我們?cè)谌粘I町?dāng)中或許會(huì)有這樣的印象,不同質(zhì)量的物體放到一個(gè)平直的橡膠膜上的時(shí)候,對(duì)于橡膠膜所造成的彎曲是不太一樣的。質(zhì)量比較大,造成的彎曲就比較大;如果質(zhì)量比較小,那造成的彎曲肯定就比較小了。

圖片3
那同樣的,我們可以想象,宇宙也是由時(shí)空構(gòu)成的,不同質(zhì)量的天體也會(huì)造成時(shí)空的彎曲。在這里(圖片3)列出來(lái)的三個(gè)天體——太陽(yáng)、中子星、黑洞,它們的質(zhì)量是不太一樣的。黑洞密度最大的,所以最終它造成的彎曲是最明顯的。如果有一個(gè)物體在這個(gè)彎曲的空間上運(yùn)動(dòng),那自然就會(huì)感受到這個(gè)彎曲空間所造成的加速度,從而表現(xiàn)為所謂的引力。這就是愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論當(dāng)中所提到的等效原理。也就是說(shuō),重力場(chǎng)(一個(gè)質(zhì)量所導(dǎo)致的引力)和適當(dāng)加速度運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的引力,這兩者之間是等效的,我們是不能夠區(qū)分出來(lái)的。

圖片4
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。比如上圖(圖片4),有一個(gè)物體,它對(duì)于時(shí)空造成了彎曲,那周?chē)覀兎胖靡恍┎煌奈矬w的時(shí)候,它是怎么運(yùn)動(dòng)的呢?盡管這些物體是想沿著它想象當(dāng)中的直線去運(yùn)動(dòng),但是因?yàn)榭臻g是彎曲的,所以最終它會(huì)表現(xiàn)為圍繞著這個(gè)天體在運(yùn)動(dòng)。這就是我們所知道的萬(wàn)有引力,比如說(shuō)地球圍繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。這其實(shí)是因?yàn)樘?yáng)造成了這個(gè)時(shí)空的彎曲,盡管地球在每一時(shí)刻都想沿著一個(gè)直線去運(yùn)動(dòng),但最終表現(xiàn)出來(lái)的就是一條曲線。在這里有一個(gè)測(cè)地線,因?yàn)橹本€其實(shí)并非在彎曲空間當(dāng)中最短的距離,而在彎曲空間當(dāng)中最短的距離,我們稱(chēng)之為測(cè)地線,測(cè)地線其實(shí)往往是彎曲的。怎么理解呢?比如要從北京到紐約,最短的距離并不是任何一條直線,最短的距離是沿著地球的大圓圈上的一小段,我們想象是一條直線,但是如果把最終經(jīng)過(guò)的路線投影到一個(gè)二維的平面上去看,就會(huì)看到這個(gè)最短的距離其實(shí)是一條曲線。這個(gè)曲線其實(shí)就是指測(cè)地線。


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