摘要:你有没有过和我一样的时候,经常望着窗外,好奇宇宙为什么会是这个样子呢?
你有没有过和我一样的时候,经常望着窗外,好奇宇宙为什么会是这个样子呢?
看过飘动的云朵,闪亮的星星,有没有想过为什么我们会生活在一个长成这样子的宇宙里呢?
拿破仑·希尔在《成功定律》里说:“所有伟大的真理最终都简单易懂,如果它们复杂难懂,那就不算是伟大真理。”
对于宇宙来说,我也赞同他的观点。
虽然多年来科学家们用复杂的数学公式试图描绘宇宙,但许多重大突破和对宇宙认识的进步,往往都源于非常简单的公式和解释。
就比如:
力等于质量乘以加速度- F=ma
能量等于质量乘以光速的平方- E=mc²
这些公式简洁明了,几行字或几个代数符号就能解释清楚。
不过,宇宙不仅仅是云朵那么简单,还有支撑整个宇宙的伟大真理。
时间到底是什么呢?
为什么宇宙会是这样呢?
它就像气球一样,一直在全方位膨胀,而且是从“任何地方”膨胀的。
光速为什么会有极限呢?
我是铭感,欢迎收看《星际探索》。
正如我们所说,伟大的真理往往简单易懂。
这些想法可能还需要进一步完善,但我相信它们足够简洁易懂,可以成为我们探索真理的起点。
让我们从一个最基本的问题开始吧。
时间到底是什么呢?
我在往期视频里已经讨论过很多关于时间的话题。
比如,黑洞会扭曲周围的时空,导致时间变慢。
还发现了引力如何影响时间,以及詹姆斯·韦伯太空望远镜如何利用光速不变的特性,穿越时空,观测遥远的过去。
这些听起来可能都还说得通,但时间到底是什么呢?
时间看不见、摸不着,感觉不到,却时刻影响着我们,并且一直将我们推向未来。
难道时间如此重要,却不能够被我们更深刻地理解吗?
通过第一个模型,我们可以解释为什么速度增加时间会变慢,以及物体接近光速时会发生形变。
这个模型基于公认的科学理论,我们将已有的科学概念结合起来,创造出你可能从未见过的解释。
不过在深入讲解之前,让我们先从一个基本概念开始:时间可能不仅仅是一种概念,而是一种额外的维度。
现在,先别怀疑你是否走错了频道,让我们来详细聊聊“维度”到底是什么意思。
在科幻作品中,人们常把“维度”描述成跟我们世界非常相似却存在细微差异的平行世界。
但在这里,我们谈论的维度是指空间的维度,例如“三维空间”或 3D 空间,你可能更熟悉这个概念。
不过,这可并不简单。
三维空间无处不在,它就是我们平常所观察到周围的“空间”,跟我们今天要讨论的主题息息相关。
为了理解第四维度,让我们先确保理解三维空间的“三”和它们之间的关系。
简单来说,三维空间是指可以用三个互相垂直的方向来衡量的空间。
这些维度的垂直性很重要,不过我们稍后会讲到。
三维空间通常由高度、宽度和深度来描述,并且它们之间呈 90 度的直角。
简单来说,像我们这样存在于三维空间的物体可以在左右、上下、前后移动。
这里或许需要一个示意图,就像这样,不过维度之间标上 90 度的符号。
或许还可以加入一个小球在这个空间里运动。
这种空间是我们所熟悉的。
理解了三维空间,我们就能更容易想象二维空间甚至一维空间了。
从一种空间到另一种空间,我们只需要移除或添加一个额外的测量或运动维度,这个新维度必须与所有先前存在的维度都呈 90 度的直角。
因此,二维物体可以在由 x 和 y 方向、x 和 z 方向或 y 和 z 方向构成的平面内移动,但不能同时在这三个方向移动。
一维物体只能沿着 x、y 或 z 方向之一移动。
想象一下生活在一维世界的人,他们的一生将仅限于一个方向的前进或后退。
对于一维世界的人来说,所有现实都只存在于他们“左边”或“右边”,其他一切都会像一个单一的点。
他们无法向其他方向移动或感知,甚至可能无法理解这些方向的存在。
光子飞驰而过,也只有进入这个一维人唯一的生存线时才变得可见。
而从一维空间上升到二维或三维空间,正是需要添加额外的运动方向。
因此,理论上我们可以预测,如果跳跃到四维空间,我们需要做什么。
然而,问题来了。
虽然很容易画出一条垂直于另一条线的线段,也可以再画一条垂直于这两条线的线段,如下图所示:
但是,如何画出第四条垂直于这三条线的线呢?
