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1 # 重粒子風暴
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2 # 綠袍瓷仙
很複雜,一般不好理解!但,簡單說就是時間和空間吧!只能這樣,大家好懂!跟據研究的尺度和範圍還分三圍時空,四維時空……十一維時空,好了,懂的人沒了!
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3 # 科幻接力
時空是彎曲的?
什麼是時空?
導論
廣義相對論中的“時空彎曲”一點都不荒謬,只不過離普通人的常識略微有點遠而已。
但實際上也並不算太遠,無非就是說時間不是完全均勻的流逝過程,有時候快、有時候慢;空間也一樣,尺度也是有變化的,取決於引力場狀況。
只要真正弄清楚了,就會知道確實就是那麼回事。
按一般常識,光是直線傳播的,也就是說光走過的路程就是直線。
在人們日常生活環境下仰望星空時的普通常識。
但如果在特殊條件下,比如光在傳播的過程中路過一個質量非常大的天體,比如太陽,那麼情況就會發生變化。
當恆星發射來的光經過太陽附近時,由於太陽強大引力場的作用,光的傳播就會發生彎折。在這種情況下,地面觀察者所看到的恆星視位置,也就是光按直線傳播所應該出現的位置,與其實際位置並不一樣。那麼怎麼才能知道這一點呢?很好辦,就是與不經過太陽時的觀察結果對比一下,便可明瞭。
1919年,英國科學家愛丁頓在南非對太陽日食進行觀測,就是依據的這個道理。觀測結果表明,愛因斯坦所預言的引力場導致時空彎曲,與觀測結果完全符合。這就證明了廣義相對論的正確性。
當然,這裡面不僅僅意味著空間是彎曲的,而是說時間也與空間連為一體都是彎曲的,只用空間彎曲,無法得到正確結果,只有將時空連在一起,才能得到符合觀測結果的理論預言。
實際上,整個宇宙包括地球表面,平直時空只是個近似,而彎曲時空才是普遍現象。但在地球表面的日常生活環境下,這種彎曲效應微乎其微,不考慮它的存在也並不會對人們的日常生活有多大影響而已。
一、天體為什麼會產生時空彎曲?
時空彎曲跟時空扭曲有什麼區別
這個問題太難了,越接近本質的問題越難以回答,而這個為什麼產生時空彎曲的問題就是一個物理本源的問題。
在廣義相對論裡,質量能量會導致時空彎曲,而恆星有質量,因此也會產生時空彎曲。也就是說恆星之所以會導致時空彎曲是因為它具有質量和能量。但是當你繼續追問質量能量為什麼會導致時空彎曲,,,這個,,,愛因斯坦沒解釋。。。_(:D)∠)_只能說現實就是這樣,至於為什麼,你問上帝吧。。。。╮(╯_╰)╭這跟1+1=2差不多,你知道它是這樣就好了,別問為什麼。
1.時空彎曲
愛因斯坦的廣義相對論說的是時空彎曲,至於時空扭曲,就是考慮自轉的情況下吧。當有質量物體發生轉動,就會拖拽周圍的彎曲時空,被拖拽的彎曲時空就會形成扭曲了。
2.時空扭曲的力場來自哪裡?
正如小質量難以產生明顯的彎曲一樣,低轉速也難以產生明顯的扭曲。而宇宙中有一種天體同時擁有這兩個屬性:大質量和高轉速。那就是有自轉的克爾黑洞。根據恆星演化理論理論,黑洞是大質量恆星演化到末期發生超新星爆發伴隨核心引力坍縮而形成的,它擁有原恆星的剩餘質量和剩餘質量所具有的角動量,由於角動量守恆,當天從原半徑坍縮到黑洞的視界半徑後,自轉速度就會相應增加。
我們直接取L=r×(mv)。其中L就是角動量,r是半徑,m是質量,v是線速度,可以看出,由於角動量L守恆,質量m固定的情況下,當半徑r縮小,線速度v就比如相應增大,因此在恆星坍縮成黑洞過程中,線速度會不斷增大,也意味著自轉不斷加快。因此自然形成的黑洞都是質量很大轉速很快的,由於廣義相對論的參考系拖拽效應,在它周圍的時空就被它扭曲了。
原則上所有恆星都能扭曲時空,只是他們那點自轉線速度相對於光速傳播的時空彎曲而已實在太小了,因此我們一般只能看出它們彎曲而看不出它們扭曲,正如你看不出一個死胖子把時空壓彎曲了一樣,因為彎曲實在太小了。。。
3.萬有引力
只要你上過學,就一定知道萬有引力,所謂的萬有引力,指的就是任意兩個具有質量的物體之間存在著相互的吸引力。這一理論最初是由物理學家牛頓所提出的。
正是因為引力的存在,蘋果才會墜落到地上。我們才能腳踏實地的生活在地球之上,宇宙間的天體才能夠相互吸引,有序執行。
不過,一般人所知的引力與引力的本質實際上並不相同,在牛頓的理論體系之下,引力的本質實際上是一種力,可事實並非如此。
隨著廣義相對論的出現,我們正式由牛頓的時代跨入了愛因斯坦的世界,從此,我們才開始認識到引力的本質。
引力並不是一種力。
引力的本質並不是一種力,而是時空的彎曲。何為時空?
