如果时间是另一个维度为什么我们不能来回?

时间:2021-09-20 10:12:28   作者:
让我用三个例子来回答这个问题。首先,我画一个压缩了一维的时空。在这幅图中,你(观察者)坐在原点,这两个光锥代表你过去和未来的光锥(即刚刚到达你的眼睛的光锥,与刚刚你通过光源发出的光锥)。

如果时间是另一个维度为什么我们不能来回

现在让我在空间中旋转我的画。当我在xy平面上旋转时,时间轴保持不变:

如果时间是另一个维度为什么我们不能来回

如你所见,旋转是不受约束的。如果我做一个180度的旋转,就会得到x轴和y轴都反了。

但是当我旋转的方式涉及到时间轴时会发生什么呢?下面是一个例子:

如果时间是另一个维度为什么我们不能来回

如你所见,旋转(双曲旋转,对应于速度的变化)以这样一种方式工作,光锥保持在它们原来的位置。他们是不变的。(这是光锥的几何表示,更一般地说,是电磁定律,在洛伦兹变换下是不变的。)

最重要的是,在上(或下)光锥内部的东西会留在上(或下)光锥内部。外面的东西就留在外面。作为一个推论,无论我如何做这个双曲旋转或者我用多少种不同的方式做它,我都不能改变时间轴的方向。它永远不会倒过来,因为要发生这种情况,它必须在上光锥的外面然后以某种方式进入下光锥,这是不可能的。

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当然,时间轴代表静止的观察者的世界线。(观察者的空间坐标将保持不变,只是时间会流逝。)所以我们不能转动时间轴的事实就等于说观察者永远不能在时间上后退。这就是时空的相对论几何原理。

事实上,你不能在任何维度上来回——这是一种错觉。如果你去城市,晚上回来,你没有走+10公里,然后是-10公里,你已经走了20公里。但你已经回到你来的地方,我听见你说,你已经把做过的事来回地做完了。好的,这也意味着你回到了过去,去了某个地方,现在回到了你原来的地方。但我们不是这么看的。我们看到你走了20公里,也就是说,单程花了你30分钟,总共花了一个小时,而不是0公里零分钟,因为你改变了方向,回到了相同的地方。
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