原标题:扭曲的时空拖慢时间让其表现出引力,也是引力减缓时间流速的原因
如果你之前读过任何提及广义相对论的文章或者书籍时,你就会碰到“扭曲胶皮”的关于引力造成空间弯曲的模型。(下图)在这一广泛流行的模型里,“胶皮”代表着时空。当一个物质体被放进“时空的胶皮”中时,结果就是弹性胶皮被物体拉伸,使物体位于一个由被拉伸的"胶皮"构成的凹陷的底部。物体包含的物质越多(质量越大),凹陷就越深。这个模型让我们一度很好的理解了物质是怎样扭曲它周围的时空的,但是这里面有个问题,为什么一个静止物体要按照弯曲的时空运动?静止的物体为什么在弯曲的时空中要开始运动?引力为什么可以拖慢时间?
弯曲的空间中,为什么会产生引力
举个例子,一颗绕着太阳转的行星的确在沿着一条标准的牛顿直线移动,并不存在超距力。没有任何东西在把它拖离其直线道路。但是它经由的介质(空间)正在被扭曲。于是,那条直线变成了弯曲的轨道。到此为止这种解释貌似很完美,感觉很棒。但是,这一模式被用来解释基本的引力吸引,为何静止的物体应该沿着弯曲的时空开始移动?还不是很清晰。说到这里你是否能理解小编一直在强调什么问题?请开动下脑筋,这是关于引力比较深奥的问题。
假设你手里拿个苹果,然后松手,会发生什么呢?正如牛顿了解得很清楚的那样,苹果会垂直落下。现在你在“胶皮模型”上放着一个又大又重的球,导致胶皮上形成了一个很深的凹陷。你把一个滚珠放在凹陷边缘附近,放开它。滚珠滚下斜坡,直到它撞上那个又大又重的球。与之相似,苹果会掉到地球的引力井里,击中地面。”然而,这里存在一个问题。在这一类比中,使滚珠滚向中心的是什么?是引力。在零引力的情况下,这就不起作用了。失重条件下,滚珠也只会停留在它自己的小引力井里,无视大球制造的较大的凹陷。那么这个模型用引力来解释引力让这成了循环论证,没有价值。这不能让我们理解物体为什么要动?
物质扭曲时间和空间
苹果没有理由要往下坠落当我们想到或者看到这种模型时,我们往往会联想到被一颗行星(或无论什么物质体)扭曲的三维空间。但是,这种想象的图景是不完整的。广义相对论并不只说巨大物体扭曲空间。它告诉我们扭曲的是包括时间在内的时空。当我们只考虑空间时,我们就陷入了一种错觉。一旦我们意识到扭曲是在时空,那么对苹果下落的解释就变得明了了。如果只有空间被地球的质量扭曲,那么你松手时苹果就没有理由开始移动往下坠落。
没有静止的物体这里有一个常识也是宇宙万物都逃不过的最基本的准则,(前提是你相信科学家所说,时间是第四维度)没有静止的物体,小编这里没有用“绝对”这两个字是有原因的,因为宇宙中的万事万物都在时间的长河中往前发展,时间之箭带着我们狂奔不息。所以你手里的苹果在“时空”这个概念中一直处在运动状态,也可以这么说:苹果在时间中运动,在三维空间中相对静止。所以在你松手时就不存在苹果结束静止开始运动,因为它一直在时间的尺度上在动。
时空的扭曲让物体在时间的运动产生表现为引力的分量如果时空被扭曲,那么时间中发生的运动显然转进了时空中的另外一个方向(维度),于是它现在就成了既在时间里又在空间里发生的运动物体,所以当你松手时由于扭曲的时空,苹果在时间运动中的速度会分给空间的一个维度,苹果开始坠落。那么这就会造成一个我们熟知的现象,随着空间运动速度的增加,时间中运动的速度就会减小,这就是狭义相对论中时间膨胀效应。并且广义相对论也告诉我们,引力会拖慢时间。爱神的理论可以说是环环相扣。
总结一下:不知道小伙伴们想通了没有,也许是我表达的不够清晰,还请见谅。只要我们记住扭曲时空,而不是单单扭曲空间。这时时间就会给空间一个分量,基本上是可以理解的。就像你往东跑,你突然以相同的速度改变方向往东南方向跑,这时你在东方向的坐标的速度就会减缓,在南方坐标就会开始产生速度和位移。
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