顧名思義,就是時間與空間,對於空間,並沒有異議,看得見摸得著。而對於時間,很多人表示質疑,認為時間只是人類發明出來用於記錄運動過程長短的指標,事實上並非如此,時間與空間一樣,都是客觀存在的。
不僅如此,可以說時間與空間是緊密相連不可分割的,兩者都不能拋棄對方而獨立存在。正因為兩者一體,所以我們才用一個詞來表述,那就是時空。引力的本質是時空的彎曲,時空如何彎曲?
對於這個問題,最便於理解的闡述方式就是類比了。
我們可以將時空類比為一張大網,當一個有質量的物體放置於這張大網上的時候,就會將這張大網壓出一個坑,而在坑周圍的物體就會因為坑的存在,而向坑中心滑落,這就是引力。
透過這個類比,我們很容易可以看出引力的本質是一種幾何效應,是時空的彎曲。這並不是憑空的想象,而是有充分證據的。你有沒有聽說過引力透鏡效應?
我們說了,任何有質量的物體都會導致周圍的時空發生彎曲,質量越大的物體周圍時空的彎曲程度就越大,就比如太陽吧,它周圍的時空就處於極度彎曲的狀態。而這種極度彎曲的時空就如同一面透鏡一般。
所以當遙遠的宇宙有一顆恆星的光芒經過太陽周邊時,時空彎曲所導致的透鏡效應就會使恆星的光芒方向發生變化,所以我們看到的星星其實並不在其本來的位置,當地球公轉和太陽的位置發生變化之後,恆星的光芒不再經過太陽周邊,我們就會發現這顆恆星在另外一個位置之上了。這就是引力透鏡效應。
透過引力透鏡效應可以證實時空彎曲是客觀存在的。講了引力和引力透鏡效應,怎麼能不說說近些年大火的引力波呢。其實引力波早已被愛因斯坦提出,近年來發現的引力波只是對愛因斯坦理論的進一步證實。也充分說明了愛因斯坦對於宇宙描述的正確性。
上面講引力的時候已經做過類比了,大質量的天體會導致周圍時空彎曲,如同在大網上壓出一個坑,而相互糾纏的天體並不是一動不動的,而是會運動的,當天體在大網上運動的時候,大網上的坑自然也會隨之變換位置,而這種變化就會導致振動在大網上進行傳播,也就是時空彎曲所產生的波向外傳播,而這股波所過之處必然會導致物體的拉伸,而我們正是利用這一點,放置相互垂直的兩道光線,當引力波到來之時,一條光線被拉伸,而另一條光線不變,它們之間的干涉條紋就會發生變化,於是我們便能清楚的探測到引力波的存在。
透過引力波,我們能夠探索更為遙遠的宇宙,對宇宙和時空產生更為清晰的認識。
二、宇宙蟲洞連線彎曲時空
蟲洞才是連線外界的唯一途徑
我們為什麼直到今天都沒有弄清楚宇宙到底是什麼形狀的?