这似乎是不可能的。
没错,在三维空间内,这的确做不到。
我们只能画出近似的图形。
例如,我们可以通过在二维平面上画出近似的三维图形,就像这样:
这些线段都属于二维,但我们的大脑会识别出这是一个三维图形的图像。
因此,就像通过二维线段来近似表示三维图形一样,我们或许可以用三维的线条来描绘四维物体的近似形象。
数学家们尝试过这样做,不过结果通常让人困惑。
虽然在数学上这些图形可以表示四维物体,但我个人并不认为通过观察这些图形就能加深我们对四维空间的理解。
因此,本视频不会着重讲解这部分内容。
然而,有一些证据表明第四个方向或维度确实存在,并且我们正处于它的流动之中。
这个第四方向或维度,就是时间。
爱因斯坦在他的相对论理论中,将空间和时间联系起来,统一称为“时空”,预言了这种联系。
根据他的理论,时间和空间是同一事物的两个部分。
对我来说,这很好地解释了四维空间的概念。
正如空间的 Z 轴和 X 或 Y 轴之间没有本质区别一样,如果时间只是另一个维度,那么时间和空间之间也没有任何区别 - 只是我们看不见它而已。
时间非常重要。
没有时间,我们的三维空间将不会动。
它将永远处于一个状态,因为是时间让我们能够在其中移动。
但是,为什么我们看不到时间?
为什么我们无法“朝着时间的方向”去看呢?
为了解释这一点,让我们比较一下不同维度空间的差异。
最容易理解的方式是,想象二维物体在三维空间移动会是什么样子。
这正是我们将要介绍的模型的出发点。
让我们先想象一个标准的三维空间。
但是,因为我们最终想要在一个模型中同时看到所有空间和时间,所以让我们稍微 “作弊”一下。
我们将我们所认知的三维空间全部压缩成一个平坦的二维平面。
在这个平面上,我们将它定义为我们的“xy平面”,并标记为“空间”,这样“z 轴”就可以用来表示“时间”了。
在这个模型中,所有三维人都变成了二维的。
二维人可以生活在图表底部的“空间”区域里。
然而,通过将它们沿着图表向上移动(以一个恒定的速度),它们也同时在穿越时间。
为了方便起见,我们将图表的上方定义为未来,下方定义为过去。
因此,在这个图表中,二维人移动得越高,他们的年龄就越大。
既然我们似乎无法控制穿越时间的行为,那么让我们暂且想象一下,二维人正以恒定的速度向上移动,就像有一股恒定的力量或风把他往未来的方向推一样。
遗憾的是,无论我们多么渴望,都无法仅仅靠意志力来减慢时间。
然而,说我们完全无法改变时间也是误导人的。
我们移动的速度越快,穿越时间的速度就越慢。
这是爱因斯坦相对论的重要指导原则之一。
这个模型可以通过向量的力量来表达这个想法。
就像二维人试图向左或向右移动时,他们的移动方向会改变一样。
当他们保持固定速度移动时,就好比扬帆出海的船只依靠风力前进,我们只能随风而行,因此他们前进的向量始终保持一致。
为了尽可能快地穿越时间,二维人必须将他的向量完全指向“未来”方向,也就是向上。
然而,如果他们想要向任何横向移动,就只能将向量指向离开前进方向的一侧。
现在他们拥有了 x 方向的移动,但这是以牺牲 z 方向的移动为代价的。
他们可以在空间中移动,但代价是穿越时间的速度会稍微变慢。
让我们把这个想法推到极致,想象一下二维人完全翻倒了,现在他们只能向 x 方向移动,而不能向 z 方向移动。
