能量聚集导致空间扭曲(广义相对论的理论之一)

能量聚集导致空间扭曲,根据广义相对论的一种理论。

基本简介

能量聚集导致空间扭曲

实际上就象是水面投入石头时的情景

爱因斯坦意识到时空不是平坦的,时空中的物质和能量把它弯曲甚至翘曲,这真是他的天才之举。根据广义相对论,物体例如行星企图沿着直线穿越时空运动,但是因为时空是弯曲的,所以它们的路径似乎被一个引力场弯折了。这就像你把重物代表一个恒星放在一个橡皮膜上,重物会把橡皮膜压凹下去,而且会在恒星处弯曲。现在如果你在橡皮膜上滚动小滚珠,小滚珠代表行星,它们就围绕着恒星公转。我们已经从实践证实了时空是会弯曲的。将GPS导航系统装备在船只、飞机和一些轿车上。如果它仅依靠比较从几个卫星来的信号而运行的话,如果假定时空是平坦的,它只能计算出错误的数据!

相关理论

对于四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。简单的来说,四维空间的坐标轴可以视为三维空间坐标轴依据一定规律进行的弯曲,变化,或者拓展。

高斯曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只需用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。

现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。

在我们看来,这是一件简单的事,但在二维扁片人的眼里,却无疑是不可思议的:一个人明明被关在圈内,怎么会忽然消失不见,然后就出现在另一个地方!

对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。

下面再做一个试验:将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网,将之张平,我们可以将之近似看做是二维平面,然后将一个小球放在网上,橡皮网在小球的重力作用下凹陷,这就形成了三维空间。

但从空间的内部去观察这个空间,却往往是看不清的,那些二维扁片人并未必意识到他们所生活的空间已经发生了扭曲。当他们从平面来到这个凹陷处,并且这个凹陷已深到了一定程度、或扭曲到一定程度时,二维扁片人也可能自由来往于三维空间。而正是这样的变化,会使得生物从二维生物向更高级别的生物进化,进而养成三维意识。

引起空间扭曲的小球在我们三维世界的例子之一可能就是黑洞。黑洞事实上是存在于四维空间的一种现象,或者说,黑洞是连接三维世界与四维空间的通道(当然在下绝不是说“如果谁要去四维空间,就请往黑洞走”,依照我们现在的理解,那样只会“死无全尸”而已^O^)。我们有可能通过对黑洞的深入研究,找到克服四维空间的办法,那样的话,瓦普跳跃飞行(将空间扭曲,我们去目的地的距离就会变短。或者简单理解为,将纸对折,则目的地近在咫尺)就不再是梦想了。

现在科学家已经证实,黑洞巨大的引力场确实会令周围的空间扭曲。根据广义相对论,我们认为光线在正常的空间里以直线传播,但黑洞有极高的密度和较恒星而言极小的体积,其产生的引力使得光都无法逃离其表面。这就改变了我们对时间的和空间的解释,我们现在说黑洞的引力场足以扭曲空间。

理论上当空间扭曲时,物质会随着空间扭曲的方向而堆积。如果能给一束射进黑洞的光线拍照的话,我们就会发现,光线则变为被拆散成物质流并指向黑洞中心,因为黑洞的巨大引力已使周围的空间扭曲得不成形了。

但事实上,这样的照片是拍不出来的。因为黑洞连光线也吸收,我们根本无法通过肉眼看见它。我们只能通过能量的变化去估计其形态,现在的科学家们猜测它是四维概念的球体。

从量子力学的角度考虑,黑洞也会挥发,因为粒子速度定位的越精确,其位置就越不精确。换句话说,比光子更快的粒子在理论上也是存在的。要找到他们则需花大量的金钱,去建造更强大的粒子对撞机。

此外,有人猜测等量聚集的前提条件是正负能量的相互作用。也有人猜测黑洞是沟通正负能量世界的桥梁。更有人猜测是负能量导致空间的扭曲。

空间到底是怎样扭曲的,是否是人们对其定义的不清晰,现在许多科学家们呼吁重新评估对时间和空间的物理解释!

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