其實這個問題在100多年前的相對論中已經有了答案,廣義相對論認為,萬有引力的本質是時空彎曲。比如地球為什麼繞著太陽運動呢?因為太陽有巨大的質量,使得周圍的時間和空間變得彎曲了。地球繞著太陽運動,不是因為萬有引力,因為地球在彎曲的時空裡必須走捷徑,就像在平地上走路會走直線一樣,物體在彎曲的時空裡要走彎曲的捷徑。
那麼人類是否能掌握這種在彎曲時空裡找到捷徑的辦法呢?
只要我們找到一種宇宙現象,那麼就可以實現,它就是:蟲洞。蟲洞顧名思義就是一種存在於宇宙空間中的更高維度隧道,人類雖然目前還不能掌握除三維空間外的其他應用,但是我們逐漸在接近這一領域,在電影星際穿越中諾蘭就將這一設想成功的搬上了熒幕,讓我們直觀的感受到了蟲洞與三維之上的時空景象。
目前人類對於探索宇宙最棘手的問題就是距離,走向宇宙深空比登月要難上成千上萬倍,首先人類能否適應漫長的宇宙射線侵蝕,這就是個問題,我們很難保證在旅途中那些足以穿透載人飛船的宇宙射線不會對人類造成傷害,其次是時間,人類短暫的時候難以接受動輒數十年的飛行距離,更何況就算我們飛出去數十年也僅僅能抵達本恆星系的邊緣,距離最近的阿爾法星系還要有4.5光年之遠。
那麼問題來了,如果我們只能透過傳統的推進方式,那麼毫無疑問我們永遠也走不出本地星系,除非我們能夠找到開啟多維時空的捷徑:蟲洞。
根據科學家的猜測,宇宙中的真實蟲洞不可能像電影中的那樣巨大無比,由於它們不像黑洞那樣具有極強的引力,我們能夠透過觀察其周邊物質的變化判斷它的未知,也不像類星體與脈衝星等具有強大物質能量的現象,蟲洞應該是一種極難發現且存在感極低的物質。
三、宇宙空間摺疊,或能透過黑洞來實現,扭曲時空便能讓人類實現穿越
“兩點之間,線段最短”是普遍存在的常識,然而,在物理學家的眼中,判斷卻發生了反轉。
在宇宙中,兩點之間的最短距離,其實是空間摺疊後兩點的直接靠近而產生的“0距”。這一現象其實不難理解,把整個宇宙空間想象成一張可以摺疊的紙張,不是說把宇宙當做一個平面,宇宙依舊是立體的多維存在,只是把想要驗證的兩點取一個維度來研究,放在一個平面上就讓問題變得很簡單。
空間摺疊即是假如我們想從這張紙張的一個角走到它的對角,常理來看兩點之間的直線間隔已經是最短,可是,放到世界中,星球與星球之間的間隔一般隔著幾十光年乃至幾十萬光年,人造的世界飛船即便以光速從一個星球去往另一個星球這條所謂最短的“對角線”也要花費掉一個正常人的終身那般長遠的時刻。
但在實際的航空技能中,飛船的飛行速度還遠遠達不到光速。
時空摺疊觀則以為,能夠想辦法讓這兩個點經過半數到達無限挨近,這樣飛船從星球到星球之間只需花費極短的時刻便能輕易抵達另一個空間,但是這一想象只能靠存在還尚未被清晰證明的世界黑洞和白洞來完成,只要這種逾越極限的壓力才有可能讓時空發作歪曲摺疊。
世界空間是一個真空的無鴻溝容器,假使飛船能接近黑洞形成的歪曲空間鄰近,那經過這個“時空短道”瞬間到達另一個時空維度是完全能夠完成的。
飛船在到達後再相同接近對面的時空歪曲點再“穿越”回來,在人類看來這就完成了一次星球與星球之間往返的時空摺疊之旅。
對彎曲時空你有哪些猜想?
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4 # 荷村公
首先:將主觀的時與客觀的空了解清楚。
以後:你會發現時空紐曲是主觀的,與客觀無關。
主觀的意願,什麼樣都可以的;
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5 # 戰狼傳說56670946
時空是,隨著時間推進,不斷運動和演變的空間!時空彎曲,實質是巨大質量空間之間,相互擠壓和影響,他們之間有個臨界空間,這個臨界空間,程現多種多樣的曲度!時空彎曲的由來,就是如此!
