导读：如果光速是无限的，我们将失去时间概念！

有人问宇宙为什么要限制光速，限制光速背后的玄机是什么？

宇宙为什么要限制光速？

“宇宙限制光速”的说法并不严谨，宇宙并没有真的限制光速。根据现代科学理论，如果光速是无限的，任何微观粒子都不可能形成，世界上将没有时间概念，宇宙万物也不能形成，包括恒星，行星，一切的一切都不会存在。

说白了，如果光速是无限的，宇宙将变得非常虚无缥缈，将失去时间概念！

所以对于我们目前的宇宙来讲，光速必须是有限的，既然是有限的，我们只需要测量光速就可以了。

测量的结果就是30万公里每秒（大约）。有人可能这样质疑：为何是30万公里每秒，不是60万公里每秒呢？

这种质疑方式其实是没有意义的。首先长度和时间单位都是人为定义的，理论上确实可以是60万公里每秒，只不过这样的话长度和时间单位就会发生变化。还有一点，如果是60万公里每秒，你又会问为何不是90万公里每秒？

光速是我们所在四维时空的基本特性，它本身并非指光的速度，而是信息能量传播的速度，是四维结构的固有属性。或许真的存在高维度空间，那里的最低速度就是光速！

如果光速是无限的，我们将失去时间概念！

那么光速为什么是光速？光速又和时间有什么关系？今天一一来探讨。先说光速为什么是光速？

在第四十四章中，明确说过这样一句话，光速的本质：光速【真空】是一种时空束缚态，光速为定值是时空使然。也就是时空告诉物质如何运动，这种运动就包含了以多大速度运动。光是物质，自然就遵从时空规律。也就是光速的多少与时空性质有直接关系。

更具体的的来说是真空磁导率和真空介电常数，引力场共同决定了光的速度。各位这就是引出了我们要介绍的两个概念了。

先说说磁导率和真空磁导率。磁导率是表征磁介质磁性的物理量。表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力。其公式μ=B/H ，其中H是磁场强度、B是磁感应强度，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。通常使用的是磁介质的相对磁导率ur ，其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比，即 ur=μ/μ0 。相对磁导率ur与磁化率χ的关系是：ur =1+ xm。磁导率μ，相对磁导率ur 和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

而真空磁导率自然是限定了真空条件下的磁导率。真空磁导率是一个常数，也可以定义为一个基础的不变量，是真空中麦克斯韦方程组中出现的常数之一。在经典力学中，自由空间是电磁理论中的一个概念，对应理论上完美的真空，有时称为“自由空间真空”或“经典真空”。

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常用符号μ0表示，由公式F=μ0I2h/2πa定义，此式是真空中两根通过电流相等的无限长平行细导线之间相互作用力的公式，式中I是导线中的电流强度，a是平行导线的间距，F是长度为h的导线所受到的力，而称μ0为真空磁导率，其值为μ0=4π×10-7牛顿/安培2，或者μ0=4π×10-7特斯拉·米/安培，或者μ0 = 4π×10-7 亨利/米。在高斯单位制（CGS）中，真空磁导率为无量纲的数，其值为1。

真空磁导率μ0和真空电容率

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以及光速 c的关系为：

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无限长载流直导线外距离导线r处：

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。

其中，

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为真空磁导率。r为该点到直导线距离。

我们先不分析，先接续介绍关于真空介电常数的概念。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中的电场减小与原外加电场（真空中）的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant)，又称诱电率，与频率相关。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常，相对介电常数大于3.6的物质为极性物质；相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质；相对介电常数小于2.8为非极性物质。

而这里所说的极性，是与电荷分布有关的。在化学中，极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性;如果均匀，则称为非极性。物理上通常认为极性是物体在相反部位或方向表现出相反的固有性质或力量。物质的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子的极性相关。

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介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值较大，10℃时为 83.83。

所以介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。

介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小。而真空介电常数又称为真空电容率，或称电常数，是一个常见的电磁学物理常数，符号为ε0。这个已经在上面提到了。在国际单位制里，真空介电常量的数值为：ε0=8. 854187817×10F/ m（近似值）。

