从相对论的时空观谈“光年”


【明慧网2001年9月1日】在爱因斯坦的相对论里,不存在一个绝对的时间,两个相对运动的人,他们对各自时间的测量是不同的。一个在接近光速的宇宙飞船中的人点燃一支雪茄,在外面的人看来,好象是慢动作。可是对飞船里的人来讲,一切都是正常的节奏。同样,也不存在一个绝对的空间。一个人拿着1米长的物体,在另一个人看来可能只是半米。当然,我们平时运动的速度远低于光速,所以我们对时间和空间的变化毫无感觉。这也就使我们认为时间和空间是不相干的,并且是绝对的。但在很多物理现象中,相对论是非常必要的。如宇宙射线中有一种粒子叫MUON可以在地表用仪器观测到,可是它们的平均寿命只有2.2微秒。这么短的寿命是不可能使它们在大气层上层产生后旅行10公里在地表被观测到的。但为什么我们可以观测到它们呢?因为接近光速运动的MUON在我们看来从生到灭远远长于2微秒,虽然从它们自己的角度它们只活了2微秒。

在相对论里,时间和空间是一个整体,叫做时空(SPACE-TIME)。不同的参照系里的时空坐标服从洛伦兹变换,在这个变换中,时间坐标的变换和空间坐标有关,而空间坐标的变换又和时间坐标有关。两个事件的间隔不再是片面的相距有多远和相隔有多久,因为多远和多久在不同的参照系里是不一样的,而且是纠缠在一起的。在不同参照系中时间本身已不再是一个不变量,不变量是时间坐标乘以光速的平方减去三维空间坐标的平方和,叫时空区间(SPACE-TIME INTERVAL),其单位既可以是公里也可以是光年。这个区间既有时间性也有空间性,也就是说,时间和空间是等价的、可以相互转换的,时间可以用“米”来描述,而空间也可以用“秒”来描述。有兴趣的读者可以参见著名的《费曼物理教程》第一卷第17章。在关于此问题的讨论中,作者问“一秒有多远”(WHAT DISTANCE IS A “SECOND”?)和“一米有多久?”(WHAT IS A METER OF TIME?)

所以《转法轮》中用光年来描述宇宙中发生的事件的间隔,与相对论不无相合之处。但笔者在此申明,此文并非是用相对论来证明觉者的论述,因为觉者讲法从来不会站在人的角度,包括相对论。笔者此文只是想奉告世人,不要固守自己的知识来研读佛法。