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什么是时间光锥?
光锥是一种假想出来的示意图。
光锥图或许有许多人早已见识过,也听说过“光锥之内即命运。”这类的话语。
其结构图由一个平面内的两个空间轴再加上一根贯穿始终的竖直时间轴表述。
不过正常的示意图当中还省略了一根空间轴没有画出来,三个空间的坐标轴都挤在水平方向的平面里,这个,就是我们生存的三维世界。
而自这个平面的交汇之处,上半部分的时间轴表意未来,而下半部分的时间轴表意过去,而处于中心交汇之处,则是表意现在。
上下两部分都是自中心向外扩散的锥体,顶端交汇于中心,也就是现在。
这个时候若是从任意平面对着光锥进行切割,展开三维坐标得到的会是各个大小不一的球体,而这些球体最终会交汇于中间的小点。
所以光锥本质上是大球套小球,而中间的小点则是观察者,也通常是每个人自我代入的位置。
而光锥图中的时间是向上的,如果将时间轴想象成一根固定的绳子的话,那么整个光锥看起来就仿佛是在向上爬一样。
未来的时间经过交汇的小点被观察者你独享后变成了过去的时间,但其实并不是光锥在爬,而是观察者在爬,而不断运动之下,光锥的轮廓虽然一直保持不变,但是其中的内容却是一直正在改变着。
也就是说从上方下来的切圆不断的变小并且消失在观察者所在的小点,而同时由观察者产生的切圆不断变大并且向外扩张。
这种情形在三维空间当中来表述的话,就是有无数的球体以观察者为中心连续依次缩小直至消失,同时观察者也在不断的向外发射着无数不断变大的球体。
那么,这些缩小消失又因观察者而产生并扩大的球体,到底是什么?
相对论指出任何物质或者信息的传播速度都无法超越光速,而物质或信息又可以称作为事件。
比如我们现在夜晚看到的星星是好多年前好几光年之外的恒星发出的亮光,我们的现在是当时发出亮光的那颗恒星的未来。
而这些能够被我们观测到的星光就是信息。
又比如火星炸了,飞出去的碎片就是物质,而爆发的火光就是信息它们都是火星爆炸事件的衍生物。
而无论是什么事件,在发生的一瞬间都不会影响到其他的物质,只是因为时间一直在流动,取任意的未来某个时刻就可以用光速与三维全方向扩张的特性,计算出一个可以在理论上可以产生因果关系的空间范围。
而这个范围之外的任何物质都不可能与该件事件有着任何的联系。
这就是从光锥当中截取出来的球,可以叫它事件球,亦或者是因果球,意为只有在这个球体之内,才会与该事件产生因果关系。
一个简单的例子,火星爆炸事件发生之时从地球之上是无法发现火星已经爆炸,我们此时此刻依旧认为一切安然无恙。
但是火星确实已经挂了。
如果火星爆炸的时候距离地球最近,只有078亿公里,而一光年的距离是98万亿公里,火星爆炸产生的光信息需要经过光速传播大约260秒,也就是大约43分钟才会看到这场绚丽的烟火并且说一句“窝槽”
而等地球上的我们发现火星已经爆炸的时候,火星爆炸的事件球正在朝着太阳系之外扩张,直至更远。
若是太阳爆炸了,那么我们地球也需要经历八分二十秒左右的时间才会失去发现太阳它炸了。
所以事件球的传播速度受限于光子的飞行速度,因为光子属于事件球的一部分,它紧紧的贴着事件球的内侧面向外传播着,没有任何事物或者是信息的传播速度可以超过光速的根本原因也在于此。
这些描述都是属于光锥的下半部分,一个以观察者为中心不断地向着整个宇宙发射事件球亦或者是因果球的状态,每个事件球都对应着观察者过去的某一个瞬间,简单的来说就是“你”正在源源不断地将你的此刻发射出去,出去之后这个球就相对于你而言变成了过去。
但是对于尚未滴答的另一个观察者来说,却是你的“未来。”
那光锥的上半部分又是什么玩意?
无论是近在咫尺的电脑屏幕亮光,还是遥不可及的群星,宇宙的世间万物也正在无时无刻不在想着观察者发射着无数的事件球,它们都以上限是光速的速度朝着观察者飞来。
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