#相对论#
如果你对物理学，或者是其它的自然科学，了解得越多，你越会觉得我们的宇宙是被设计出来的，它不是一个随机的产物，它更像是一个复杂的微分方程，可能有很多解，但是似乎上帝选择了其中一个最优解。这个最优解非常精确，控制了我们人类生命与生活的方方面面，这样既有好处，也有坏处。好处是，我们的一切都是有规律的，不是混乱无序的，只要我们遵循这样的规律，就会得到确定的结果，坏处是，我们也会被这样的规律限制在一个牢笼里，难以突破。
今天我们要说的，是在爱因斯坦的相对论里，我们就能看出来上帝给了我们那些约束？
1、速度的限制
我们之前讨论过牛顿力学中的伽利略变换，具体的可以参见狭义相对论之洛伦兹变换（二），先说说伽利略变换
在伽利略变换中，速度实际上是没有限制的。按照牛顿的第二定律
，如果一个物体的质量
一定，而作用在物体上的力
没有什么限制，多大的力都是可以的。我们可以令
，也就是让力
趋于无穷大，那么加速度
也会趋于无穷，当然速度
也是趋于无穷的。如果速度趋于无穷，那么能量也是趋于无穷，如果能量趋于无穷，那么很显然，宇宙也是趋于无穷的，这与牛顿时期的宇宙观类似，宇宙是无穷无尽的。
但是，最新的宇宙理论告诉我们，虽然宇宙在迅速膨胀，但是宇宙是有限的，不是无限的，那么这就意味着宇宙的空间是有限的，速度也是有限的，这与牛顿力学就产生了矛盾，牛顿力学对速度没有提出任何的制约。
但是在相对论里，爱因斯坦对速度做出了限制，认为宇宙中的速度最大就是光速
，也就是每秒30万公里的速度，这就是我们的极限速度，无论如何也超越不了。
在牛顿力学中的伽利略变换，由于对速度没有限制，其实是很容易超光速的。
太空电梯比如太空电梯的速度是
，也就是光速的
，宇航员在太空电梯里发射一个高速运动的粒子，粒子相对于太空电梯的速度为
，那么根据伽利略变换的速度变换式
,很明显超光速了。
但是在相对论里，速度被限制，必须小于光速c，就上面的太空电梯来说，我们可以做如下的计算。这里还是要把洛伦兹速度变换式先拿出来了:
在这里，
是太空电梯中粒子相对于地球的速度，
则是太空电梯相对于地球的速度，
则是粒子相对于太空电梯的速度.
代入上面的洛伦兹速度变换式
很明显，这里
，不像在伽利略变换中出现超光速的结论。
所以在相对论里，无论速度如何变换，在那个参照系里进行向前、向后的运动，且无论参照系的速度如何，我们都会得出同样的结论，就是速度不会超光速！
洛伦兹变换下，光速真的不变了！
无论如何，我们的速度是有极限的，就是光速c，永远无法超越，准确些说，至少在我们这个宇宙中，是无法超越的。
2、时间的限制
我们知道，在相对论里，大家的时间都不一样，每个人都有每个人的时间，如果你在一个运动的参照系中，那么你的时间就流逝得慢，如果静止不动，那么时间就流逝得快。相对论的时间膨胀公式是：
这里的
是洛伦兹因子，是一个永远大于1的数值，假如宇宙飞船相对于地球的速度
，那么
所以可以把
看作时间膨胀的系数，如果有两个孪生兄弟宇航员，一个是弟弟在地球，一个是哥哥坐飞船旅行，那么弟弟每天流逝的时间就是
，哥哥在宇宙飞船上流逝的时间就是
，很明显，如果弟弟的
，那么哥哥的
弟弟的时间流逝快，哥哥的时间流逝慢，当兄弟二人再见面的时候，哥哥会更年轻，而弟弟会更老。
而且，这种时间流逝变慢是一种时空效应，无论是什么钟表，机械的，石英的，或者光子的，包括人的新陈代谢，都会变慢。其更为本质的原因是时间与空间是一体的，哥哥的宇宙飞船通过太空飞行将一部分时间转换成空间的拓展，而弟弟在地球上空间变化为0，空间没有拓展，就会导致时间流逝加快。
哥哥用空间换时间可以看出，
当
的时候，
，似乎时间膨胀公式要崩溃了，其实还好，因为宇宙中只有光子的速度等于c，其它物质都没有这个速度，而光子自己的固有时间当且仅当
，那么公式就不会崩溃，
。
会趋于一个有限数值，而这个具体的有限数值是什么？没有具体的数值，可能是任意的数值，这其实这就是我们现在的情况，光本身的时间并不流逝
，而其它事物的时间
则可能是任意数值。
再考虑一个极限情况，如果
，那就意味着哥哥和弟弟一样待在地球上不动，也不坐飞船出去旅行，那么
，
，两个人的时间流逝的速度一致，他们看上去一样老去。
在宇宙法则中，这个神奇的
因子也被限制了，它不能为负数，也不能小于1，如果
为负数，比如
，那么
或者
，这就意味着时间会倒流，要么是哥哥在飞船上变成一个小孩，或者弟弟在地球上变成一个小孩，显然这是不被允许的，这违反了宇宙法则，时间是不能倒流的，只能往前走。
还有一种情况，如果
，比如
，那么
这样就会出现虚时间
，用我们现在的理解来看，虚时间并不存在，没有物理意义。总结起来就是，我们的时间就像一个弹簧一样，可以被来回拉伸，可长可短，也可以等于0，但是不能为负，时间不能倒流，更不能为虚，我们的时间必须是向前流逝的正实时间。
3、空间的限制
我们的宇宙不是无穷无尽的，是有限度的，宇宙从最初的一点开始快速膨胀到现在为止已经有亿年了，这样的膨胀并没有停止，虽然我们无法到达宇宙的尽头，但是有一点是很明显的，那就是宇宙是有限的，不是无限的，宇宙的尺度至少要大于亿光年。
宇宙的尺度=宇宙的年龄（亿光年）+宇宙空间的膨胀
宇宙空间的膨胀速度极快，要远远大于宇宙刚诞生时发出的光的行进距离，总体来说宇宙的尺度已经超过了数万亿光年，远远大于亿光年，可见空间膨胀的速度有多快，而我们可观测的宇宙大约亿光年，只是宇宙尺度的一小部分。
虽然宇宙的尺度极大，但是依然是有限度的，只不过这个尺度太大，即便是光速c，与之相比也是小巫见大巫，更不要说人类的可实现速度了。
宇宙的起源总结
我们身处其中的宇宙有诸多的限制，我们的速度被限制，时间被限制，空间也被限制，物理定律就像铁律一样，把我们限制得死死的，无法冲破。而这些像牢笼一样的物理定律精确无比，而且无法改写，很明显，这是被设计出来的，并不是无缘无故自然而然出现的。