真空介电常量是物理量在度量时引进的常数( 主要是库仑定律中对电荷量的度量) ，根据麦克斯韦方程组，可推知真空介电常数与其它物理常数的关系：

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。其中，c是光波传播于真空的光速，u0是真空磁导率。上式可作为真空介电常数的定义式。

说到这里，我给大家说一点，你不要看到上面好多公式，就头疼了，其实对于科普来说，我们要找的是概念之间的关系。但作为研究而言，就要推导和谨慎。我说过我也不是专业科班出身的，所以我尽量按我的理解，通俗的给大家讲。文章中出现的公式，也不是我自己推导，是在百度或者其他资料上找来的，为的是让大家理解这些关系式中的概念是有联系的。

我先通俗来讲讲我的思路，为什么光速和真空磁导率和真空介电常数有关。光是电磁波，这是大家公认的。而真空磁导率和介电常数又与电磁性质以及电荷有关，那么怎么能和光速没有关系呢。

我们现在所定义的光速测量值是在真空条件下得到的，所以磁导率和介电常数也必须具有真空条件，才有一致性和可讨论性。

最初提到光是电磁波的人是麦克斯韦。他在总结从库伦定律到安培、高斯、法拉第等人有关电磁学说的全部成就，在此基础上加以了推广和发展，得出了以自己名字命名的方程组，即麦克斯韦方程组，其主要包括四个方程式，然后再补充三个描述介质的方程式，总共7个方程式。通过解这个方程组的特定解，可以得出电磁波在某种介质下的传播速度。人们发现电磁波在真空的传播速度恰好和真空的光速吻合，后来才确定光就是电磁波。

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根据公式：

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所得出的光速值为2.9979×108 m*s，和光速的实测值非常接近，在1983年国际计量大会决定采用的真空中光速值为2.99792458×10^8 m*s。c为光速；为真空的介电常数=8.85418782×10^(-10) F/m；u0为真空的磁导率=4π×10^(-7) N/A^2。所以，这种数学表示方式是根据麦克斯韦电磁方程组推导出来的。

而光速在真空中是一个定值，真空磁导率和真空介电常数也是定值。它们都具有一定的“恒定性”，这是光速不变原理的一个原因。而真空磁导率和真空介电常数是与时空背景有关的，所以综合去考量，可以大胆得出光速为什么是光速，光速为什么不能超越。

原因就是光速是时空使然，光速恒定有时空背景限制。而光速不能超越，可以认为光速是一种时空束缚态。物体的能量不可能撼动整个时空，所以物体的速度就不能超越光速。

所以我在第四十四章中关于光的本质的时候写道：光速【真空】是一种时空束缚态，光速为定值是时空使然。也就是时空告诉物质如何运动，这种运动就包含了以多大速度运动。光是物质，自然就遵从时空规律。

这句话是这样理解的，不知道你在看前面第四十四章的时候，是如何理解的。因此你就可以大胆得出结论，如果宇宙性质和环境发生变化，那么光速值自然会波动。所以光速值增加或者减少，不能证明爱因斯坦光速不变理论是错误的。

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我在那一章里给了一个理解的案例。大家再看看吧。我们知道河槽宽的地方，河流流速缓慢；而河槽窄的地方，河流流速较快。等量的河水，我让河槽窄的地方，比原来窄上100万亿分之1米，那么窄的地方河流的流速有变化吗？理论上有变化，可是实际呢？实际是没有变化的，因为这样微小的变化，至少人类是无法测量出来的。

而光速有测量值，也有定义值。但我们都知道，它不是绝对定值，小数点后面有多少数字我们不清楚。这是可以解释为宇宙背景的“弹性”。你会发现很有物理常数，都不是绝对定值，那这就不是偶然。我有一章内容，专门列出了很多个常数，相信大家看到了，很多人可能会认为我是为了凑字数，而增加的这一章。其实还不是，对于这一章，我思虑了很久。我把这些数字都列了一个表了，试着找关系，看看能否找到一些共性，结果没有找到。当然我的算法就很简单，这是能力的限制。如果你看到了，你有新的方法，或许可以算出宇宙这种“弹性系数。”

