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宇宙從何而來，又向何處去？宇宙有開端嗎？如果有的話，在開端之前發生了什麼？時間的本質是什麼？它可以倒流嗎？它會有一個終結嗎？
亞里斯多德認為物體的自然狀態是靜止的，只有受到力或衝擊的推動時才運動. 這樣重的物體比輕的物體下落的更快 .
兩個鐵球同時落地實驗
然而我們大家都熟知的伽利略定律推翻了這個推論，那個著名的實驗是：兩個鐵球同時落地。兩個重量大小不一致的鐵球從高塔上丟下來，兩個鐵球的運動速度是一樣的。當然，一個鐵球比 一個羽毛球下落得更快些，那是因為受到空氣阻力的影響。如果是在月球上，那麼一根羽毛和一個鐵球也是同時落地的。事實也證明這一點！
根據牛頓的理論，當物體下落時，它一直受到它的重量的作用，其效應是使它恆定地加速。這表明力的真正效應總是改變物體的速度而不是僅僅使它運動。只要物體沒有受到外力，他就會以同樣的速度一直保持直線運動。這在1987年牛頓的《數學原理》一書中被明確提出來。被稱為牛頓第一定律。
牛頓第二定律指出，物體在被加速或改變其速度時，其改變率與所受的外力成比例.（如果力加倍，則速度也加倍）而物體的質量越大則加速度越小。就比如兩臺同樣的汽車，汽車越重，其加速度越小。而任何物體都相互吸引，其吸引力的大小與物體的質量的大小成正比。
因此，兩個不同質量的鐵球，其加速度的力與其所受的引力相互抵消。
牛頓還告訴我們，物體相互距離越遠，其引力越小。這個定律極其精確地預言了地球，月亮及其他行星的軌道。
牛頓的定律同時使我們意識到，並不存在絕對的靜止。
比如你坐在椅子上，一天沒有動，相對於地球來講你是靜止的，而相對與月亮而講，你又是在某個固定的速率下運動。
你坐公交車，車上的人看你是靜止的，而車下的人看到你在運動。而你看車下某一個靜止與地面的物體是運動的。
接下來有點燒腦：絕對靜止的標準意味著人們不能確定，在不同時間發生的兩個事件是否發生在空間的相同位置上。你在公交車上看到一個人在跳繩的孩子，對於他來講他跳起來落回在原地，而對你來講你看到的是5米遠以外的位置。
我們都相信絕對的時間和空間，因為我們可以丈量它，感受它。而牛頓的理論卻已證明了絕對空間的不存在它如同幽靈一般無法捕捉。
1676年，歐爾.克裡斯.秦森.羅默第一次發現了光以有限但是非常高的速度旅行的事實。大概以每秒140000英裡。它的發現在當時並沒有得到廣泛認可. 直到1865年，當英國物理學家，詹姆士.克拉克.麥克斯韋成功地用以描述電力和磁力的部分理論統一起來後才有了光傳播的正確理論：
在合併的磁場中可以存在波動的幹擾，光以波浪式的形式運動。如果這些波的波長為一米或更長一些，它們就是我們所謂的射電波，更短的波長為微波（幾釐米）或紅外線（長於萬分之一釐米），可見波的波長在一百萬分之四十到一百萬分之八十釐米之間。更短的波長被稱為紫外線，X射線和伽馬射線。
但是牛頓理論已經擺脫了絕對靜止的觀念。所以如果光以固定的速度旅行，人們就必須說出這固定的速度是相對與何物來測量的。因此有人提出，存在著無所不在的稱之為「以太」的物質。甚至在「真空的」空間中也是如此。正如聲波在空氣中旅行一樣，光波應當通過「以太」進行，他們的速度是相對於以太而言的。
那麼研究光的旅行和空間又會對時間產生什麼樣的影響呢？既然空間不是絕對存在的，那麼的時間呢？又是什麼在影響著時間？
這張圖顯示了一股噴流以接近光速的速度從黑洞中噴射出來。當物體接近光速時，時間的行為就會變得非常奇怪。
我們根本就不太理解時間這個概念。
每個人都會經歷時間——確切地說是每天都會經歷——但是我們對時間這個概念缺乏嚴格和全面的理解。不過我們也確實知道一些事情，尤其是當我們用狹義相對論和廣義相對論的視角來看待時間的時候。愛因斯坦的研究成果教會了我們很多東西：空間和時間是相互聯繫的，你永遠不能比光運動得更快，我們的宇宙有一個有限的年齡，不同的觀察者會經歷不同的時間長度。
所有這些發現都引出了一些有趣的問題。是時候進行一下綜述了。
宇宙多大了?
根據我們目前最有把握的估計，我們的宇宙已經有137.7億年的歷史。但當考慮上狹義相對論的時候，我們知道，每個人測量時間的方式都不同，這取決於他們的速度。而在地球上的我們，繞著太陽旋轉，太陽又繞著銀河系旋轉，銀河系又在星系間真空中穿梭，所以，在不同星系，不同恆星的不同行星上，對時間流逝的視角應該會非常不同。那也就是說，我們怎麼可能確定宇宙的「真實」年齡呢?