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6 # cx1944黎松祥
時空就是空間和時間,時空彎曲就是愛因斯所說的尺縮鐘慢,是錯誤的相對論。相對論的產生是光速不變,光速為什麼不變?因為光是電磁波,沒有質量沒有慣性,光一旦生成就脫離光源獨立存在了,不能被光源加速和減速,所以光速不變。光源的運動只能多普勒效應改變頻率和波長。邁克爾遜莫雷觀測實驗證實了光速不變,唯心的愛因斯坦不懂光速不變是光的本質,用尺縮鐘慢去湊合光速不變,隻字不提光的本質,創造相對論。1919年日全蝕,愛丁頓觀察到光線經過太陽附近時被太陽大氣折射彎曲。說成是太陽引力吸引光,或是時空彎曲,光不走直線了,是繆論。物體引力不能吸引沒有質量的光。引力不能吸引沒有質量的時空,沒有力的作用點大小和方向。引力如果吸引空間,彎曲空間,遞推下去空間將彎曲空間,空間吸引空間更為謊繆。愛因斯坦和愛丁頓都犯了低階錯誤,你還信?
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7 # 一隻大象x西風歪馬
時空是什麼?如何彎曲?我們還是先了解空間是什麼吧。
空間的定義:物體存在、運動的(有限或無限的)場所,即三維區域,稱為(三維)空間。
經典物理學的空間是三維空間加上絕對的時間,即三一時空。空間由以太構成。
相對論的空間是真空構成的三維空間加一維時間構成四維時空結構。
相對論的空間為什麼是空無一物的真空呢?原因是1887年,邁克爾遜——莫雷實驗得出光在各個方向光速都是一致的結論,以太空間並沒有影響光的傳播,這意味著絕對靜止以太的假設是錯誤的。
因此,1905年,愛因斯坦提出企圖證實地球相對於‘光媒質’運動的實驗的失敗,引起了這樣一種猜想,絕對靜止這概念,不僅在力學中,而且在電動力學中也不符合現象的特性……‘光以太’的引用將被證明是多餘的。因為按照這裡所要闡明的見解,既不需要引進一個具有特殊性質的‘絕對靜止的空間’,也不需要給發生電磁過程的空虛空間中的每一個點規定一個速度向量。[愛因斯坦,《狹義與廣義相對論淺析》,第194~195頁]相對論之所以稱之為相對論,是判斷物體是否處於運動狀態取決於與另一個物體為參照而與空間無關。空間是空無一物的真空,空間失去了參照系這個“身份”。時間不再遵守因果律,空間和時間合為一體,密不可分,這就是四維時空。
關於時空彎曲,目前非常套路的解釋是,根據相對論,星體的重力會引起時空彎曲,空間和時間一同彎曲,靠近大質量的星體時間也會變慢。時空彎曲理論不僅可以解釋星體引力引起星光偏折現象,更可以解釋探測器通訊延遲現象。
理論是為解釋客觀世界而存在的,而客觀世界只有一個,只需要一個理論自洽地解釋。問題是,狹義相對論的四維時空和廣義相對論的四維時空完全不同,正確的答案只有一個,哪一種相對論的解釋正確呢?
