“这里的一个小时相当于地球上的7年。”发生在电影《星际穿越》中假设的米勒行星上，在那的一小时，相当于地球上过了7年，时间膨胀比达到了8700多倍……这情节看似科幻，却有着一个十分硬核的科学理论作为支撑，那就是广义相对论。
　　不过，广义相对论是什么，这个听起来神秘莫测、使得爱因斯坦家喻户晓的物理学理论，又跟我们所知的“天上一天，地上一年”有什么关系呢？
　　爱因斯坦的梦
　　20世纪初，众多物理学家开始对牛顿的绝对时空观提出挑战，有人想扳倒它，也有人想证明它，所以，狭义相对论的出现，就成了历史的必然。只不过，如果没有爱因斯坦，这个结论恐怕还要等上几十甚至上百年。
　　在狭义相对论中，爱因斯坦假设光速在不同的参考系下都一样，把牛顿体系里万有引力定律以外的东西重新推理了一遍。在新公式里，一切皆与光速有关，时间、长度、质量、能量……于是，运动的物体时间会变慢，长度会缩短，质量会增加……这些都是狭义相对论的效应。而随后的广义相对论的发表则成为爱因斯坦独步天下、问鼎“人类历史最高智力成就”宝座的秘籍。
　　狭义相对论基于惯性，且没有加速度条件，但是现实中根本找不到真正绝对的惯性系。真实物理世界中，基本上一动就要遇上加速度。所以这样的实验环境，只能存在于人的想象中。有故事这样描述：成为瑞士伯尔尼专利局一级专利员的爱因斯坦，一次午后办公室小憩的噩梦给他带来了“一生中最快乐的想法”，他梦到自己在电梯里垂直自由下落，于是便在有引力的地方都加入一个自由落体参考系将引力消除，把相对论从惯性系推广到非惯性系，无论有没有加速度，相对论都能成立，于是，将时空融为一体的广义相对论就诞生了。
　　有了这个理论作为基础，时空的弯曲就变得不难理解，时间变成了可以压缩或者拉长的维度。这个时候，我们就该讲讲“天上一天，地上一年”，究竟是如何在广义相对论下实现的了。
　　在宇宙中，由于时空的不平坦性，我们无法用米来定义距离，只能用光年来定义距离。而光年并不是光行走了一年所产生的距离这么简单，而是一个整体的概念，就像牛奶，既不是牛和奶，还同牛和奶都相关，宇宙同样是这个道理，所以我们既可以把光年看做是空间距离，也可看做是时间距离。
　　在星际旅行中，我们想象宇宙飞船的速度可以无限接近光速，根据时空中运动速度恒定的原理，在空间中运动的速度会分走在时间中的运动速度，飞得越快，时间流逝得就越慢。假设飞往50光年以外的星球，地球上会度过真正的50年，而身处宇宙飞船中，以光速飞行的人，所感受到的只有81天的时间流逝。这种在时间中运行得很快，在空间中运行得很慢的感受就是“地下一年”；而在时间中运动很慢，在空间中运动很快的就是“天上一天”。由此我们还可以得到一个推论，如果星际旅行中两颗星球的空间距离是50光年的话，那么这两颗星球的时间差就是50年，也就是两颗星球之间有50年的时差。
　　关于“黑洞”
　　如果爱因斯坦的理论成立，我们可以通过空间的转移“偷走”时间，但这必须要在极短的时间里跨越一段遥远的距离才能实现。这个理论是否看起来有些眼熟，想想孙悟空要到那个“天上一天，地上一年”的地方，需要用什么方法？要知道，《西游记》可是一部创作于明代的文学作品，比爱因斯坦的狭义相对论早了300多年。
　　既然我们造不出与光同速的飞行器，也驾驭不了小说里的筋斗云，就说说按照人类现在已知方法，究竟能不能实现穿越时空。
　　日本物理学家加来道雄在《不可能的物理学》中提出，如果把太阳一天放出的能量全部采集，可以让我们打开一个纳米级的虫洞，这个虫洞允许把一个人分解成原子的形态通过虫洞并在另一边组装起来，这就是时间机器的理论支撑，更为时空穿越提供了可能。
　　按照牛顿的万有引力定律，当引力强到一定程度，会引起空间维度和时间维度的严重弯曲，甚至连光都弯曲到进去出不来，所以我们就有了“黑洞”的概念。黑洞曾是相对论预言的天体之一，在20世纪被天文学证实存在，对于黑洞这样的极端天体，其视界内的时空弯曲情况非常复杂，而其外部只要距离足够远，就可以把它看做一个点的质量，黑洞有着巨大的能量，这些能量足以使得周围的空间发生严重的弯曲。就像电影《星际穿越》中，米勒行星位于卡冈图雅黑洞附近，卡冈图雅黑洞的质量在电影中被假定为1亿倍太阳质量，如果以此计算，该黑洞视界半径大约有3亿公里，是日地距离的2倍。米勒行星受黑洞引力的影响，导致米勒星球上的时间膨胀效应非常明显，男女主角在米勒星球上的几个小时，外界却过了23年，时间膨胀比是8700多倍。
　　开发时间
　　爱因斯坦认为，时间和空间不仅不能独立于宇宙，且无法相互独立。这就说明了时间和空间在广义相对论下，就是一对不可分离的整体。引力不会只使空间弯曲，而不改变时间。
　　我们都知道，运动的方向很重要，速度再快，如果方向不对，都很难快速到达目标。那么任何物体的运动速度都可以分解为互相垂直的三个方向上的合成速度，在总速度恒定的前提下，如果一个维度上的速度增大，另外两个维度上的合成速度减小。
　　爱因斯坦提出，这个宇宙中任何运动速度都是光速，这个速度并非我们前面提到的三维空间速度，而是时空中的速度，我们可以把它看做是三维空间加时间的集合，也就是四维时空。我们每个人都生活在四维时空中，而我们的运动速度都恒定为光速。
　　有了这样的理论作为前提，我们就很容易理解，物体在空间中的运动速度會分走其在时间中的运动速度。空间中运动越快，时间中就越慢，时间和空间是两个相互垂直的维度。如果空间运动达到光速，在时间中就停止了，这也就解释了宇宙大爆炸产生的光子，直到现在还是原来的模样，因为它的速度达到了光速，在时间维度上就是停止不动的。相反，我们人类在空间中以极低的速度生活着，所以我们便能感受到时间的快速流逝。
　　“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”，儿时的励志名言之中，居然隐藏着如此深刻的物理学意义，真的是直到今天才发现，时间作为资源的珍贵性。用广义相对论的理论来解释，我们在四维时空中，由于无法提升空间运动速度的极限，那么在时间的维度上，我们就有了更多可开发之处。
　　如果哪一天，宇宙中各种文明之间经济往来变得常态化，那么利用星球间时间差从事金融货币贸易一定是个非常明智的选择。50年的时差会带来财富大规模的增长，一趟简单的太空旅行，你就有可能真的成了富翁。你也可以待在光速仓中进行休眠，一觉醒来也能实现财富自由……利用时间可实现的梦想还真多呢！