我們存在的最大謎團之一也是物理學的最大謎團之一：時間。我們體驗時間的流逝，有一個特殊的時刻，我們稱之為“現在”。現在你正在看這篇文章，半小時前你可能在做其他事情。無論你做什麼都沒有辦法改變它，這就是我們對時間的看法。但物理學告訴我們的時間與我們的看法大不相同，弄清楚這一點的人正是阿爾伯特·愛因斯坦。了解愛因斯坦教給我們的關于過去、現在和未來的一切，這就是我們今天要讨論的内容。

我們認為時間是對每個人和每個物體都一樣有效的東西，這使時間成為一個通用參數，這個參數标記了經過了多少時間，以及我們所說的“現在”是什麼意思。闵科夫斯基是第一個注意到這可能不太正确的人，他認為如果将時間視為一個維度而不是一個參數，那麼麥克斯韋的電動力學方程就更有意義了。如果你将空間的一個方向旋轉到時間上，麥克斯韋方程組不會改變。

所以，闵科夫斯基說我們隻是将空間和時間組合成一個四維時空，然後我們可以将空間旋轉到時間，就像我們可以将兩個空間方向旋轉到彼此一樣。這就自然地解釋了為什麼麥克斯韋方程組具有的對稱性，它與電場和磁場沒有任何關系，它來自空間和時間本身的特性。

我們可以在直角坐标系中畫出時間維度：一條用于時間，另一條用于至少一維空間，這稱為時空圖。如果隻是靜止不動，那麼在此類圖中的運動是豎直的直線；如果以恒定的速度移動，那麼在圖中是一條以一定角度傾斜的直線。最大的速度是光速，按照慣例它通常以45度角繪制。在空間中我們可以前後、左右或上下移動。但随着時間的推移，我們隻能向前，不能掉頭往後走。所以時間仍然在某些方面與空間不同。

那麼我們談論的時間意味着什麼？如果我們想進一步理解它，我們将進入愛因斯坦的狹義相對論。狹義相對論有兩個重要的原理：光速不變原理和相對性原理，這兩個假設會産生深遠的影響。

光速是有限的，沒有什麼比光速更快。你可能正在手機屏幕前看這篇文章，那麼“現在”你的手機還在嗎？你的答案是肯定的，但物理學家可能會指出，實際上你并不知道，因為“現在”手機發出的光還沒有到達你的眼睛。如果有人搶走了你的手機，那麼手機丢失的信息需要一小段時間才能到達你的大腦，那麼你怎麼會知道“現在”手機在哪裡呢？

雖然物理上好像是這麼回事，但這不是正常人使用“現在”這個詞的方式。我們總是談論“現在”發生的事情，從不用擔心光需要多久才能傳播到。為什麼我們不能就一些“現在”達成一緻并繼續下去？為此，我們必須想出一種方法來确定我們所說的“現在”是什麼意思。

愛因斯坦的思想實驗做到了這一點，假設在我們左邊和右邊各放一面鏡子，之後同時向左右兩面鏡子各發射一個光子。因為我們有光速不變原理，所以我們知道左右兩個光子必須同時返回。最後一步，在整個過程所需的時間的一半時，我們就知道光子一定是從鏡子上反彈回來的。現在，我們可以說這個時刻就是所謂的“現在”了，即使光還沒到達我們這裡。時空圖中的表現形式如下圖。

假設一個朋友以恒定的速度相對你移動，在你的時空圖中他沿着一條傾斜的直線移動。他也和你一樣做一模一樣的實驗，但從你的角度來看，現在時間的一半并不是你所謂的“現在”，時空圖如下圖所示。顯然，他所說的“現在”已經不是你所說的“現在”了，你認為他的“現在”是錯誤的。另一方面，從他的角度來看，他是不動的而你相對他反向移動，所以他覺得自己的“現在”概念是正确的，而你的“現在”反而不正确了。

這就是相對性原理的用武之地，所有觀察者的觀點同樣有效，所以你倆都是對的。換句話說，“現在”的概念取決于坐标系，你的“現在”和他的“現在”不一樣。如果你喜歡專業術語，這也稱為同時的相對性。不同的觀察者在日常生活中對“現在”概念的差别非常小，隻有在相對速度接近光速時它們才會變得明顯。

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