訣竅就在這裡。的確，根據狹義相對論，不同的觀察者有不同的時間尺度。但是我們的整個宇宙並不是完全由狹義相對論描述的，我們用來理解宇宙物質的工具是由狹義相對論的老大哥廣義相對論提供的。當我們從廣義相對論的角度來看宇宙的歷史時，我們就會發現宇宙有著一段歷史。
我們的宇宙隨著時間而膨脹，現在的宇宙比以前的宇宙要大，比將來的宇宙要小。特定的時間點和特定的宇宙大小之間有著直接的聯繫。這使我們能夠建造一個相當於宇宙時鐘的東西，一個已經滴答滴答走了130億年的時鐘。
是的，地球在宇宙中的運動也稍微影響了這個時鐘，但有了廣義相對論這個工具，我們可以去掉這些微小的影響，然後計算出「真實」宇宙的年齡，當然了，在宇宙其他地方的觀察者也完全可以這樣做(前提是假設他們也發展出了了廣義相對論，但這是他們的事情了)
光也會經歷時間嗎?
移動的時鐘會走得慢。你在空間中運動得越快，在時間中運動得就越慢，這是愛因斯坦狹義相對論最令人驚奇的結論之一，它也是將時空之間的獨特關係可視化的一種方法。這種「時間膨脹」效應在你日常生活中經常體驗的速度下是完全不明顯的，只有當你接近光速時，時間才會變得不穩定。
那麼，如果你的速度越來越接近光速的時候時間對於你來說會變慢的話，那麼光本身呢？光以宇宙的最高限速運動，難道光就不會經歷時間嗎?
有點這麼個意思，但也不完全是。我們對時間和空間之間關係的認識依賴於狹義相對論。雖然這個理論產生了各種各樣瘋狂的結果，但它其實基於一些非常簡單的想法，其中最重要的是物理定律普遍性的概念：如果一個現象對一個觀察者適用的話，從根本上說，這個現象也適用於所有觀察者。
而通過麥克斯韋方程，我們知道，在物理學中光速是恆定的。每個觀察者(不管他們的速度如何)都會測量到速度一樣的光速。
所以，如果我們想把狹義相對論的知識應用到光速運動中的話，我們會遇到一個小問題。為了問出「光是如何經歷時間的？」這個問題，你必須把自己置於一個場景中，在這個場景中你與一束光一起運動，這束光對你來說是靜止的。
但我們的物理定律不允許有這樣的事情發生，所以與一束光同行這樣的情景並不存在，而沒有這樣的場景，狹義相對論就會崩潰，沒有狹義相對論，你就無法測量空間和時間之間的關係。
所有這些扭曲的思想實驗最終得到的是什麼結果呢？並不是說光不會經歷時間，而是我們對時間的概念並不適用於光。
光甚至不知道時間為何物！
哪個雙胞胎才是對的？
現在有一對雙胞胎，哥哥坐著火箭以接近光速的速度進行太空旅行，弟弟則乖乖呆在家裡。在返回地球這個無聊的行星之前，進行太空旅行的哥哥繞著銀河系旋轉，玩的不亦樂乎，而弟弟則在地球上無聊地洗衣服。
根據哥哥的說法，這次太空旅行可能只花了幾周或幾個月的時間，算是一次長途旅行，不錯，但是長不到哪裡去。不過對弟弟來說，他卻忍受了數年，甚至是數十年的極度孤獨。
這個部分並不令人驚訝，移動的時鐘走得很慢，諸如此類的說法我們已經有所耳聞。根據弟弟的說法，哥哥以接近光速的速度移動，因此經歷的時間更慢。
但且慢，哥哥也可以說他才是靜止的，而整個宇宙，包括弟弟才是在一直運動的，這完全沒毛病，畢竟，相對論就是相對的，沒有人的觀點是特別的。所以根據哥哥的說法，弟弟應該不會老才對。
那麼到底是誰贏得了這場關於年齡的爭論?
孤獨、缺乏冒險精神、待在地球上弟弟贏了，因為他沒有「轉身」。只要哥哥保持在一個方向上運動，他們的視角就是完全對稱的，每個人都有自己獨特的視角，他們都可以說自己的視角是正確的。但一旦火箭減速、停止並掉頭，這種對稱性就會被打破，他們的視角就不再是對稱的了。火箭上的哥哥會看到可怕的現實在一眨眼間追上他：在地球上的弟弟會突然變得十分蒼老，而他們對此無能為力！
可以這樣簡單地理解，哥哥和弟弟處在兩個完全不同的時空系統，他們擁有各自的時間（本證時間），他們的本證時間無所謂對錯，他們也只需要對自己的本質時間負責，別人的時間與他們沒有關係。
但是，一旦哥哥乘坐的火箭減速，停止並掉頭，然後回到地球，哥哥和弟弟就處在同一個時空系統裡，擁有同樣的本證時間。而哥哥乘坐的火箭減速，停止並掉頭時會產生巨大的慣性力。
根據愛因斯坦廣義相對論的等效原理，慣性力與物體的引力是等價的。最簡單的例子，如果你身處一個完全封閉的電梯裡，然後閉上眼睛，電梯以9.8的加速度上升，你無法知道到底是站在電梯裡，還是站在地面上。兩者是等效的。
而巨大的慣性力會讓時間變慢，就像黑洞附近會讓時間變慢一樣（黑洞的引力巨大）！
當然，用愛因斯坦的狹義相對路也能分析出上面的結果，不過非常非常複雜，會有非常複雜的數學公式計算（之後會有相關分析計算，敬請持續關注）。而用廣義相對論分析就簡單很多！