时间与空间的关系

在爱因斯坦之前，没有人想过时间和空间之间居然可以互相转换。时间和空间的转换，我们在下一章中会介绍。

在多数人看来，空间更加实在，当然，在今天的人们看来，空间具有前所未有的实在性——在城市中，购买一平方米的房子可以耗费普通人一年的工资。

时间有点虚幻，只存在于我们的记忆中，我们记得昨天做了什么事，十岁的时候干了什么恶作剧，但这些仅仅成了宝贵的记忆，我们不能再次实实在在地体验了。而且，当下也会一晃而过。

甚至爱因斯坦本人都说，时间是我们根深蒂固的幻觉。当然，爱因斯坦指的不是我们的记忆，而是想说时间可能在物理上真的不那么实在。要体会到时间在物理学中的非实在性，需要更多的思考，比如说决定论，比如说广义相对论中时间的随意性，但我们暂时将这些更深层次上的概念放一放。

据我所知，过去理论物理学的发展，使得事情倒过来了，空间在某种意义上是虚幻的，时间反而很难用别的东西取代。

例如，所谓的全息原理告诉我们，三维空间至少有一维是虚幻的，真正的物理学建立在二维的全息屏上，而第三维就像3D电影一样，是衍生物，而我们人类是三维的这个事实，使得我们很难在直觉上体会到真正的二维空间。

很多人问我全息技术的工作原理，现在还真的很难用非专业的语言解释清楚，实际情况是，连物理学家们都不十分清楚全息原理是怎么工作的。目前，我们只能用3D电影来进行比喻。

超弦理论走得更远，它认为所有的空间维度都可以从没有空间的物理学中衍生出来。其实，这也不神秘，如果一个系统足够复杂，即使开始的时候没有空间概念，为了给系统中的物体对象排序，我们也会发明序号，这些序号，就是空间中的坐标[4]。

物理学家经过几十年的研究，终于发现空间可以被看成衍生物，到现在为止，还没有人成功地将时间变成衍生物。所以，时间也许并不那么虚幻，它不是我们根深蒂固的幻觉，而是这个宇宙得以成立的首要条件。一个普通人可以想象一只停止走动的钟表，但一位物理学家很难想象一个没有时间的物理理论，时间是一切物理学理论的基础。为什么？我们不知道答案。

注释：

[1]由于宇宙的空间在膨胀，因此可观测宇宙的半径大于宇宙年龄乘以光速。

[2]上文说三维空间可以弯曲，是说物质和能量可以令其附近的局部三维空间（以及时间）发生弯曲。但在宇宙的尺度上测量时，人们发现三维空间整体上是平坦的。

[3]NASA于2013年9月宣布，“旅行者1号”已进入星际空间。——编者注

[4]例如，我们在计算机程序中模拟一个三维空间，其实就是给其中的物体赋予一组三维坐标。物体的坐标变化，就意味着它在三维空间中运动。所以，空间维度是可以通过这种纯数学方法衍生出来的。