问你一个问题，什么是时间？也许你会觉得，这个问题很简单，因为我们日常生活几乎每天都会用到时间，我们有时会浪费时间，有时又会节约时间。时间对我们来说再熟悉不过。
但是当你去回答时间的定义，你会发现，这很难回答
。因为看似熟悉的事物，其实显得非常陌生。
时间
对于时间，给我们的第一个感觉就是，时间就像河流一样，一直流逝生生不息，并且时间的方向只有一个，那就是指向未来。
但是随着科学家对时间的深入研究，竟然发现时间未必像刚才所描述的那样，一直处于流逝的状态，时间也可以加速和减速，这到底是怎么回事呢
？
首先我们虽然不能直接看见时间，但是却可以测量时间，早在几千年前，人类就发明了各种测量时间的方法，比如古人会以日出和日落来测量1天的时间到底有多久，古人也将1年时间分为24个节气，可以精确的知道什么时候开始播种，什么时候开始收获。当然古人也能发明沙漏来记录某一段时间。
但是这些对时间的测量，却有一个共同的特性，那就是都利用了某种周期性的运动。比如日出和日落、24节气的交替往复、沙漏的重置等等，这些都是周期性的运动。因此我们对时间的把握，其实和物体的运动周期息息相关。
但是这里存在一个严重的问题，那就是如果某一天物体的运动周期突然变了，比如下一个周期的时间比上一个周期更短，那么我们对时间的测量就会出现误差，而且我们还无法察觉到这种变化。
所以为了尽可能避免这种情况，我们只能尽可能使用周期更短的运动，比如现在最精密的铯原子钟，每秒可以周期运动90亿次
。但是我们对时间测量的再精确，也无法揭示时间的本质到底是什么？因此引发了第1个问题，时间到底是客观存在，还是人们的主观感受？
周期运动
其实在很久以前，人们虽然都意识到了时间的存在。比如在东半球的国家，晨时会比在西半球的国家来得早，因此每个区域都有自己的时间。
但是当这些区域需要彼此相互联系时，就必须要对每个地区的时间做统一，如果任由每个区域各自使用自己的时间，就会造成时间的错乱，从而引发一些灾难
。所以每当你从一个区域，移动到另外一个区域，就必须切换时间，这样也就有了时差的概念。
但是时间却有一个特性无法改变，那就是每个区域的时间流逝速度，绝对是完全一致的，不会出现A区域的1小时等于B区域的2小时这种现象，而这也就是牛顿对时间的描述。牛顿认为，时间是一种客观存在的事物，它的流逝速度在任何情况下都保持不变，并且运动的物体不会影响时间的流逝速度。
牛顿
换言之，牛顿认为，宇宙中存在一个所谓标准时间，大家如果都按照标准时间来计时，则不会发生任何错乱。牛顿的这种时空观非常符合我们的直觉，但是瑞士专利局的一个普通文员，却对牛顿的这种时空观提出了质疑。他就是大名鼎鼎的爱因斯坦。
在当时有一个世纪难题一直没人能解决，那就是光为何相对于任何参考系永远都是每秒30万公里？在爱因斯坦时代，人们的技术已经发展到足以精确测量光速的程度。但是有个现象很奇怪，那就是速度叠加公式在遇到光这种事物时，突然就失灵了。
在上一期我讲过一个实验，假设此时地面上有一个测速仪，旁边有一列火车以100米每秒的速度经过，而火车里面有个人也往火车头方向跑起来，速度2米每秒
。请问地面上的仪器针对火车里面的人，测量出的速度是多少？按照牛顿的速度叠加公式，肯定是火车的速度加上人跑的速度，所以等于102米每秒。
也就是说人在火车里面跑的速度虽然是2米每秒，但是只要人一直在火车里面，火车就会给予人一个速度的加持。但是让科学家感到奇怪的是，如果此时把火车里面跑的人，改为光，也就是用手电筒在火车里面打一束光，却发现地面上的仪器显示光的速度并没有增加，依然是每秒30万公里。
为何遇到光，火车就无法给予其速度的加持呢
？
当时很多科学家都无法合理解释这种现象，有人提出了以太说，认为宇宙中存在一种叫做以太的物质，
一旦有物体以高速运动，就会与以太相撞从而让你的速度降低下来，所以就造成凡是有质量的物体都无法达到光速
。但是随着迈克耳逊莫雷实验的结果，证明了以太这种物质并不存在。最后爱因斯坦凭借其独特的智慧，最终完美地解决了这个问题。
迈克耳逊莫雷实验
爱因斯坦认为，要解释这种现象，只需改变人们对时间的认知即可。原来我们认为每个地方的时间流逝速度都是完全一致的，所以宇宙中就存在一个所谓的标准时间，而且根据直觉会告诉我们，时间和运动的物体没有任何关系。