还有一个思维，我给大家点一下。因为在我们否定了以太之后，就没有人在思考光或者引力传播需不需要介质的问题。各位，应该这样思考。否定以太没有问题，是人类的进步，也有实验支撑。

光波也不能理解为声波。声波是振动的空气引起的，而光波不是。光波，电磁波是由磁场激发的。我们现在所说的，光不需要任何介质可以传播，这句话其实是不可想象的。

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我写这本书，就是为了告诉大家。我们创立一个理论的时候，先去想这个理论，这句话能不能想象是很重要的。光不需要任何介质可以传播。事实上是你不能想象世界上，没有任何介质。世界上什么都没有这个状态，你其实是想象不出来的。世界上什么都没有的话，也就是没有世界。这个逻辑没有错吧。

就好像我这样说，没有玻璃的话，光不可能在玻璃中传播。更何况没有绝对的真空。所以光一定在介质中传播的，在不同的介质中传播速度不同。在真空中恒定。在介质中传播和需要借助介质传播是两个概念，继续往下看。

宇宙中充斥着各种场，所以可以认为光传播的介质是“场”。同样引力的传播不需要介质，但引力必须穿透这些宇宙的“场”来把一个个带有质量的物体连接起来。这样去想，可以想象，也丝毫不破坏现在理论的框架。只是在表述上，需要修改。

按照我们现在的教课书，甚至可以这样理解。电磁波是电磁场的激发。它的磁力线延伸在理论上是无穷远的。这是我们学过的，也就是可以从某种程度上说，场的延伸也是无穷远的。所以电磁波以各种电磁场为介质进行传播。大家可以看看现在教科书中关于电磁波的定义，就好理解了。电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。所以可以说电磁波以自身为介质在进行传播。引力，引力波同样也是，可以通过引力场传播。因为没有任何物质的传播是不可想象的。这和世界存在的方式是矛盾是两个概念。任何物质都没有，是世界不存在。世界存在的方式是矛盾的，是说我们关于世界的解释，一定有不能自洽的地方。就像哥德尔不完备定理所揭示的那样。

以自身为介质进行传播，顶多是有矛盾的一面。但是是可以想象的，也有理论基础。现代物理学是以西方人的思维进行建立的，他们这种“排除法”的思维是很好的，但不是任何时候都是很好的。

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这是我要给大家点出来的一个点。你在科研的时候，你怎么想真的很重要的。尤其是当一个理论和实验，你进行了很长时间了，就要想一下，我是不是该换一个路走走，看看能不能走的通。

关于这一章其实写到这里就结束了。但我在百科上，看到一个真空介电常数与真空背景周期的关系的推理。我个人浏览了一遍，觉得不错。这也是大家理解真空介电常数与真空背景有关的佐证。数学能力强的，可以看看下文。

百科摘录：值得一提的是，t =8.81 ×10秒在数值上刚好近似等于真空介电常数ε0，这两个量之间有什么关系呢? 为了说明这个问题，这里假定真空中有二个带有相同电量( 电量为e) 的点电荷相互作用，相互作用势能为：

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。如果单个电荷以周期 t 做圆周运动，则电流强度为 I = e/t. 根据实验结果，电阻的表达式可写为：

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。其中 ρ 为电阻率，l 为介质的长度，s 为介质的横截面积，电流的方向垂直于横截面。对两个点电荷来说，虽然它们“静止”，但它们受“真空背景温度”的影响，也在做轻微的热运动，这个运动可看成是简谐运动，运动方向在两个点电荷之间，周期为( 即前面的所说的“真空背景周期”)。运动电荷对应的电流可认为就是位移电流，这种运动使两个电荷间的电场也发生了周期性的变化，变化的周期也为t。由于位移电流的本质就是变化的电场，则 e/t 在数值上可表示电流的空间分布，电流方向垂直于以 r 为半径的球面，式中的横截面积为s =4πr2。