他们拥有“空间”的速度,但没有时间的速度。
因此,我想这可以表明我们的向量代表着因果关系的速度,或者说光速。
如果我们讨论的是这个速度,那么在空间中以较低的速度移动,对我们穿越时间的速度不会产生明显的影响。
只有当我们移动得非常快时,才会开始注意到时间上的变化。
而我们的向量仍然主要指向上方。
该模型的一个有趣之处在于,从二维人的角度来看,一切并没有真正改变。
他拥有自己的一套现实观。
对他而言,从胸部延伸出来的向量仍然代表着“时间”。
他所躺卧的平面的维度就是他的“空间”。
在他看来,是宇宙的其他部分变得有些奇怪,而他自己则完全正常。
然而,一旦他改变方向,就清楚地看到宇宙的其他部分已经在他不知不觉间向前移动了。
如果引入第二个二维人,这一点会更加清晰。
起初,我们这两个二维人都不在空间中移动 - 他们的向量都指向时间方向。
到目前为止,一切看起来都正常。
然而,如果右侧的火柴人转弯,并接近光速地移动一段时间后再次调整方向,而左侧的二维人一直保持静止,那么很明显,这两个二维人穿越时间的速率并不相同。
假设这两个火柴人还能看到彼此,让我们想象一下,他们可以将自己的图像投射到对方的“空间”平面,他们会立即注意到年龄上的差异。
速度接近光速旅行的那个人,穿越时间的速度比一直静止的人要慢,因此他更年轻。
但是,为什么我们会觉得这个模型如此引人注目呢?
因为当改变方向时,这些投影会发生怎样的变化。
从第一个火柴人的角度来看,最初他们朋友的投影看起来相当正常。
然而,当他们开始在“空间”中非常快速地移动,并且他们的向量指向远离“时间”的方向时,二维图形就会暴露其固有的平面性。
正面的视角来看,变化如下: 从这样变成了这样。
随着速度的增加,快速移动的火柴人看起来会越来越扁平,这种扁平效应在他们移动的方向上更为明显。
保持静止的火柴人可能会对朋友身上发生的奇怪变化感到困惑,他们永远无法理解这代表着三维空间中二维图形的重新定向。
现在,真正让我着迷的是,现实生活中也会发生同样的现象。
根据爱因斯坦的相对论理论,在三维空间中高速移动的物体,从外部观察者的角度来看,会在其移动方向上变平。
这种挤压效应与该模型完全吻合,并与时间膨胀有关。
然而,从旅行者的角度来看,他们并没有被压扁,而是宇宙的其他部分发生了扭曲。
从他们的角度来看,视野边缘的一切都会被拉伸,而目的地看起来会更远,这也正是这个模型所预测的。
唯一的区别是,在这个模型中,我们只是在探索二维物体的拉伸,因此拉伸只发生在一个方向上,而在现实生活中它是三维的,这意味着它会沿着两个方向拉伸。
这正是可以预料的,因为当你背离我们传统的三个维度,开始远离时间方向时,就会发生这种情况。
但是,即使这是正确的,又有什么意义呢?
为什么这很重要?
如果时间真的是一个方向,那么它将加深我们对宇宙的理解。
它也提出了更多的问题。
是什么力量将我们永远向前推进?
为什么我们似乎永远无法逆转时间呢?
虽然在模型中,向量可以指向任何方向,但现实生活中似乎从未发生过指向下方的现象。
这个模型也回答了另一个问题:如果时间真的是一个方向,那么我们在时间中的形状是什么样的呢?
我们的一部分会突出到过去,还是突出到未来?
