时间对人类来讲，是一个难懂又奇妙的东西，它在人类控制范围之外不断运行。那么我们为什么能够感知时间在不停地变化呢？因为人类从一生出来，每天都在衰老，在向死亡迈步，所以我们知道时间一定跟自己有着紧密的关系。
这个紧密的关系就是因果关系，是自然给人的一个重要参数。在宇宙中间，我们人类所理解的现实物理社会里头，因果关系是绝对不能够逆行的。如果因果关系逆行，我们所知道的物理世界就不复存在了。
理论力学的牛顿三大定律向我们阐释了，假设三维空间里有个物体想要移动，就会有时间维度参与进来。
到了爱因斯坦时代，人们对时间空间的认识比牛顿时代又进了一步。人类利用望远镜观测天体，发现天体在周而复始的运动时，它重复的时间是固定的。因为我们可以很精确地观测到，月亮围绕地球一周的时间，在一定时期内是固定的，地球围绕太阳一周的时间也应是这样。
但我们观测到木星的卫星，围绕木星一周每次从地球量的时间竟然不一样，为什么会这样？这就要从光的传播速度说起了，在牛顿出现的几十年前，人类发现光的传播是需要时间的，换言之，光有速度。第一个测量出来光的传播的人叫做罗摩尔。
罗摩耳实验证明光的传播需要时间。由于观测者自己本身在随着地球运动，面对其他天体的位置在不断发生改变，测量出来的天体相对运行速度也是有快有慢。
光传播需要时间，那么光一定是一种波，是波的话，传播时就需要介质。在宇宙中间，天体都在运行飞奔，这个介质相对地球一般来讲绝对不会是静止的。上图中，我们把这个介质是当做一个个箭头流过地球。
地球在秋季跟春季的时候，刚好处于两个相反的位置。位置发生改变，地球跟介质中间的相对速度也会发生变化，我们量出来的光波，即宇宙中间光的速度也应该会发生变化。但人类的实验怎么测量都量不出这种速度的改变，最后就得到结论，光跟所有别的东西不一样，光不需要介质来传播！
爱因斯坦是因对光子电效应的贡献而拿的诺贝尔奖，所以，他就把光速当成光子的速度，继续思考这个问题。他想出这么一个火车头实验。人在火车上把光子当棒球丢，棒球如果顺着火车运行的方向丢出去，在月台看这个棒球的速度，一定是丢的速度加上火车的速度。如果反着火车的方向丢的话，就是棒球的速度减去火车的速度。所以在月台上看到棒球运动的速度，跟火车上丢这个球的速度就会不一样了。
换言之，在地球上、在月球上、在火星上，因为每个不停运动的天体运行的速度不一样，那么我测量到像火车上棒球一样的光子速度就不一样。于是乎，宇宙中间所有发射光子的光源，对地球的速度应该都不一样。我们应该能量到很多不同速度的光子，但是人类在地球测量到的光速永远都是恒定的！这就很奇怪了，到底发生了什么样的事情？
这就和高铁实验有关了。如图可见，高铁上有个乘坐的乘客，月台上站着另一个人。然后在高铁两边的AB两点上空，有两坨云会发闪电。
现在高铁在月台是静止的，两个人对表后时间完全都是一样的。同时A跟B两点发生闪电。高铁上的人说同时看到这两个闪电，月台上的人也说同时看到。
然后火车开始由左往右高速运行，两人在面对面的那一剎那间，A跟B两点同时发生闪电。月台上的人说，和以前一样，他同时看到两边的闪电。但高铁上的人说，他先看到B的闪电后看到A的闪电。原理很简单，闪电要传到人需要时间，这段的时间里，人在火车上又向B点移动了一点，人离B点比较近，所以他先看到B点的闪电，再看到A点的闪电。
这个实验是表示什么意思呢？就是说在一个运动的情况之下，跟在一个静止的情况之下，两个人的时间流动的滴答滴答速度不一样了。换言之，在不同的运动的三维空间里头，一个人运动，一个人不运动，他们的时间发生了变化。这个是有史以来，我认为人类最神奇的一个思维实验。通过这么个简单的思维实验，人类对时间的认识开始发生变化。
时间发生的这种变化，有一个游戏规则叫做劳伦斯坐标转移。我们都知道速度是距离除以时间，如果现在光速恒定，而时间度量在高铁和站台上流动的速度不一样了，那空间的长短，就要做出适度的变化，以维持光速不变，因为不管在哪个空间的运动，光速一定要维持恒定。时间跟空间永远要两个都要同时发生变化，光的速度就把时间和空间勾连在一起了。
这个原理在物理上来讲很简单，就是刚才那高铁的例子，但是要用数学的方式来把它结合在一起，就相对复杂一点。
时间跟空间有什么不同？第一个不同很简单。宇宙的空间有无穷多个种类，但是时间只有一个，这个时间在数学上来讲，它叫做原时，即原来的时间。原时跟空间一个最大的不同，是原时永远携带着因果关系。
时空旅行不管怎么穿越，不能改变因果关系。如果改变因果关系，我的祖父变成我的孙子，我在的这个环境就违背了物理原则，整个的物理就要被推翻。而物理是我们在探索宇宙的时候，发现到的跟我们观测的现象相符合的客观原理，是我们没有办法推翻的客观存在。
于是乎，时空穿越可以到未来，但是不能回到过去。到未来跟物理没有什么冲突，到过去就是一切重组了。
除此之外，还有两种方法可以改变时间，一个是速度，一个是重力场。
太阳的时间跟地球的时间不一样，时间在太阳的表面，比在我们地球的表面要慢。而如果太阳是个黑洞的话，时间则可慢到根本不动。
在牛顿的时代，没有办法将时间看做变量研究。到了爱因斯坦的时代，我们对时间的认识更进了一步，发现时间是可以伸缩的，速度和重力场的变化，都会引起时间的变化。时间这个概念，从相对论时期开始，变成一个可以变化的物理参数。空间跟时间的变化要维持光速恒定，就是它变化的游戏规则。
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