看山是山，看山不是山，看山还是山

《宇宙的琴弦》作者介绍宇宙本质的又一力作。讲述的是时间与空间的本质。宇宙的基础结构是时间与空间，

时间有两个特点。

第一个特点就是“时间是可以流动的”

第二个特点就是，“时间是有方向的”

为什么时间只有正向，却没有反向呢？为什么我们能够回忆起过去，却不能回忆起未来呢？

物理定律的那些公式中，经常会涉及时间，但是并没有什么规定说，表示“时间”的那一项只能是正数，它们其实完全可以是负数。这在物理学上有个名词来表示，叫“时间反演对称性”。

抽丝剥茧之下，科学学家终于发现了一个全新的描述世界的维度，物理学上我们称之为“熵”。它说的是一个系统的混乱程度。系统越混乱、越无序，熵就越高。一个物理系统，其实总是趋向于向熵更高的状态发展，而不是反过来。鸡蛋打破的过程，熵剧烈增加；而棒球升起又落下的过程，熵没有巨大的变化。“熵”的存在，让鸡蛋打破的过程成了单向的过程。这就是时间的方向性。如今的宇宙，不过是早期高度有序化的宇宙的遗迹。这个过程被形象地称为“宇宙大爆炸”。

每个时代、每种文明都有自己关于空间的独特认识，但无论我们描述宇宙空间的方式有多不一样，感受空间的方式都是大同小异，那就是通过运动。

要感受AB之间的空间，得通过步行之类的运动手段才行。可以说，“空间”与“运动”是紧密联系在一起的。要理解运动的过程，我们就不得不选定一个什么东西当做参考，虽然在很多时候我们会有意无意地忽视这一点。牛顿在这里，就提出了一个天才的想法。他认为，可以选定一个“终极容器”作为参照物，而这个终极容器就是“空间”本身。我们所有人、所有物体都处于一个透明的、虚无的舞台之中，这个舞台被他称为“绝对空间”。如果一个物体相对于绝对空间是运动的，那么它就是运动的。反之，如果一个物体相对绝对空间是静止的，那它就是静止的。一个物体只有相对于绝对空间有加速度，它才处于真正的加速状态。但是这个“绝对空间”到底是什么，牛顿在当时并没有办法给出清晰的解释。他只好含混地说，“我不定义时间、空间，因为这些东西众所周知。”绝对空间是“神”的感觉中枢。

直到后来电磁学领域的发展，把这种论战卷入了一场诡异而带有粉碎性的风暴之中，让这个问题以一种令所有人都意想不到的形式得到了解决。而这场风暴的开端，就是光速的测量实验。物理学家早就在实验中测量得到了光的传播速度，大约是每秒钟三十万公里，但他们一直没找到光的传播介质。有的物理学家就推测，光是在一种名为“以太”的物质中传播的。很多物理学家甚至认为，“以太”其实就是牛顿所提出的“绝对空间”的化身。

物理学家惊讶地发现，无论沿着什么方向对光速进行测量，光速永远是个定值。为了解释这个诡异的光速测量实验，物理学界的大牛爱因斯坦发表了一篇论文。他提出了一个匪夷所思的观点，那就是，以太并不存在，光的传播不需要任何介质，光速也不需要任何参考物。换句话说，光速相对于任何物体，速度都保持不变。在这个前提下，爱因斯坦提出了震惊世界的“相对论”。他认为，空间和时间是针对旁观者的角度而言的，每个人都有自己的时钟，对于空间的测量也都有自己的准绳。不同观察者之间发生相对运动的时候，空间和时间会以一种非常精确的方式进行补偿，所以无论是谁，对光速的测量总是得到同样的结果。就这样，爱因斯坦不再将空间视为独立的概念，而是将空间和时间统一了起来。我们生活的空间是“三维空间”。爱因斯坦在三维空间的基础上，添加了“时间”的维度，从而建立起“四维时空”的基本概念。狭义相对论提出了一个非常简单的原则：任何物体穿越时空的速度都等于光速，只是这个速度是指四维时空的速度。什么意思呢？四维时空的速度既在时间轴上有速度，又在空间轴上有速度，这两部分速度合起来恰好是光速。比如对光来说，所有的速度都被分配到空间轴，这就意味着光在时间轴上是完全静止的。换句话说，如果你也能以光速在空间中运动，那你的时间也将是静止的。

于是，对宇宙空间的认识，从莱布尼茨的相对性观点，发展到了牛顿的绝对性观点，又发展到马赫的相对性观点，最后通过爱因斯坦，又回到了绝对性的观点。有句老话说，看山是山，看山不是山，看山还是山。这第一个“山”和最后一个“山”，那可是大不一样的。我们对空间的认识也是一样。爱因斯坦提出的“绝对时空”，已经和牛顿的“绝对空间”完全不一样了。物理学的发展就这样经历了数个轮回，最终一步步地螺旋式上升到今天的地步。