根据这个模型,这种情况不会发生。
我们在第四维度上是扁平的薄饼,就像硬币一样,正面看上去是圆的,但当你转过去的时候就会看到它的薄度。
这听起来很奇怪,但也许是真的。
这或许解释了为什么我们无法预知未来,因为我们在时间方向上延伸的并不够长,不足以让我们看到它。
你的本质可能和你最初想象的完全不同。
思考除了我们可见的三维空间以外的其他维度的存在是很有意义的,但是宇宙中还有其他的边缘和边界,它们提出了更多的问题。
比如说,空间会终结吗?
宇宙是无穷无尽的吗?
如果我们能够突破光速限制,并旅行到宇宙的最远边缘,我们会发现什么呢?
只是更多的空间吗?
无尽的星球和行星系统?
或者我们最终会回到原点?
令科学家惊奇的是,根据他们的理论,所有这些可能性都存在,但哪种才是正确的,取决于我们周围这个看不见的世界本质。
我们需要理解空间的形状。
为了做到这一点,我们需要首先来谈谈无限。
你可能已经熟悉无限的概念。
在数学中,它是指一个如此巨大的数字,以至于不可能被超越。
当然,这样的数字并不存在,对于你所能想到的任何数字,我都可以说出至少比它大 1 的数字。
但是从某种程度上来说,这就是无限的意义所在。
在无限之中,总存在着另一个更大的数字。
就我们宇宙而言,到目前为止我们还没有发现任何边缘。
对我们来说,无限的宇宙有些令人难以想象。
我们生活在一个非常有限的世界里,有着边缘和终结。
因此,想到宇宙中可能存在着 “实际上”无限多的星球,让人有些困惑。
然而,随着我们研发出越来越强大的望远镜,并不断推开宇宙可观测边缘的黑暗,我们发现,即使是最黑暗的夜空区域,也充满了星星。
因此,无限的宇宙可能是一个我们不得不去思考的概念。
但这并不是说,仅仅因为宇宙无限,就意味着它包含的物体数量也是无限的。
这听起来可能有点违反直觉,但让我告诉你我的意思。
信不信由你,关于宇宙,存在着不同的无限。
三种可能的场景可能是真实的:扁平宇宙、球形宇宙或双曲宇宙。
让我来解释一下。
在一个扁平的宇宙中,如果我们用网格来大致表示现实,一切看起来都相当标准。
所有线条都将彼此平行或垂直。
这种类型的无限宇宙将永远向所有方向无限延伸
这种宇宙听起来有些无趣,所以我不会花太多时间在这上面。
不过,这和我们感知的宇宙有些相似。
在大多数情况下,所有方向的线条对我们来说看起来都是直的。
我们可以清楚地看到周围的行星和恒星,并没有注意到明显的弯曲或扭曲。
然而,这并不是绘制这些线条的唯一方式。
让我们暂时考虑一下黑洞。
你可能会立即注意到围绕黑洞赤道运行的奇怪环状物,以及出现在顶端和底部的环状物。
这实际上是一种错觉。
这个黑洞顶部和底部并没有任何环状物。
你所看到的实际上是黑洞另一侧的赤道环。
然而,由于黑洞强大的引力,照射到它的光线不会向上或向下弹射到太空。
相反,光线会向我们弯曲,因为黑洞的引力将它们拉向内部。
你同时看到了那个环的顶部和底部。
光线被引力弯曲……
是什么意思呢?
实际上,这是一个很好的例子,展示了我们所说的第二种宇宙。
在扁平的宇宙中,构成现实的所有线条都相当笔直。
但是,如果我们引入一条规则:所有线条都必须向彼此弯曲呢?
这样的宇宙只能有一种绘制方式,那就是球形。
想象一下尝试在球面上画两条平行线。
你可能一开始会觉得没问题,但很快就会意识到这个任务是不可能的。
所有线条都会向彼此汇聚,至少在两个点上相交,因为它们会回到起点。
一个基于这种线条的宇宙会是什么样子呢?