由于系统处在真空之中，电阻率很大(相对于导体来说) ，但电子的运动是自由的，两个点电荷间的电阻为

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。

一个电荷相对一另一个电荷的电势

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，相对应的电势能为

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。比较势能表达式可知 ε0= t / p，表明真空介电常数ε0与真空背景周期成正比。如果假定电阻率 ρ =1，真空背景周期与真空介电常数在数值上完全相等。可得：

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。

上式说明真空背景温度与真空介电常数成反比，这个结果也显示现实真空环境与宇宙背景有直接关系。虽然用 e/t 来表示位移电流的空间分布并不严格，但是足以说明真空介电常数的测量值与宇宙背景温度有很大程度的关联。

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通过上面这个推理，大家可以看出，如果这个推理靠谱，因为作者也说了用 e/t 来表示位移电流的空间分布并不严格。如果靠谱的话，那么根据现在的天文理论宇宙大爆炸之后，宇宙空间背景温度一定是在下降的，那么真空介电常数成反比，就是上升的。有一点也很巧，不知道大家注意到没有。光是电磁波，电磁波是同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。而介电常数和磁导率分别对征着电场和磁场。所以又一点也不巧。

各位，好好思考一下。再给大家留一个问题。因为涉及到频率，和周期，只是没有点出来，那么就会涉及到时间和同时性概念。而这两个概念，在物理中是至关重要的，却又没有弄清楚。大家认为怎么样，其实这两个问题，我也思考了很多，在第四十四章上，就有描述和解释了。大家应该注意到了。

今天的分享内容，就到这里。有时候读这些东西，可能对你生活没有任何改变。但人活着，就是为了知道和体验更多。走的更远，才能看的更远。有些无用的东西，不是无用的，只是我们没有用它。祝你学习愉快，生活愉快。

此章节为最新补增收录。

如果光速是无限的，我们将失去时间概念！

摘自独立学者，科普作家灵遁者物理书籍《变化》

再来说说时间的概念

再论时间存在的必要性和合理性

——灵遁者

定义自己是一件很难的事情，定义时间更是一件很难的事情。人只要存在，人就是永恒的主题。和人一样，时间也是永恒的主题。毕竟人生活在时间中。希望我这样说，没有逻辑和事实上的错误。

但要保证这一点又很难了，在写之前我其实并不明确自己能想到什么。能给你带来什么，写作的人是虚荣的，也许还是自私的。我在内心首先是想告诉自己一些事情，一些答案。感谢全国书友的热读，我希望我的这些想法能给你带来些许启发。我知道无论是《变化》还是《见微知著》都一定不是最好的科普书籍，你们将来能看到更严谨，更完整，更好的作品。

甚至我在思考，也许我一生中最有意思的想法，就在这三本科普书籍中。而不在我的诗歌，散文或者小说中。因为文学作品中，总带有浓重的个人偏见在诉说世界。但我知道，好的文学家也必须是这样的，否则你的作品就没有你的性格。

时间，时间，时间！我叫三声你敢答应吗？显然我的周围是宁静，但我知道，时间已经在大声的答应我了。

看过此书前面章节的书友，已经知道了，我对于时间的态度了。我承认时间存在，也认为时间有存在的必然性和合理性。

我根据自己的理解，还给出一个定义：时间是物质在引力场中的位置以及运动速度的应变度量过程；它是物质存在的客观形式。

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在具体讲这章内容前，我问你们一个问题，你们凭什么来相信或者不相信一个东西？其实答案很简单，无论你是什么身份，什么学历，有什么经验……如果你不相信一件事或一个东西，你就证明他不存在。你相信时间存在，就证明它存在；你相信时间不存在，就证明它不存在。而我认为历史已经证明了时间是存在的。

不过我们不得不承认，这个世界的存在，有它自己的矛盾。你相信命运存在吗？你相信缘分存在吗？你相信时间存在的吗？都是带着问号的问题，却长的不一样。相信时间和相信命运是不同的概念。

