引力为什么能穿越时空(引力的本质是时空弯曲)
引力为什么能穿越时空(引力的本质是时空弯曲)
2024-06-26 11:31:08  作者:血祭奠  网址:https://m.xinb2b.cn/life/rlb432590.html

太多似是而非的类比反而容易把思维引入漩涡。弯曲时空这个概念并不难。所以像物理学家一样正经的理解就行了。

引力为什么能穿越时空(引力的本质是时空弯曲)(1)

首先,你要记住这个重要的原则:弯曲空间不需要借助更高维度空间来理解。

什么意思呢?你现在想象一个球面吧。

球面呢就是一个二维的弯曲空间。等等,现在你在脑子里面想像的一定是一个三维球体的表面对不对?

敲脑袋,不准这样想。弯曲空间不需要借助更高维度的空间来理解。 你要把你的想象力限制在二维空间里面。你现在就是一只渺小的爬在巨大球面上的蚂蚁。球面特别巨大,你又不能飞到球面以外去。所以你看到的二维球面和二维平面好像也没有什么区别。

怎么办呢?

办法是有的,球面在一个小局部看起来几乎和平面一样,但整体的几何性质还是很不一样的。你可以做一只哥伦布。沿直线走,如果回到起点,那么你可以宣布,这个二维空间是弯曲的!

但这个办法很笨,你需要绕整整一圈,球面这么大万一路上累死了怎么办?所以下面我讲一个更巧妙的办法。

你先在地面上画一根线段。然后走一步,再画一根跟它平行的线段。再走一步,再画一根跟之前的线段平行的线段,以此类推,就这样一边画一边走。同时你可以随便选一条闭合的路线绕回原点。这时候比较最后画出来的那根线段和最初那根线段。(我们假设你是一只很细致的蚂蚁,画平行线的精度是完美的。)那,如果我们的二维空间是一个平面的话,最后那根线段一定和最初那根线段也是平行的。这很好理解。

但如果空间不是平面的话,两根线段就可能会出现夹角,并且夹角跟你选择的路线有关系。(比如你从北极出发走到赤道,再沿着赤道走四分之一圆周,再走回北极,保证每一根线段都画在球面上并且在球面上完美平行。这时候最后和最初的两会出现九十度的夹角。)

这是一个令人费解的结论。违背了我们关于普通平直空间的几何直觉:任意相邻的两条线在这个空间里都是平行的。但是绕一圈回来后首尾就不平行了。说明这个空间有问题呀!它弯掉了。

我们把上面的东西整理一下:一个矢量绕弯曲空间平行移动一个闭合路径时,它的方向是有可能改变的。而且改变值跟具体的路径相关。

其实不光是方向,在某些弯曲空间中,矢量的长度也会改变。我们说 一个矢量绕弯曲空间平行移动一个闭合路径时,它的方向和长度是有可能改变的。改变值跟具体的路径相关。

关键点来了!

矢量的长度改变是什么意思?

首先所谓长度由两部分构成:值和度规

比如一根线段长“2米”。“2”叫做这个长度的值,“米”叫做这个长度的度规。

一根线段长“2米”的意思就是:把“米”作为一个标准的单位长度,那么这根线段有两个标准长度这么长。

矢量长度改变的意思就是:原来2米的线段,现在变成3米了。

这里面包含两种可能:

1,线段真的变成三米了。

2,“米”的标准变了,或者说,度规变了。

记住,这里有问题的主要是空间。这里长度改变的原因是第二个原因,度规在变。或者说,度规在弯曲空间中的各个点是不一样的。

现在我们可以理解矢量平移出来夹角的悖论了。

蚂蚁同学在一个弯曲空间里面小心地平移一根线段。你测到相邻两点间的线段总是长度方向都一样的。它很满意~

但注意了,由于空间是弯曲的。这里相邻两点的度规并不完全一样。它们有一个差值,这个差值叫做联络。所以虽然你测到两点的线段是平行的,但是由于两点的度规已经不同了,所以你画的两个线段事实上已经不太一样了。但由于相邻两点的度规差值,也就是联络,很小,你并不能立即发现。

但是你一直走啊走啊平移啊平移。度规的差值在你画的线段上一点一点累加。终于,当你回到原点的时候,你发现你画的棒子跟最开始的时候已经完全不一样了。这一整圈累加的差值也有个名字,叫做曲率。

好了~感谢你自己的耐心吧。所以东西都讲完了,现在是收获的时候。

所谓平直空间就是:度规在空间各个点都一样的空间。

所谓弯曲空间就是:度规在空间各个点不一样的空间。

感谢你把想象力限制在二维吧,现在你理解三维弯曲空间也完全没有问题了。

所谓三维弯曲空间就是:度规在三维空间各个点不一样的空间。

更近一步

所谓弯曲时空就是:度规在四维时空各个点不一样的空间。(四维时空也可以定义类似于长度的东西)

更近一步,甚至可以大致知道广义相对论在说什么了。

所谓广义相对论就是说:质量和动量(及其他们的流动)可以造成时空的度规在各个点你不一样,可以把时空变弯。

作为广相核心的爱因斯坦场方程:

引力为什么能穿越时空(引力的本质是时空弯曲)(2)

等号右边是表示质量动量的项,等号左边是表示时空曲率的项。完美!