实际上,你并不是沿着你以为的直线前进,而是在沿着巨大的曲线行走。
有点像那些电脑游戏,你从屏幕的一端走出去,却会从另一端出现。
在一个球形宇宙中,你可以尝试无限地旅行,但最终你只会回到起点。
如果使用足够强大的望远镜,并且光线突然变得非常快,那么就有可能看到你自己的后脑勺。
这种宇宙虽然包含有限的物体,但由于你会无限次地遇到相同的东西,因此它看起来像是无限的。
由于黑洞和强大恒星等天体的存在,我们确实有证据表明,我们的现实有时是弯曲的、球形的,至少在大质量物体附近是这样。
黑洞事件视界内部就是一个这样的无限空间,无论你采取什么路径,都永远无法逃离它。
然而,让我们来看最后一个例子 - 双曲宇宙。
这个概念最难想象,但原理很简单。
与所有线条保持平行或彼此靠近不同,双曲宇宙中的所有线条都必须远离所有东西。
绘制双曲宇宙本身就非常棘手,因为所有东西都会以指数形式不断变宽。
唯一的方法是将你原本的平面变形成这样,或者像这样扭曲你所看到的图形。
这个图像中的所有物体都是正方形。
然而,这些正方形遵循了我们制定的规则,即它们的所有线条都必须相互远离。
这会导致一个非常奇怪的现象,即你可以看到 5 个正方形都聚集在一个角落,而不是正常二维空间中通常的 3 个。
没错,这听起来有些让人困惑。
如果空间是双曲的,这意味着什么呢?
好吧,让我们考虑一下我们围绕着什么在弯曲。
你可能还记得,当我们讨论球形宇宙时,提到过我们必定绕着某个东西弯曲。
弯曲的方向与时间有关。
想象一下一系列的时间线。
但现在,只需要记住这个模型中的一个点:时间线上的物体沿着它们的时间线向上或未来的方向前进。
如果它们向左或向右移动,则表示它们在“空间”中移动,彼此靠近 。
如果在这个模型中引入一个大质量物体,它会扭曲时间线。
现在,如果你是沿着这些箭头之一运行的一个小物体,并且靠近了这个大质量物体,那么你的运动路径将不再直接向上通向未来,而是被拉向左侧或右侧靠近大质量物体。
这背后的原理很复杂,但这里需要注意的是,你现在原本“笔直”的朝向未来的路径会把你拉向行星,因此你必须加速远离它才能保持笔直的路径。
简单来说,你正在感受到引力的拉扯。
就连行星本身也受到影响,它两侧的原子都被挤向中心,就像被巨大的无形之手压入一个窄管一样。
让我们回到双曲空间。
在这个模型中,情况正好相反。
所有线条都在彼此远离。
我们可以通过弯曲空间并让我们的时间线保持笔直来表示这一点。
这很好地体现了从你的角度来看,你的时间总是正常向前流逝的概念。
但是让我们稍微扭曲一下,使空间变平。
毕竟,这都取决于观察角度: 在这里,平行线也变得不可能。
但这次,所有平行线不是会聚,而是越来越分歧。
所有东西都越来越远……
嗯,这听起来为什么如此熟悉?
这正是宇宙一直在发生的事情。
在星系内部,由于存在足够的质量和引力将所有事物聚集在一起,这种现象并不明显。
然而,从我们所能观测到的整个宇宙来看,所有星系都在彼此远离。
科学家试图用暗能量来解释这一点。
但也许宇宙的本质形状就是双曲型的呢?
那么,如果宇宙真的是双曲型的,会意味着什么呢?
首先,这意味着宇宙将是真正无限的。
我们之前提到的扁平空间也是无限的,每行驶一个光年,你就会发现另一个光年的空间。
然而,在双曲空间中,你会发现的将不止是另一个光年的空间。
这就像打开无限扇门,但每扇门里面却有两扇新的门。
与普通的扁平空间模型相比,双曲空间的可能性将更加无穷无尽。
但同时这也意味着,随着足够长的时间推移,宇宙的其他部分将会远离我们,直到只剩下我们所在的星系。
然而,科学家们观测了整个宇宙,并没有发现双曲空间的存在。
事实上,一切都看起来相当扁平。
因此,扁平空间也许才是正确的答案。
然而,这仍然为双曲空间成为默认空间留有余地。
毕竟,如果物质会向其弯曲空间,而宇宙看起来是平的,那么宇宙本身至少在某种程度上是弯曲的也是说得通的。
或许这三种模型都是正确的:也许宇宙本质上是双曲型的,但物质以一种方式聚集在一起,完美地抵消了宇宙的逆向弯曲,以至于一切都显得平坦?