但你要记住这一点，人生不能通过单件事来选择相信命运。否则你出生，你的父母是谁一定是注定的。这是命运，你可以用“因为”和“所以”来解释。所以从这个点出发，你就会明白，“概率”其实无处不在，所以有人相信，有人不相信。不能说哪个好，我只希望你选择的那个最好。量子力学的种种奇异，不可能是没有原因的奇异，所以我站在爱因斯坦的旁边。

接下来，再一次说说为什么，我选择相信时间存在。建议可以先阅读本书第三十五章《时间的本质说明》，以及第四十五章《关于时间的度量和方向的说明》。而本章则是用更通俗的语言来阐述前面的观点。

如果光速是无限的，我们将失去时间概念！

时间之所以存在，我认为有以下几点原因。

1、时间是物理学中的七个基本物理量(长度m，时间s，质量kg，热力学温度K(开)，电流单位A（安），光强度cd(坎德拉)，物质的量mol(摩尔)）之一，符号为t。这是第一个有力的证据！

为什么这么说呢？整个物理大厦，你见过的任何一个物理公式，都可以由这七个基本物理量推导而得。包括你现在看到的爱氏场方程，杨米尔斯方程等，不管它公式怎么复杂，看起来好像天书一样，但事实就是这公式一定可以借由这7个基本物理量推导。

学术语叫量纲。这个我也介绍过。这里在简单提一下。量纲也叫因次，是指物理量固有的、可度量的物理属性。一个物理量是由自身的物理属性（量纲）和为度量物理属性而规定的量度单位两个因素构成的。

量纲分为基本量纲和导出量纲。国际单位制（SI）规定了七个基本物理量，相对应的是七个基本量纲；其他任何物理量的量纲均可以通过这些基本量纲导出，称为导出量纲。导出量纲与七个基本量纲一定满足对数线性组合关系。

而且你会发现，7个基本物理量，都是标量。就是说只有大小，没有方向。但部分有正负之分，比如电有正负。

简单的标量组合，构成宇宙物理的大厦。这种数学情况，给了我们一个什么指示呢？我的答案，标量预示了一种广域的指向，所有的标量都有“广域”的指向。不封闭，开放包容。在万物没有运动之前，是没有方向的。有了运动，才能说有了方向。

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时间就包含在这7个基本物理量之中，倘若时间都是不存在的，那么物理大厦谈何坚实牢固？就是说整个物理体系，完全是虚的。其实你仔细看看除了时间这个基本量，再思考其他的，比如长度，千克。

我们清楚的知道，长度是存在的，重量是存在的，因为我们实实在在感受到了。你去看看一米是如何定义的，你去看了之后，你应该有这样的意识。那就是这些基本量是客观存在的，但如何定义它却有主观性。

倘若有一个外星人，他来到地球上。它们的物理大厦，可是也有这7个物理量，但是不是跟我们的定义是一样的，就不知道了。很大程度上，有不一样的可能。比如他们可能以500克作为质量的单位。这并不影响他们建立物理体系。

再或者他们以我们的半秒时间作为了时间的单位。起了一个名字叫“斗”，用符号O表示。这有问题吗？肯定是可以的。大多数人不相信时间存在的原因，我其实也说过，主要是时间这个东西，看不见摸不着。而且还感觉和意识的关系很大。有时候觉得时间快，有时候觉得时间慢。这是人的问题，不是时间的问题。一块石头，它有对时间快慢感觉吗？显然它没有这个意识。

整个物理大厦，不可或缺的一根柱子，就是时间！而且由此建立起来的物理体系，创造了人类现在的文明，它经历了实实在在的实验考验。所以它有存在的必然性和合理性。

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2、第二个观点就是根据爱因斯坦相对论得出的。爱因斯坦是一个划时代的人物，主要就是他重新构建了人类对于宇宙，对于时间，对于运动的认识。时间，空间，物质不再是单独存在的，而且作为一个整体相互联系而存在的，是不可分割的。

