我们都知道光速是有限的，这意味着光从一个地方传播到另一个地方需要一定的时间。这意味着我们看到的一切不是现在的样子，而是过去的样子。
例如，当我们看太阳时，我们实际上看到的是太阳8分钟前发出的光，因为光从太阳到地球需要8分钟。同样，当我们仰望天空时，我们看到的星星可能不再存在，因为它们发出的光可能需要数百万甚至数十亿年才能到达我们的眼睛。
这种时间延迟不仅适用于远处的物体，也适用于我们周围的物体。当您看前面的椅子时，您实际上看到的是椅子在6 纳秒前发出或反射的光。一纳秒是十亿分之一秒，一段短暂到人类无法感知的时间。但是，在物理学中，没有什么比纳秒更短或更长。
【资料图】
那么，这个受光速限制的世界的现实是什么？现实存在于某一时刻吗？或者现实只存在于观察者和被观察者之间？
要回答这些问题，我们需要引入一个重要而神奇的概念：同时性。
同时性是指两个或多个事物同时发生或存在。例如，在日常生活中，我们认为今天早上8点，北京、伦敦和纽约同时发生了某些事件。然而，在相对论中，并没有绝对的或普遍有效的同时性标准。不同的观察者对于同一组事件的同时性可能有不同的判断。
为什么会这样呢？原因是光速。
假设有两个相距300公里的火车站A和B，有一列火车沿着轨道从A开往B。火车上有乘客C，A站有观察者D，B站有观察者E。
如果火车正好在A站和B站中间（相距150公里）放鞭炮，C、D、E都能听到鞭炮声，看到鞭炮闪光（假设速度声音和光是一样的），那么他们三人会怎么想呢？
对于C来说，他会认为鞭炮声和闪光与自己同时发生、同时存在。对于D来说，他会认为鞭炮的声音和闪光先到达C，然后到达自己，与自己有1微秒（百万分之一秒）的轻微滞后。对于E来说，他会认为鞭炮的声音和闪光先到达C，然后到达自己，与自己有1微秒的轻微滞后。可见，C、D、E对于鞭炮事件的同时性有不同的看法。对于C来说，鞭炮事件现在发生了；对于D来说，鞭炮事件刚刚发生；对于E来说，鞭炮事件即将发生。这就是相对论中的时滞效应。
那么，在这种情况下，现实是什么呢？我们可以说C、D、E都有各自的现实吗？或者说，我们能否找到更高层次的现实？
为了回答这些问题，我们需要引入另一个重要而神奇的概念：空间和时间。
时空是指将时间和空间合并成四维结构的概念。在时空中，每一个事件都有一个确定的位置和时间坐标，称为时空点。不同的观察者可以用不同的方式划分时空，并用不同的方式测量时空中各点之间的距离。
在相对论中，时空主要有两种类型：牛顿时空和爱因斯坦时空。
牛顿时空：事件A、B、C发生的顺序会根据观察者的速度而改变。图中的白线代表同一时刻。
牛顿时空是经典物理学中使用的时空模型。在牛顿时空中，时间和空间是相互独立、绝对不变的。所有观察者都使用相同的时间尺度和空间尺度来测量事件。在牛顿时空中，同时性是普遍有效的，也就是说，所有观察者都会同意哪些事件同时发生。
爱因斯坦空间和时间
爱因斯坦时空是相对论中使用的时空模型。在爱因斯坦时空中，时间和空间是相互依存且相对变化的。不同的观察者可以使用不同的时间尺度和不同的空间尺度来测量事件。在爱因斯坦时空中，同时性是相对有效的，也就是说，不同的观察者可能对哪些事件同时发生存在分歧。
那么，这两种时空中的现实又是什么呢？我们能说牛顿时空存在绝对实在吗？换句话说，我们是否可以说爱因斯坦的时空存在相对实在性？
为了回答这些问题，我们需要引入最后一个重要而神奇的概念：光锥。
光锥是指以某个时空点为顶点、以光速为边界的四维锥体。光锥可分为未来光锥、过去光锥和外部光锥三部分。
未来的光锥是指从时空中的某一点出发，以光速向外扩散形成的锥体。未来光锥包括所有可能影响某个时空点的事件，即所有能够在有限时间内向某个时空点传递信息或物质的事件。
过去，光锥是指从时空中的某一点出发，以光速向内收缩形成的锥体。过去，光锥包含了所有受某个时空点影响的事件，即所有能够在有限时间内离开某个时空点传递信息或物质的事件。
光锥的外侧是指既不属于未来光锥也不属于过去光锥的部分。光锥的外部包括所有与某个时空点无关的事件，即所有在有限时间内无法向或离开某个时空点的信息或物质的事件。
那么，这三个部分中，什么是现实呢？我们能说未来光锥存在确定的现实吗？或者我们可以说过去的光锥中存在一个已知的现实吗？或者说，我们是否可以说，光锥之外存在着不可知的现实？
要回答这些问题，我们需要回到最初的问题：光速如何塑造现实？
我们可以回答这个问题：光速限制了我们能够感知和影响的现实范围。我们只能感知过去光锥中的事件，也只能影响未来光锥中的事件。我们无法感知或影响光锥之外的事件，因为它们与我们没有因果关系。
这意味着对于空间和时间上的任何一点，它所处的现实是由它自己的过去光锥和未来光锥决定的。空间和时间上的不同点可能具有不同的过去光锥和未来光锥，因此可能具有不同的现实。
换句话说，在爱因斯坦时空中，现实是相对的而不是绝对的。每个观察者都有他或她自己的现实，没有一个观察者可以声称拥有唯一正确或完整的现实。
这就是相对论告诉我们的：在一个受光速限制的世界中，不存在单一或统一的现实，而是无数不同的现实，每一个现实都由观察者自己的时空位置和运动决定。由状态决定。
这就是光速如何塑造现实的秘密。