确实存在一些证据表明情况可能如此,但要确切地知道真相非常困难。
你认为哪种模型才是正确的呢?
或者你也许并不认为我们生活在一个无限的宇宙中?
请在评论区告诉我你的想法。
但就目前而言,请记住,未知的世界可能比我们当前意识到的对宇宙有更大的影响。
宇宙中还有一个一直让我困惑的问题,不过得益于我们最后讨论的两个模型,我们现在可以找到答案了。
为什么现实会存在速度限制?
我们都知道光速是最快的速度,但是为什么存在这个速度限制呢?
为什么光速恰好是 299,792,458 米/秒?
为什么不是更快?
为什么不是更慢?
如果你和我一样,你一定思考过光这些奇怪的特性,不过最近我好像找到了一些答案。
答案可能和双曲几何有关。
越思考这个问题,我越觉得不可思议。
让我们来聊一聊光。
关于光,我们可以做一些有趣的观察。
从外部观察,光速似乎是 299,792,458 米/秒。
这个速度与观察者的角度无关,无论你静止不动,还是向光源靠近或远离它,光速看起来始终是 299,792,458 米/秒。
然而,对于这个规则,有一个有趣的例外一直让我困惑,那就是光子本身的视角。
爱因斯坦证明,对于以光速运动的物体来说,时间会减慢到几乎停止。
如果你突然以光速向木星移动,你会发现时间没有流逝,却惊讶地发现自己已经旅行过6.79 亿公里。
当然,这在现实中是无法实现的。
你会因为缺氧、巨大的 G 力以及一路的摩擦灼烧而迅速死亡。
但如果我们尝试用这些数字计算你的速度会怎么样呢?
根据公式 S=D/T,那么 6.79 亿 除以0 等于……
如果你试着把这个数字输入计算器,你很快就会遇到错误。
计算器不能进行除以零的运算。
这是因为分数的分母越小,总的数值就越大。
如果你把分母的值一直减小到零,那么唯一可行的方法就是你的总答案变成无限大。
如果你在任何大于零的距离上经历了 0 时间的旅行,那么你的速度将是无限的。
因此,从光本身的视角来看,它并不是以 299,792,458 米/秒 (记为“c”) 的速度运行,而是无限快的速度。
那么为什么其他人检测到光以“c”的速度传播,而光本身却认为自己以无限快的速度前进呢?
我将要分享的是一种可能的理论。
它将结合我们之前讨论时间本质时提到的 4D 空间,以及我们讨论空间形状时提到的双曲宇宙几何。
这两个模型都是重要的组成部分,现在我们可以将它们构建到一个单一的4D双曲几何模型中。
听起来可能有些复杂,但其实和我们之前讨论的 4D 空间是一样的。
让我们将整个 3D 空间压缩成一个平面;这样一来,剩下的一个维度就可以变成我们之前提到的“时间”方向了。
双曲部分的意思是,在这个空间中,所有线条都会一直相互远离。
这会以一种我们的大脑无法很好理解的方式扭曲空间,但从本质上来说,意味着你走得越远,空间就越多。
不过,这种增加是呈指数增长的。
除此之外,在这个空间中旅行遵循的物理规则与 3D 空间旅行的规则相同。
静止的物体会保持静止,运动中的物体如果不受到外力作用,将会保持匀速直线运动。
动量守恒定律也始终成立。
现在让我们想象一下,过去由于某种原因发生了一个巨大的膨胀事件,导致我们所有东西都向上运动。
如果愿意,你可以把它想象成一次宇宙大爆炸。
不过,这种膨胀不仅仅发生在空间上,也发生在时间上,它是一个 4D 的爆炸。
我们现在正在向上运动,处于这个不断膨胀的泡泡顶端,暂时来说,我们并没有在空间的任何方向移动,我们只是在时间上向前移动。
只要不受其他物体或力作用,我们将持续匀速运动。
但由于我们周围都是空虚的空间,所以我们可以无限向上运动,上面没有任何东西可以碰撞到我们。
现在,让我们想象一下,如果我们不想再笔直向上移动了呢?
