时间的本质是什么？卫星上的时间会变快，为何不是钟表变快了？

爱因斯坦的相对论告诉我们，时间和空间都是相对的，非常有弹性，速度和引力都会影响时间的流逝。

具体来讲，根据狭义相对论，速度越快时间就越慢。而根据广义相对论，引力越强就越慢。

天上的卫星速度很快，卫星上的时间就会比地面时间更慢。同时，卫星受到的地球引力更小，那么卫星上的时间就比地球时间更快。

综合速度和引力的共同影响，结果是卫星上的时间要比地面时间更快，每天大约要快38微秒，一微秒等于百万分之一一秒，非常短的时间。

不过由于我们对导航系统的精确度要求非常高，38微秒的差异虽然看起来不值一提，但长时间累积下来误差就会很大的，如果不及时校正让卫星时间和地面时间保持一致，导航系统很快就会彻底失效。

那么，时间为什么会受到速度和引力的影响呢？从相对论本身来讲，因为“光速不变原理”，在不同的参照系下光速是绝对不变的，所以时间和空间必须做出相应改变，才能保证光速的绝对性。

但我们还可以从更深层次去分析，换一种思维方式来理解时间和空间的本质。

时间和空间是一体的，不可分割的，简称“时空”。时间和空间离不开物质以及物质的运动，也就是说，没有物质的时空是不存在的。而时空又是物质存在的基础。

同时，运动变化是世界的基本特征，而时间又是描述物质运动变化的物理量。

从这点上来讲，时间更像是意识的范畴，不过这里的意识并不是哲学上的概念，从广义上来讲，时间这个“意识范畴”仍旧是客观存在的，也属于广义上的物质。由于时间和空间是有机的整体，所以空间也属于物质范畴。

以前我们认为空间就是空间，时间就是时间，两者不应该有什么关系。不过闵可夫斯基认为时间和空间是一体的，时间其实就是一维的空间。

同时，爱因斯坦认为空间中充满了各种场，空间也是实实在在的物质，空间并不能脱离物质单独存在。上面说了，时间其实就是一维空间，只不过是抽象的一维空间。

那么如何证明时间真的存在呢？

很简单，只需要在地面和天上的卫星上分别放置非常精确的原子钟，如果两个原子钟显示的时间一样的话，就表明时间不存在，否则时间就是存在的。

但是这种方式并不能让所有人信服，因为可能是原子钟本身出现了问题，或者说速度引力本身让钟表变慢而不是时空本身变慢了。

不过科学家有的是办法来避免上述问题的出现。比如说在同一参照系里放置不同类型的钟表，比如说电子表，原子钟等，这样就能排除故障引发的时间变慢或变快。

如果同一参照系里的所有钟表时间显示都一样，而不同参照系下的钟表读数不一样，那么就能证明速度的确让时间变慢了，而不是钟表自身的问题。

著名的“双生子佯谬”很难在现实中进行验证，因为我们很难做到让一个人乘坐亚光速飞船离开地球，从而验证时间膨胀效应，也就是钟慢效应。况且飞船的速度必须尽可能接近光速，时间膨胀才会比较明显。目前的人类科技很难达到亚光速。

但是科学家可以仿照“双生子佯谬”来做实验，用类型不同的非常精确的钟表，比如说激光冷原子钟，安装在卫星上做多次实验，结果表明卫星上的钟表时间与地球时间确实存在差异，与计算结果非常吻合。

如果时间膨胀在宏观世界还不是很明显的话，那么到了微观世界，时间膨胀效应几乎到处存在。

比如说在大型粒子对撞机中让不同的微观粒子以亚光速对撞，科学家在分析碰撞产生的各种亚原子粒子时，就必须考虑到钟慢效应和尺缩效应，只有这样才能更精确地获得微观粒子的能量，质量，速度等各项参数。这些都表明了时间确实是存在的，表明爱因斯坦的相对论是正确的。

不过在爱因斯坦刚刚提出相对论的时候，很多物理学界大佬根本不相信，这也很正常，毕竟牛顿力学体系下的绝对时空观已经统治了物理学界几百年时间了，爱因斯坦的狭义相对论彻底颠覆了牛顿的绝对时空观，确实很难让人接受。

这也是为什么物理学家洛伦兹一直都不相信狭义相对论中的时间膨胀和尺缩效应。虽然洛伦兹变换公式是狭义相对论中的主要数学工具，洛伦兹本人与狭义相对论曾经近在咫尺，但他始终认为尺缩效应并不是时空的相对性，而是实实在在的物理变化，这表明洛伦兹始终不愿意抛弃绝对时空观，也让他与狭义相对论失之交臂！

实际上，不仅仅是洛伦兹，还有庞加莱等人，距离捅破狭义相对论只差一层窗户纸，但他们始终坚守牛顿的绝对时空观，不然提出狭义相对论的就不是爱因斯坦了，而是洛伦兹或者庞加莱等人了！