原地拍打篮球可以减肥吗(“要有光”｜无限杂思)

作者：刘洪波（湖北仙桃人。长江日报评论员，高级记者。）

光和时间的关系，可以用这样一个事实来说明。几乎所有从科学上谈论时间的书，都一定要说到光，惟有通过光，才能建立起关于时间的理解。这是在爱因斯坦以后的事情。

在此之前，科学上说，时间是一种无须说明而不言自明的存在，人们对它只需要进行测量，牛顿对时间并不展开论证，他只是确定一个原则，那就是无限稳定的流动。热力学似乎解释了当时时间认识上的惟一疑问，那就是为什么时间不可以倒流，而是一直向前，使所有的事情都归于混乱，有序的变成了无序，存在的都将会毁灭。那时，对时间是什么进行提问的是哲学，科学关心的是事物在时间中怎样运动。

爱因斯坦表明时间的伸缩不只是愉快时过得快痛苦时过得慢的一种心理现象，而是物理的现实。这开始于“光速不变”的假说，而光的速度此前已经相当精确地测定。如果排除掉周围景观的变化，坐在时速100公里的汽车上看时速100公里的火车同向行驶，不会感受到火车在前进。如果坐着光速火箭追着光，看到的将是光的静止吗？古典物理学会说，就是这样，但爱因斯坦的假说是，光速仍是每秒30万公里，而且不可能有达到光速的火箭，因为更高的速度，就有更高的重力，驱动它需要更大的能量，光速前进意味着用无限的能量去驱动。换一个思路看，宇宙可以说是光的牢笼，在光之外的宇宙，我们不知道。

世间万物都在转和变，人们早已知道，但在光速为极限的物理法则下，空间和时间本身也在变，这是爱因斯坦的结论。时间不再均匀，运动将使时间变慢。这首先是思想实验。思想实验如下：如果我们站在原地拍打篮球，篮球会垂直上下；在跑动中拍打篮球，篮球上下运动走的是斜线。同样，假设我们有两只箱子，让光在里面上下反射，在地球上的箱子里，光走的是垂直线，而高速火箭上的箱子中，我们会看到光走斜线。在同样的时间里，火箭上的箱子里，光走的距离长。因为光速不变，那么变的就是时间。在运动状态下，“时间更值时间”了，时钟变慢了，时间被拉长了。然后是观测的事实，证明运动使时间变慢，最后是实际运用，在卫星导航中，运动带来的时间变慢效应要得到修正。

时间可以变慢和变快，改变了时间匀速流走的直观感觉，也改变了时间与空间各自独立的看法。作为整体思维的基本形式，时间和空间紧密结合成为“时空体”。时光不再是比喻，也不再只是日常感知，而是一种真切的科学认识，时间与空间必须结合起来，光就是把时间与距离联系起来的媒介。在一般尺度上，我们可以把静止的物体的静止状态视为它以光速往时间方向移动，这就是时空的四维思维。象征意义上，物体的持续存在状态，可以说是它在时间的方向上以光速前进，静止与运动的关系要重新认识了。

广义相对论进一步塑造了时间观。自伽利略以来，我们认识到惯性系统中物体运动的规律，扩大到了加速度系统。运动和静止的认识刷新了，无所不在的加速系，无所不在的重力，扭曲了一切，时间与空间一起被重力弯曲，重力强的地方时间更缓慢。今天的卫星导航，既要根据狭义相对论所定义的运动状态修订时间，也要根据广义相对论所定义的重力修订时间，而且要修正的幅度更大。时间现在成了重力的别名，时空成了重力的中介物。

我们认为时间的流过是各处相同的，是因为日常生活中只需要牛顿力学就能解释。现在，时间概念已不局限于此，运动使时间变慢，重力使时间扭曲，时间已经不再平直，“时间线”不再是一条直线，关于时间与空间的可能结构就发生了变化，“穿越”就可以在科学上加以展望。

如果说，时间是最令人难以说清的一种“感觉现象”，光则可以说是最具奇特性的一种物质形式。自古人们就了解光的作用，“要有光”，这个简单的句子，十分肯定地说明了人们对光的重要性的认识，牛顿才把光分出七彩。后来人们才了解到光与电、磁的同质性，才发现光不仅带来光明和温暖，更广的光域在人眼不可见的地方。要么是粒子，要么是波，物质的存在形式无外乎此，而光既是粒子又是波，即使只有一个光量子，它仍然同时具有波和粒子的特性。光速让人认识到了时间的弯曲，从光的波粒二象性，打开了认识时间、空间和万物何以生成的大门。大爆炸还只是揭示了时间和空间从何而来，更重要的是，大爆炸又从何而来，“无”怎么生成了大爆炸，产生了万有。大爆炸之前有什么，奇点，奇点是怎样形成大爆炸的，这便是现在的科学困扰。

光有“限速”，光速不变，因此我们对一些基本物理量的测定就找到了比以前更加稳定的周期。从时间的测定来说，地球的转动是不够精确的，石英震荡是不够精确的，不变的光速更加可靠。现在，秒长从原子跃迁来计数，米长从在一定时间内穿过的距离来衡量。大尺度的空间用光年来表述，小尺度的空间也可以用光量子穿过某一距离的时间来描述。光的极速奔驰对时间切割细分提出了要求。

光只能那么奔跑吗，光速可以减缓吗？有人在做实验，可以使光每小时只前进24公里。更加激进的实验做到了让光停滞不前。有什么用，据说可以使不可见光转换成肉眼可见，可以减少通信中的噪音，可能用来研制光子计算机。这当然也很神奇，但还是比不过光在自然形态下的极速状态，以及它对人类的决定性影响。

【编辑：张靖】