狹義相對論。
愛因斯坦認為,狹義相對論的四維時空像牛頓的空間一樣地剛硬:狹義相對論和伽利略區域相關,亦即和其中沒有引力場存在的區域相關,就此而論,一個伽利略參考物體(並非是以原來的空間為參照系)在充當著參考物體(空間),這個參考物體就是一個剛體,其運動狀態必須選擇使得‘孤立’質點(失去了絕對參照系的物體只具有質點性質,請注意作為勻速慣性系的火車車廂是沒有內部空間的,在狹義相對論中所有非勻速參考系也同樣沒有內部空間,因為內部空間意味著有另一個絕對參照系)作勻速直線運動的伽利略定律相對於這個剛體是成立的。[愛因斯坦,《狹義與廣義相對論淺析》,第73頁
但是,狹義相對論並不包含引力。我們知道,任何物質有質量就會有引力,引力是宇宙最基本的作用力!引力會使狹義相對論的路軌(空間變得彎曲)變得彎曲而不再平直(最短的距離是直線),也就無法保持速度的恆定,也就不再是勻速運動的慣性系,狹義相對論就會崩潰(解釋客觀世界而存在的理論描述的世界與客觀世界不相符,這個理論就失去了存在的價值)。
如何解決這個問題呢?因斯坦只好引進引力項,這就是廣義相對論。愛因斯坦認為:以往我們假定(狹義)相對性原理只是對於這些參考物體(勻速運動的物體)才是有效的,面對於其他參考物體(非勻速運動的物體)則是無效的。在這個意義上我們說它是狹義相對性原理或狹義相對論……與此對比,廣義相對性原理是所有參考物體k、k'等不論它們的運動狀態如何,對於描述自然現象(表述普遍的自然界定律)都是等效的……如果車廂的運動變為非勻速運動,例如加速或是猛然煞車……[愛因斯坦,《狹義與廣義相對論淺析》,北京大學出版社,2006年,第48~49頁]加入引力項後,廣義相對論空間將因引力而變曲,不再勻速運動的慣性系變為任意運動速度的參照系(請注意!)。
狹義相對論的剛性的四維時空也變成了廣義相對論柔軟的可變形的“軟體動物”。這兩種四維時空的差別在哪裡呢?愛因斯坦在《廣義相對相性原理的嚴格表述》中寫道:在引力場中,並沒有像具有歐幾里得性質的剛體那樣的東西,因此,(狹義相對論)虛設的剛性參考物體在廣義相對論中是沒有用處的……這個非剛性參考物體(空間)是(可以恰當地稱作為‘軟體動物參考系’)基本上相當於一個任意選定的高斯四維座標系。與高斯座標系比較,這個‘軟體動物’所具有的某些較易理解之處,就是形式上保留了空間座標和時間座標的分離狀態(這種保留實際上是不合理的)。我們把這個軟體動物上的每一點當作一個空間點,相對於空間點保持靜止的每一個質點就當作是靜止的,如果我們把這個軟體動物視為參考物體的話。廣義相對性原理要求把所有這些軟體動物都可以用作參考物體來表述普遍的自然界定律,在這方面,這些軟體動物具有同等的權利,也可以取得同樣好的結果;這些定律本身必須不隨軟體動物的選擇而變異。”[愛因斯坦,《狹義與廣義相對論淺析》,北京大學出版社,2006年,第74頁]
問題來了,哪一種相對論的解釋正確呢?
首先,客觀世界並不存在平直和剛性的空間,這意味著狹義相對論不適用這個客觀世界。其次,地球表面並非真空,不能配合相對論的四維空間假說。如果空間是空無一物的真空,那麼,空間彎曲是什麼物質在彎曲呢?海市蜃樓是時空彎曲的結果嗎?天空中的水汽密度異常引起光的折射也是因為時空彎曲嗎?一塊凸透鏡也是一個彎曲的時空嗎?什麼都沒有怎樣談得上彎曲不彎曲嗎?還有,在空無一物的真空中引力如何傳遞呢?宇宙中其他三大基本作用力如何相互作用?雖然牛頓的引力理論非常成功,但是超距作用這個難題困擾了牛頓一生。同樣,愛因斯坦也被這個問題困擾了一生(只有智力有缺陷的人才會對這個問題視而不見)。對愛因斯坦來說還有一個問題,引力波是什麼東西在波動呢?如果堅持空間是空無一物的真空,那麼,這些問題完全無解,沒辦法,愛因斯坦只能讓被他埋葬的以太復活,這就是“廣義相對論以太”。但是,如果以太復活,那麼所有建立在真空基礎上的理論都會崩潰。因此,這個“廣義相對論以太”被後世的粒子學家們悄悄冷藏,諱莫如深,所以知道這個名詞的人不多。
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8 # 晨曦之林
物質的本質屬性是運動,就是時空!物質決定了空間,運動決定了時間,但這二者是對立統一的!物質的質量能改變空間和時間,運動的快慢也能改變時間與空間!
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空間裡有場物質,會對其他物質產生影響,但是這種場物質無法確定其形態,愛因斯坦敏銳的發現在相對的大尺度平順空間,讓光速不變,時間和空間可變,用數學的方法反映空間的流動性,使廣義相對論獲得了巨大的成功。愛因斯坦用時空彎曲代替空間的物質屬性,真正的時空應該是用人類定義的時間和距離單位描述的一種物質存在。人們只是用時空代替物質存在,用宇宙代替萬事萬物。