让我们尝试改变方向。
在物理学中,任何改变方向的行为都被认为是一种加速度。
这可能直观上有点难以理解,但如果我们将我们的运动速度分解成两个分量,x 方向的速度和 y 方向的速度,理解起来就容易一些了。
这样一来就很容易理解,改变方向可以通过一个方向减速,另一个方向加速来实现。
不过,我们不必改变两个值。
让我们给自己一个小的推动力,朝着 x 方向运动。
显然,推力越大,我们移动的速度就越快,我们的总速度矢量就会越接近一条完美的水平线。
我们矢量的总大小也会增加。
然而,如果我们想要更快,甚至快到不再向上移动 (y 方向),而是只在 x 方向 (空间) 移动呢?
在 x 方向上施加任何推力,都无法让我们完全水平移动吗?
没错。
你可以不断增加 x 方向的距离,但只要 y 方向还有任何数值,你的速度矢量就永远无法真正横跨空间。
唯一能让你的“时间”方向速度变慢的方法是,推动前面挡住你的东西,或者拉动你身后的东西。
但如果附近的所有东西都和你处于同一个时间点,那就没有东西可以推了。
你们只能互相左右推挤,不存在什么“前面”或“后面”。
有趣的是,即使在这种情况下,你的速度矢量也会无限接近于水平,但永远无法真正达到水平。
而且,速度增加得越多,想要让矢量变得更平坦的难度就越大。
你将永远无法达到极限速度。
实际上,你需要无限的速度才能接近一条完美的水平线,而要达到无限的速度,你就需要无限的能量。
这显然是不可能的。
当然,这也是这个理论与现实不符的地方。
到目前为止,这个模型都没有任何东西限制速度上限。
根据理论,你应该可以轻松地超过通常的 299,792,458 米/秒的速度限制。
有了无限的能量,你也许可以达到 30 亿米/秒,甚至 3000 亿米/秒的速度。
但是,在真实的宇宙中,我们从未见过这样的速度。
所有东西似乎都被限制在 299,792,458 米/秒的速度之内。
现实中也存在类似的趋势,你投入的能量越多,获得的额外速度增益就越少,但这种现象发生在接近光速的情况下,而不是无限速度。
因此,之前的 4D 模型似乎失败了。
但这不是普通的 4D 空间,而是一个双曲 4D 空间。
让我们来看看当你尝试接近无限速度时,当这些线条开始弯曲时会发生什么?
现在,你已经尽最大能力以接近无限的速度前进。
这里,“速度”的概念有点复杂,但让我们打个比方,假设你在一秒内移动了 4 亿米。
这样一来,你的速度就超过了光速。
然后会发生什么呢?
嗯,你会到达这条弯曲的线条上。
这条线虽然几乎呈“C”型弯曲,但如果你沿着这条线向下追踪,就会发现它实际上是一条时间线,而不是空间线。
由于这是一个双曲空间,这里还有更多超出我们直觉的奥秘。
让我们跳到那个点,看看你最终会到达哪里。
虽然从我们出发点的移动矢量来看,我们只向上移动了一个单位格子的高度,但到达终点后,我们却发现自己已经位于一个比出发点高好几个单位格子的位置。
这是因为我们不仅横向移动了一段距离,而且只经历了自身向前时间流动的一秒,却来到了许多秒之后的时间点。
我们实际上利用这种方式实现了一个“时间跳跃”。
这正是我们在现实世界中观察到的现象,高速移动的物体似乎突然经历了时间变慢。
它们认为只过去了几秒钟,但对于外部观察者来说,可能已经过去了更长的时间。
这突然让我们的数学计算变得复杂起来。
因为外部观察者将如何记录我们的速度呢?
