间。宇宙学家经常说宇宙的年龄有

亿年。那么既然每个物体都有各自的时间，又怎么能说包含一切的宇宙的年龄是多少岁。

蓝色竖线代表一个惯性观测者所测量的事件 E1 和 E2 之间的坐标时间隔 t，红色曲线代表事件 E1 和 E2 之间的原时间隔“T”。

简单来说就是，虽然每个物体都有各自的时间，所幸不同的物体所经历的时间差别很小很小。最大的时间差产生于处在星系中心和边缘的物质之间，相差百万分只几(相当于每周能产生1至2秒的时间差)。那么自宇宙诞生之初便处于星系中心的物质比星系边缘的物质少经历的时间至多也不过50万年。而最精确的关于宇宙年龄的估计误差也有2000万年(0.1%的相对误差)，所以上面所说的时间差异完全可以忽略不计。

在狭义相对论中，光锥是闵可夫斯基时空下能够与一个单一事件通过光速存在因果联系的所有点的集合，并且它具有洛伦兹不变性。光锥也可以看作是闵可夫斯基时空下的一束光随时间演化的轨迹。在三维空间中，光锥可以通过将两条正交的水平轴取做空间坐标，将垂直于水平面的竖直轴取做时间坐标从而实现可视化。为了简明起见，这里首先考虑的是平面上的光锥：即用来描述它的闵可夫斯基图只具有一维时间（纵轴）和一维空间（横轴），我们将看到光锥在洛伦兹变换下具有不变性。

产生时间差有两种思路：分别是双生子佯谬和引力钟慢。双生子佯谬效应源于普通几何(欧几里得空间)和时空几何(黎曼空间)的不同。普通几何里，两点间最短距离是一条直线。而对于时空几何两点间的直线对应最长的时间。静止不动反应在时空几何里就是时间方向的“直线”，所以两只指向相同时刻的钟表，带着其中一只取旅行，等归来时会发现它的时间已经落后于静止的那只了。

双生子佯谬(左图)：对于静止观察者，两只钟表用相同的时间从一处运动到另一处，但却发现运动轨迹越直的那只钟表记录的时间越多。引力钟慢(右图)：钟表越靠近有质量的物体，其时间就越慢，记录的时间就越少。

假设钟表以固定的速度运动，那么就可以很容易得知道它经历的时间减少了多少。如果运动的钟表经历的时间是

，静止的钟表经历的时间为t，那么它们之间的关系是

，其中

是钟表运动的速度，c是光速。两个时间之比

是一个很重要的量。如果钟表的速度不是恒定的，那么我们就需要用到微积分：

，不过这可能还不是最令人头疼的。

引力钟慢是由于能量或物质(多数情况下是物质)弯曲时空引起的，很难用一两句话来说明。最初爱因斯坦写下描述物质或能量与时空的关系的爱因斯坦场方程时并没有想着它可以求解(除了真空这种无太大意义的特例)。史瓦西求出了球型物体周围的时空结构，鉴于大多数天体都是球型，史瓦西解意义重大。黑洞的事件视界，越过它将没有什么东西可以逃离黑洞引力，由于史瓦西的出色工作而被称为“史瓦西半径”。

相对于A或B的观测者看到更长的路经，时间> 2L/c，速度c不变。

幸运的是对于特定的情形(不是黑洞这种)，计算两点间的时间膨胀，只需要计算出从离引力中心较远的那点落到较近点时的速度，然后将这速度代入上面的

中，便可以得到这两点由于引力而引起的时间差。如果你想计算地球表面和无限远间(远到地球的引力可以忽略)的时间差，那么这个速度就是从深空落入地表时的速度，即地球逃逸速度。

总的来说，(在引力场中)由双生子佯谬效应产生的时间膨胀小于由引力产生的，如果一个物体的速度大于逃逸速度那么它就可以逃脱引力束缚。所以计算(引力作用范围内)运动物体的时间膨胀，代入

中的速度总是小于计算引力钟慢时的速度(逃逸速度)。如果你知道某个恒星绕着星系中心旋转，那么可以确定它的速度小于星系的逃逸速度。

对于地球逃逸速度为大于11.2Km/s，对应的

为1.0000000007，十分接近1表明远离地球以至于可以忽略地球引力的地方和地球表面的时间几乎是一样的；即便在遥远的深空呆一个世纪也不过额外的多了2秒。从巨大星系(如我们的银河系)中心的逃逸速度约为几千千米每秒，对应的

为1.00001，也就是每周产生几秒的时间差。重点是，无论你身处宇宙何处都不会有太大的区别：时间就是时间。

可以肯定的是，的的确确有被黑洞引力困住的物体，也有以接近光速运动的物体。不过幸运的是这样的物体真的是太少了。唯一能以光速运动的就是光本身，微观粒子有时也会以极接近光速的速度运动。所以对于光子来时根本就不存在时间这么一说，最古老的光子同时也是新生的光子；对于它们来说，宇宙的年龄和我们所理解的宇宙年龄也完全不是一回事。没有人知道现在宇宙中到底有多少物质被黑洞引力永远束缚着，但通常假设它们仅占所有物质的一小部分。

简单来说就是：通常所说宇宙年龄为138亿年，是指宇宙中所有物质的年龄，而所有物质的年龄几乎都一样(并没有由于相对论效应产生巨大的不同)。

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