
爱因斯坦相对论最不直观的结果之一是,没有绝对的空间或绝对的时间。 如果您问您在哪里和何时何地,您会回答。 但是,如果您和我分散距离很长,并且我问您,您认为我在何时何地,那么我们的答案不一定会一致。 事实证明,在相对论的一般理论中,除了您所处的位置之外,没有通用的方法来确定空间和时间(和距离)。 结果,我们可以用多种方法来定义此类事物,并且正是这个问题与读者的问题相关联:
我想看看您对保形时间和相关距离的解释-与通常的时间和距离相比,它是什么,何时以及如何使用它们。
使用普通语音中的“时间”和“距离”等概念,我们做出了很多假设,而这些假设我们很少考虑。

如果您认为您可以告诉我我在哪里,一天中的时间是早上10:05,而我距离您700米,那么您可能无法理解您对估算的信心是基于什么。 您假设我们的手表以相同的速度运行,它们来自我们约定时间价值的同一地点,并且当我们再次将这些手表放在一起时,它们也将彼此一致。 很简单,不是吗?
但这只有在满足两个重要条件的情况下才有可能:
1.与其他一切都没有动。 如果两个物体相对于彼此获得速度,则它们会经历不同的时间过程(以及距离感)。 由于时间的延长,以接近光速的速度移动的不稳定粒子的寿命似乎更长,而且国际空间站上的宇航员在地球上快速移动,其年龄与在地球上静止不动的人有些不同。
2.空间绝对平坦,永远不会发生。 广义相对论在宇宙中起作用,据此,物质和能量的存在意味着空间是弯曲的,并且时钟根据引力场中的浸入深度而以不同的速度运转。 每年帝国大厦顶部的时钟都比脚下的时钟滞后几微秒。

距离也受到相同的限制:空间的运动和弯曲使不同地方的观察者无法采用通用距离标准。 但是对于非常远的距离,其他东西开始起作用:宇宙尺度上宇宙空间结构的扩展。 我们不能再将星系之间的距离作为可以商定的标尺来衡量的东西了,因为星系之间的空间会随着时间而扩展。 当我们开始谈论例如宇宙中最遥远的星系时,这会导致问题。

当前距离的太空记录保持者位于红移11.1,这意味着在宇宙存在期间,距大爆炸有138亿年的光,它的光已到达134亿年,到达了我们。 但是这个星系离我们有多远? 您可以根据在路径上花费的时间来确定距离它有134亿光年-但这不是事实。 当这个星系发出到达我们的光时,离我们不超过二十亿光年。 由于宇宙的扩展,使用公认的测量标准,我们可以说现在距我们320亿光年。 通用距离标准很难在不断扩展的宇宙中定义,其中距离会随着时间变化。

因此,在回答读者的问题时,我们引入的概念之一就是不同距离类型的概念。 他问我们其中一个-
服务员距离 。 这是我最喜欢的概念之一:它表示宇宙中的距离由于哈勃展开而发生变化,因此从计算中排除了伸展。 模拟宇宙这样的恒星,星系,星团和线状结构的形成非常方便。 引力当然是有贡献的,但是宇宙一直在扩展。 了解了如何调整扩展距离后,我们可以看到宇宙的大型结构是如何演化的。 从视觉上观察这比观察宇宙的膨胀并试图在所有这些过程中辨别结构形成的过程要有趣得多。
由于空间和时间紧密地联系在一起,所以我们需要一个新的时间概念,它与我们发明的距离的新概念相对应。 保形时间将是陪伴距离的临时伙伴。 如果我们能够神奇地立即冻结宇宙在所有地方的整个扩展,那么保形时间就相当于一束光线从某个地方到您所花费的时间。
对于宇宙中最遥远的星系,保形时间将为320亿年。 对于与大爆炸的感知距离,这将是460亿年。 尽管有这样的事实,从大爆炸到第一个星系的发光已经过去了4亿年。 在早期,宇宙的扩张是如此之快-直到今天仍然可以感觉到-适形时间的差140亿年相当于“正确”时间(我们简称为“时间”)相差4亿年。

如果我们谈论发生在地球上的事件,在该事件中,没有任何事物以接近光速的速度运动,并且在引力场中变化不大,那么“距离”和“时间”的不同类型将会重合。 但是,如果我们以宇宙尺度讨论不断扩展的宇宙,那么正确的距离和正确的时间可能不如伴随的距离和共形时间有用和有趣。 下次您看到宇宙的模拟并且发现宇宙看起来没有膨胀时,请记住,模拟是使用关联的距离进行的,尽管它可能使用正确的时间。
而且,当您听到有关距我们不到140亿光年的非常远的物体的信息时,请记住,我们很可能在谈论伴随的距离。 根据我们一贯正确的标尺,此距离可能更大!