但是爱因斯坦认为，时间和运动的物体息息相关，当一个物体在空间维度上拥有速度，就会在时间维度上失去速度
。
也就是说任何物体的空间速度和时间速度不可兼得，就好像鱼和熊掌不可兼得是同样的道理。
当你静止于地面时，你的空间速度为0，但是时间速度却处于最大值，也就是光速C
。
当你坐在一列火车上时，你在空间上拥有一定速度了，所以你在时间上的速度，就会减损一些，换言之，你的时间就走得慢一些
。
光速
有了这个认知，我们再看刚才的场景，假设此时有一列火车的速度已经接近光速了，那么火车里面的人依旧往前跑，
按照经典的牛顿速度叠加公式可以得出，只要这个人在火车里面跑出一点点速度，加上火车本来的速度，最终的结果完全有可能会超光速对不对？
但是请回顾刚才爱因斯坦对时间的描述，任何事物的时间速度和空间速度不可兼得。
由于这个人已经在火车里面，所以即使他不动，他也已经拥有了接近光速的速度，既然他的空间速度如此之大，就意味着时间速度必然很小，
此时他的时间几乎快要停止流动了，所以他根本无法在火车里面，跑出一个额外的速度，使得两者加起来超过光速
。而这也就是为什么，任何有质量的物体无法超过光速的原因所在，因为时间会阻碍你超光速。而这也意味着，如果火车此时已经达到光速，那么车里面的人，其时间将会彻底静止，此时这个人的空间速度为光速，时间速度为0。而这就是相对论里面非常著名的“时间膨胀效应”。
火车
也许你会有一个疑问，高速运动的物体时间会变慢，这种现象真的是客观存在的吗？听起来感觉有点玄幻，不像是科学？有没有什么证据来证明呢？当然有，早在1971年时，人们就做过一个实验，把两个一模一样的原子钟拿出来，一个放地面上，另外一个放在一架飞机上，让飞机飞行一段时间后，
回到地面，再将两个原子钟拿出来对比，你会发现，在飞机上的原子钟的确比地面上的原子钟慢了一些，两者时间相差了千亿分之1秒
。
而这个实验第一次证明了爱因斯坦的相对时空观，完全的正确。也许说到这里，你又会觉得，两个钟相差时间这么小，难道不是实验仪器误差导致的吗？
其实你要明白，最精密的铯原子钟每秒能周期运动90亿次，所以面对刚才的时间差，原子钟完全能精确测量，不存在仪器误差这一说法
。而且这个实验是经过了多个科学家团队用多种原子钟测试过，如果真的是误差，不可能这么巧，所有团队得出的误差都是千亿分之1秒。
爱因斯坦
但是如果运动的物体时间会变慢，那是不是意味着说，我只要一直坐在运动的火车里面，就能衰老得更慢一些呢？其实大家由于长期受到牛顿的绝对时空观的影响，所以忘记了一个事实，那就是任何事物的运动，都需要选择一个参考系。
假如此时我在一列高速运动的火车里面，以地面为参考系，地上的人肯定觉得我在运动。但是如果以火车里面的人为参考系，他们会觉得我并没有运动，只是坐在沙发上而已。
所以同样的一个物理过程，换了参考系，有人说在动，有人说没动，其实大家都是正确的，没有一个所谓标准答案
。
运动的火车
所以当我坐在火车里面，我的时间相对于地面上的人来说，的确已经变慢了。但是相对于和我在同一列火车里的人来说，时间没有任何变化。也就是说时间的这种变慢效应，和选择的参考系有很大的关系。但是时间的这种可变性，为何人类几千年以来，一直都未发现呢？
其实根据洛伦兹变换，只有当一个物体的运动速度接近光速的10分之1时，这种时间膨胀效应才会表现得非常明显
。所以在人类的文明还无法测量光速以前，根本没有机会发现时间的这种膨胀效应。
有了以上的理论知识，我们就掌握了狭义相对论的核心，而之所以爱因斯坦的理论要叫相对论，而不是绝对论，就是因为时间这个概念，会因为参考系的变化而变化。
每当你谈到时间，必须要说明到底是相对于哪个参考系而言，这也是爱因斯坦理论中“相对”这两个字的内涵所在
。
爱因斯坦
所以同样的物理过程，换成A这个参考系可能花费了2秒，换到B这个参考系可能花费2年，并且大家都是正确的，没有标准答案。这也就意味着宇宙不存在所谓标准时间。每个运动的物体都有不同的时间流逝速度。
但是时间的奥秘还远远不止这些，因为以上的理论虽然说明了时间的流逝可以变快和变慢，但是并没有解释时间是否可以倒流
，而关于这个话题，我将在以后讲解，欢迎大家评论区留言。
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