牛顿的绝对时间
我们相信时间是全宇宙的普遍现象；换言之，在全宇宙范围内，时间都是以相同的速度分秒必争地流逝着。
我们也相信时间是独立的现象，它可以仅凭自身且无视其他因素而存在。
我们还相信，时间是单向流逝的；也就是说事物总是从过去迈向未来，不能反向经历时间。
由于时间的本质，事物自身绝对的、真实的且数学意义上的时间都是以相等的速度在流逝，这不取决于任何外部因素，而它的另外一个称谓是时间的跨度。
——牛顿
牛顿将其力学理论的基础建立在绝对时间的概念上。尽管牛顿力学可以被认为是有史以来人类提出过最成功的理论，然而到了20世纪，这一理论的大坝上还是出现了裂痕，从那时起时间的概念也开始丧失掉那一份绝对性。
至于上面提到的那三个我们对时间传统认知的支柱，我们将在下文中以通俗易懂、循序渐进的方式沿着这三个方面去体验时间，并最终否定时间。
时空图（Spacetime Diagrams）
时间并不是绝对的，而是相对的。但是每当我们这样说，到底什么才叫相对的？
假设爱丽丝（Alice）和鲍勃（Bob）坐在同一家咖啡馆里。这时鲍勃接到了一通电话，是他妈妈打来的，他需要回家，于是鲍勃开始沿着一条直线匀速向家的方向走去。与此同时爱丽丝仍然保持坐在原处。
为了避免复杂，我们再假设爱丽丝与鲍勃的运动方向只限于一维空间的直线中，那么通过建立一个坐标系，我们就可以用X轴表示他们的位置，并用Y轴表示时间。于是我们就得到了一张时空图，如下图所示。
图1：爱丽丝在其参考系中观察到的情况。 Medium
这就是爱丽丝在自身参考系中观察到的鲍勃的运动情况。但反过来在鲍勃眼中，爱丽丝的运动又将是怎样一副情形呢？我们在这里不妨先回忆一些以往的经验：如果我看到你以速度v远离我，那么你也将看到我同样以速度v向反方向离去。
为了得到鲍勃的时空图，我们只需要在上图基础上，将X轴在每个时间间隔都向左侧逐渐、依次平移，同时保持Y轴不变，这也被称为错切变换（Shear Transformation）。于是在新的时空图中，我们似乎看到鲍勃的位置是不变的，反而是爱丽丝开始向反方向移动。而鲍勃和爱丽丝的运动在时空图中留下的线条，则被称为其世界线（Worldlines）。
图2：在经典力学中，上图为鲍勃在其参考系中观察到的情况。 Medium
这是一个极其简单的模型。接下来，让我们再加入一个物体。假设当时有一只猫和爱丽丝、鲍勃一起坐在咖啡馆里。就在鲍勃起身的那一刻，猫也向着鲍勃的家以更快的速度跑起来。于是，爱丽丝与鲍勃在各自参考系中看到的情形就如下图所示。
图3：在经典力学中，爱丽丝（左）与鲍勃（右）在各自参考系中观察到的情况。 Medium
注意，上图中出现了一个重要的特征：根据观察者的不同，那只猫似乎在以不同的速度运动着，那只猫的世界线在两张时空图中看起来完全不同。由于爱丽丝坐在咖啡馆里，而鲍勃与猫正向着同一方向运动，在爱丽丝眼中，猫的运动速度会比它在鲍勃眼中的运动速度更快。
在经典力学范畴中，我们的错切变换完全适用，但是当我们考虑到那些接近光速运动的物体时，就会遇到一个麻烦。
洛伦兹变换（Lorentz Transformations）
从19世纪末期到20世纪初期，物理学家们都在试图解释一个奇怪的现象：无论你是在朝着光源运动，还是在远离光源运动，可观测到的光速都是不变的。
那么，如果那只猫是以光速运动的，又会发生什么呢？根据我们在上文中画出的经典力学时空图，爱丽丝看到的猫肯定会比鲍勃看到的猫速度更快。然而在现实中，爱丽丝和鲍勃都将观测到猫的速度是299792458米/秒，也就是光速。
为了解释这个光速不变的现象，我们就需要一个不同的变换模型，在新的变换模型中，无论我们切换到爱丽丝的参考系还是鲍勃的参考系，以光速运动的物体（那只猫）都应该维持其世界线不变。换句话说，无论是爱丽丝还是鲍勃都应该看到猫正在以光速运动着，即使爱丽丝与鲍勃之间并非是静止的。
如果读到此处的读者并未理解文意，请再读一遍，并切实地理解这些概念——对于理解下文来说，这很关键。
于是洛伦兹变换就直接解决了该问题，而这也是爱因斯坦狭义相对论（Special Relativity）的核心。在我们展开讲洛伦兹变换之前，请先看一看下面的这张时空图。根据狭义相对论，如果我们使用洛伦兹变换而非传统的错切变换来解释光速不变现象，那么鲍勃就将看到如下情形。
图4：根据相对论力学（Relativistic Mechanics），鲍勃将看到如上情形。 Medium
图5：根据相对论力学，爱丽丝（左）与鲍勃（右）在各自参考系中观察到的情况。 Medium
请注意以光速运动的猫的世界线，注意到它在不同时空图中的差别。在图三中，根据传统变换模型，猫的世界线是在变化的。在图五中，根据相对论的变换，猫的世界线仍保持不变。下面则是描述该变换的方程式。
图6：洛伦兹变换方程。 Medium
如果（t, x）代表了在爱丽丝参考系中某一事件的时间与位置坐标，那么该事件在鲍勃参考系中就会变成（t', x在错切变换中，变换后的时间与变换前的时间是同一个时间，而变换后的位置也仅仅基于变换前的位置就可以确定。时间与空间在变换中是相互独立的。空间的运动与时间的流逝完全是无关的两个事件。
现在，再看一看洛伦兹变换的方程，你会发现空间中的运动与时间的流逝是相互影响的。时间与空间不再是独立的个体，它们不仅是相对的，更是相互决定的！
从今往后，单纯的空间与单纯的时间都注定会消散于阴影之中，唯有二者的集合体可以继续保存一个独立的客观现实。
——赫尔曼·闵可夫斯基（Hermann Minkowski）
