大多数人在给出位置的坐标时，会提供纬度，经度和可能的高度。 而第四个维度，时间，则经常被忽略。当物理坐标与时间组合在一起时，创建了一个时空的概念。宇宙里面所有事件都有一个时空和它关联。
虫洞建立了两个时空点之间的联系
时空研究的过去
时间和空间统一的概念实际上相当新。从早期的希腊哲学家到20世纪初，空间的概念几乎保持不变，事物可以在三维空间里面移动。时间则作为一个参数，没有事物能够在时间上自由的旅行，它对每个人来说都是一样的。
直到20世纪初期，闵可夫斯基在洛伦兹和庞加莱的早期工作基础之上，创建了一个统一的时空模型。他的学生爱因斯坦在1905年发表他的狭义相对论时，使用了闵可夫斯基的模型。
在狭义相对论中，时空几何是固定的，观察者根据他们自己的相对速度会测量得到不同的距离间隔或时间间隔。
爱因斯坦的广义相对论则是把时空统一在一起的第一个重大理论突破。在广义相对论中，时空本身的几何结构随着物质的移动和分布而变化。
质量的分布扭曲时空
时空研究的现在
在广义相对论的基础上发展起来了宇宙学，这是由于时空概念的统一而出现的另一个重大突破。因为统一的时空模型，科学家们可以用理论去描述宇宙的创造和存在，并且能够研究其后续的所有变化。
广义相对论预测了黑洞等现象。它还预测它们具有被称为事件视界的无法逃脱的边界，以及中心处的奇点，即引力变成无限大的一维点。广义相对论也可以解释旋转的天体对时空的拖曳，宇宙大爆炸和宇宙的膨胀，引力波，与弯曲时空相关的时空膨胀，由大质量星系引起的引力透镜效应，以及水星和其他行星的轨道移动。它还预测了曲率驱动，可穿越的虫洞和时间机器等事物。2016年，由广义相对论预言的引力波首次被LIGO实验发现，这个发现完美的验证了广义相对论。
LIGO首次观测到引力波
对时空的进一步理解也创立了量子场论。作为以原子和光子运动有关的理论分支发展起来的量子力学于1925年首次发表，它建立在空间和时间是分立的基础上。在二战后，理论物理学家找到了一种将爱因斯坦的狭义相对论和量子力学统一起来的数学方法，量子场论由此诞生。
量子场论的最早形式诞生于1950年，用于描述电磁辐射和带电基本粒子，被称为量子电动力学理论（QED理论）。在20世纪70年代，QED理论与弱核力理论统一，产生电弱理论，其将电磁力与弱相互作用描述为同一基本相互作用的不同形式。1973年，科学家们提出了量子色动力学理论（QCD理论），它是关于夸克和胶子的强相互作用力的理论。
在20世纪80年代和90年代，物理学家把QED理论，QCD理论和电弱理论结合在一起，制定了粒子物理的标准模型，它描述所有已知的基本粒子和它们之间的相互作用力。 这个理论也包含了希格斯粒子，这个粒子于2012年被发现。
粒子物理标准模型的基本粒子
时空研究的未来
科学家们通过复杂的仪器来观察自然界的各种相互作用现象，继续增进对时空的理解。例如测量宇宙加速膨胀的哈勃太空望远镜，测量新粒子和新相互作用的大型强子对撞机，测量暗物质的悟空卫星等等。这个名单可以很长。
宇宙的演化
在对于时空的探索中，中国曾经落后了。但是在未来，我们相信中国科学家会在时空探索中做出无可替代的贡献。
联系客服