所以时间的定义，应该具有相对论性，相对时空性。根据他的理论时间和质量以及运动速度有关，所以时间的定义应该也具有相对论性。所以我大胆给了给了一个定义。就是上面写的：时间是物质在引力场中的位置以及运动速度的应变度量过程；它是物质存在的客观形式。

而且他的理论，现在已经在运用了。尺缩钟慢的词语，大家都听过了。也经得住实验验证了，所以没有理由不相信。有人说，爱因斯坦不承认时间存在，我不相信他认为时间是幻觉。虽然他没有明确给出一个定义，但他一定赞同时间是存在的。没有时间的时空理论，还叫时空理论吗？那只能是静态的宇宙理论，就是牛顿体系了。

3、绝大多数人有一个疑惑，手表记录的时间是时间吗？钟摆走过的路径，能代表时间吗？各位，如果现在让你考虑，你怎么回答我。多思考一分钟，也许你就有答案了。

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相信我，钟表和手表所走过的痕迹，可以代表时间。甚至一切物体走过的痕迹，都可以代表时间，准确的来说是代表时间过程。你去看看我关于时间的定义，认为时间是一种应变度量，再精准一点是时空应变度量。单单从这个时间的定义，我们就清楚了，时间是没有方向的。

我去年读过一些佛学的东西，佛说：“过去心不可得，未来心不可得。”还说：“刹那即永恒。”读了这些句子，我心里就知道，这些讲佛法的人，还确确实实是思考了很多，否则难得这些句子。毕竟他们没有现代物理学这些知识做铺垫。

从时间的定义来看，时间是一种度量，就重在强调及时性。过去就过去了，而未来还只是一个概念。明天的时间，现在的我们无法享用。我只能享用和度量现在的时间。所以“现在心”是可得的。过去和未来从时间的本质上看，是不可得的。至于“刹那即永恒”，我也喜欢拿过来用。刹那就是一瞬间，可以理解为物体对于当下时间的度量，而这种度量是不生不灭的，始终存在的，且有永恒的连续性。累积起来，就是时间过程了。

人类的神奇之处就在于，我们好像还拥有过去，因为过去在脑海中。我们很清楚当时发生的事情。但记住，这不是根本的。因为有些失忆的人，并不记得过去。因为过去，是不可能再现的。

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科学的讲，人是回不到过去，也穿越不了未来。但物体因为其存在的状态，比如速度，质量等的不同，其时间就有相对性。就是说这种应变度量可以有“快慢”区分。这是一种相对论效应。

熵增不能代表时间的方向，这个我在第四十五章中有详细论述，这里不论述了。

回答第一个提问，那么为什么我们现在用手表，钟表记录时间，可靠吗？是可靠的。时间算不上是一种变化，但它和任何物体的变化是一体的，是作为变化的度量而存在的属性。理论上而言，任何物体和东西，都时刻有变化。那么理论上，任何物体都可以作为“时钟。”比如一炷香，一块石头，一只鸡都可以。

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但人类是聪明的，他们总能在众多的选择中，找到一个最适合的。你可以把它理解为“一般等价物。”就好像我们用什么作为“钱”，是用金子和银子了作为“钱”而存在的。

钟表以其独特而稳定的刻度，以走过的痕迹，作为变化，也是一种度量的体现，所以作为表示时间的工具，是可以的，是可靠的。

写到这里，就该结尾了。为什么补增这一章，实在是因为时间这个概念太折磨人了，我希望自己的思考，能带给大家启发。

最后说一句什么呢？我好想回到时间的起点和时间的尽头，去看看世界，去看看你们是什么样子。可我经常思考，才发现这样想，幼稚的就像个孩子，可爱的很。但对于我这样一个大人而言，就有点傻，傻就傻吧。谁又是聪明的呢？让时间去验证吧。

如果光速是无限的，我们将失去时间概念！

摘自独立学者，科普作家灵遁者书籍《变化》第五十七章。【最新收录】