时空变弯之后时空中的地球啊月亮啊会沿着弯曲的时空运动啦。

愚蠢的二维蚂蚁看不到二维空间的弯曲,它画着线,咦?方向变了? 愚蠢的三维人类看不到时空弯曲,咦?有引力?

  • 葡萄不要跟什么一起吃(这些东西千万别和葡萄混着吃)
  • 2024-06-27这些东西千万别和葡萄混着吃正值葡萄季,一颗颗晶莹透亮,味美多汁的葡萄正在向你招手!别小看了这葡萄,营养价值还很高葡萄的营养价值它能滋补肝肾、补血益气、健脑养神、防便秘的功效,是气血两虚、肺虚咳嗽、贫血等患者非常适合的康复营养佳。
  • 吃豆腐会胖吗(吃豆腐会导致发胖吗)
  • 2024-06-27吃豆腐会导致发胖吗吃豆腐并不会导致出现有身体发胖的情况,豆腐可以补充人体所需要的多种营养成分,含有丰富的矿物质,含有丰富的蛋白质,但是脂肪含量是非常低的,所以并不会导致出现有身体的发胖如果要减肥的情况下,可以适当的多吃。
  • 绿色能源让生活更美好(绿色能源风光无限)
  • 2024-06-27绿色能源风光无限广东省梅州市平远县东石镇,废弃矿山上建成的光伏发电站正在源源不断地输送绿色能源冯锡权摄(影像中国)平远县东石镇废弃矿山旧貌曾杰冯锡权摄影报道数据来源:国家发展改革委日出时刻,江苏省盐城市黄海湿地上的风。
  • 他替16位牺牲战友尽孝36年(他舍命救下战友)
  • 2024-06-27他舍命救下战友国家无战事,军人有牺牲23岁的王成龙青春永远定格在了练兵备战的演兵场上在生死的一瞬间,王成龙迅速推开身边的战友,自己却躲闪不及,被卷入货车车轮下,经过抢救不幸还是英勇牺牲王成龙被武警山东省总队追认为革。
  • 扶桑适合家里养吗(扶桑适合家里养的解析)
  • 2024-06-27扶桑适合家里养的解析扶桑适合家里养因为扶桑名字的缘故,所以会经常被认为养在家中不吉利,这都是些误传,是一种很迷信的说法无论是从名字还是花语上看,都是丝毫没有不吉利的意思也没有任何的毒素,那么自然可以养在家中,并且花朵非常。
  • 电脑机箱一共要多少钱
  • 2024-06-27电脑机箱一共要多少钱如果是一个空机箱,淘宝便宜的60元,贵的有200元一般60元的就够用如果是在闲鱼,搜索你的地点附近的空机箱,上门自提10元如果你是要买一个主机,这就不好说了,配置不一样,价格不一样,便宜的1000元,。
  • 新手学习素描的实用技巧有哪些(学素描实用的4个知识点)
  • 2024-06-27学素描实用的4个知识点素描学习的方法一般是写生,写生是直接面对对象进行描绘的一种绘画方法有风景写生、静物写生和人像写生等多种不同描绘对象的写生其中静物写生和人像写生是学习素描必经的过程写生也是开始学习绘画时最重要的训练方法。
  • 手缝衣服田亮(一个跟李玟一样倒霉的女人)
  • 2024-06-27一个跟李玟一样倒霉的女人点击释一刀百科了解更多资讯亲爱的朋友,在看这篇文章前,请点击“关注”,不仅可以让你更好地和作者交流,还可以让你有一种不一样的认知感,谢谢!文丨一刀娱乐作者丨释一刀前段时间,李玟因为抑郁症而自杀,这件事。
  • 许嵩合集(许嵩经典串烧300秒16首歌)
  • 2024-06-27许嵩经典串烧300秒16首歌“我不唱串烧,除非钱到位”,最近许嵩在湖南卫视跨年晚会,演唱300秒串烧歌曲《没想到》别人都是串了好多人的歌,这家伙全串自己的歌,演唱表情就能看出来,这是有多嚣张不少网友开始调侃,“老树开花就是别样风。
  • 六盘水今天路况实时查询(六盘水市路况信息汇总)
  • 2024-06-27六盘水市路况信息汇总六枝路况道路路面干燥水城方向:S102省道:郎节坝至箐口路段全面结冰,车辆不能通行,已实施交通临时管制安顺方向:G356通往安顺方向,道路路面干燥,道路畅通郎岱方向:S214省道(六枝至郎岱)路面干燥。
  • 节约用水的宣传语长的(节约用水顺口溜)
  • 2024-06-27节约用水顺口溜文、视频/羊城晚报全媒体记者梁怿韬海报文本/羊城晚报全媒体记者刘云梁怿韬海报设计/李焕菲12月12日,羊城晚报学生记者俱乐部的小记者和俱乐部活动参与者,获邀参加由羊城晚报社和广州水投广州自来水公司共同。