如果我们从原点 0 开始移动,但最终到达了一个未来 X 秒的原点,那么外部观察者只能认为我们在 10 秒内移动了 4 亿米,速度为 4000 万米/秒。
这远低于光速,无论我们自己认为移动了多快。
这有点类似于光似乎正在经历的情况。
你向 x 方向运动得越快,双曲几何的弯曲效应就越明显,它就会越将你拉回宇宙的速度限制值附近。
它永远不会让你突破这个限制。
这解释了为什么宇宙存在速度限制。
即使对于认为自己以无限速度运行的光来说,只要我们赖以生存的基础稍微弯曲一点,它也无法突破这个速度限制。
一旦光子滑出这个空间平面,它就会被卷入这个双曲 4D 空间的曲率之中。
诚然,它会沿着这个极限飞行,但最终仍会受限于它。
然后,从我们的角度来看,它就会开始看起来像以一个恒定的速度 c 在移动。
毕竟,我们能看到它离开,然后计时它到达目的地需要多长时间。
对于我们来说,光速存在限制的原因并不在于它本身认为自己可以瞬间到达目的地,利用了时间上的捷径。
我们只会记录下光经过一段时间后到达终点。
总之,这就是宇宙为什么存在速度限制的原因了。
也许是因为空间是弯曲的,我们的 4D 空间是双曲的。
至少,这个理论是这样解释的。
需要强调的是,这仅仅只是一个理论。
也许会有更聪明的人会在评论中解释为什么这是错的,并且它并没有完全解释引力在扭曲这个 4D 空间中的作用。
然而,这个理论巧妙地解释了为什么光实际上无法比它现在更快的速度移动,因为它移动得越快,双曲几何带来的阻力就越大。
这点让我觉得非常有趣。
不过,公平地说,如果从我们的角度来看,是否可以比光速更快地移动,这将非常引人入胜。
这个模型认为这是允许的,但我们甚至从未接近过这个速度,因此很难进行测试。
人类迄今为止移动过的最快速度是 11,083 米/秒,那是美国宇航局的宇航员乘坐飞船从月球返回时达到的速度。
不过,从我们的角度来看,想要达到 299792458 米每秒的速度将需要难以想象的巨大能量。
然而,如果这个理论是正确的,那就有力地证明了宇宙本质上确实是双曲型的。
遗憾的是,这也打破了我们穿越回过去的所有希望。
所以,科幻迷们,请原谅我。
但至少我们可以安慰自己,虽然我们可能无法穿越到过去,利用捷径穿越到未来肯定还是有可能的。
总之,宇宙是一个充满奥秘的地方,许多现象都超出了我们直觉的理解范围。
只要运用正确的模型,一切事物都将更容易理解。
时空的概念不再那么神秘难解。
当然,随着时间的推移,我们可能会遇到新的奇异现象,迫使我们重新思考这些模型。
但是,通过这个过程,我们将会不断接近宇宙的真相。
通过理论化并基于新信息发展我们的理论,我们最终将能够创造出一个解释所有事物的模型。
在达成那个目标之前,我希望今天讨论的模型能带给你一些思考的空间。
对于现在来说,尽管宇宙中许多部分都无法直接观测,但我们仍然可以通过模型去探索它,这实在令人难以置信。
这正是未被看见的世界的美妙之处。
尽管我们无法直接观测它,但它却时刻影响着我们的日常生活。
未被看见的世界决定了时间的流逝,引导着我们从现在走向未来。
它定义了因果关系的顺序,确保原因永远发生在结果之前。
它限制了宇宙的边界,并为我们提供了可以探索的范围。
这些现象背后的原理有时会让人觉得神秘费解,但通过逻辑思考,我们总能捕捉到一些支撑这些现象的真理。
只需要我们偶尔停下来,问一问最重要的那个问题:为什么?
来源:铭感Dot