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第406章空间的研究（第1页）

恒定引力场中的自由下落因而就是物体的“自然”

运动。

对宇宙中任何一个足够小的区域而言，引力的变化不大，则自由下落运动定义出一个局域惯性参考系，其中的物理定律取其最简单的形式，即由狭义相对论所给出的形式。

狭义相对论并没有被完全抛弃，它是被包括到一个更广泛的理论中，而仍保持在一定范围内的适用性。

李安脑海里回想起地球上的一系列常识，狭义相对论，广义相对论......

狭义相对论时空的刚性结构也像牛顿空间一样被引力的冲击完全破坏了。

时空连续体变得柔软了，被它所包含的物质扭曲了，而物质又按照它的弯曲而运动。

不过，光线的轨迹仍然是沿着最短路径。

这个时空“软体”

的结构仍然是由光编织的，广义相对论的本质也仍能由光锥来表示出来。

另一种使弯曲时空及其对物质的影响形象化的有用办法是用一块橡皮片。

设想将时空的一部分缩减成二维，且由弹性材料构成。

在没有任何别的物体时，橡皮保持平直。

如果把一个球放在它上面，它就会变形，凹下一个坑，球的质量越大，凹得就越深。

这种似乎是空想的表示方式，可以用所谓镶嵌图来使之具有数学上的严格性。

同样的，空间折叠，也是要破坏所有人的认识！

我们现在来考虑广义相对论的四维几何。

重要的是，时空是弯曲的，而不仅是空间。

黎曼曾试图以弯曲空间来使电磁学和引力相和谐，他之所以未成功，是因为没有扭住时间的“脖子”

。

设想人们把石块掷向地面上10米外的靶子。

在地球引力作用下石块将沿连接出手处和靶子的抛物线飞行，其最大高度取决于初始速度。

如果石块以10米／秒的速度掷出，并将用1.5秒钟落到目标，则其最大高度为3米。

如果改成用枪射击。

且子弹初速为500米／秒，则子弹将沿高为0.5毫米的弧线用0.02秒钟击中目标；如果子弹被射到12公里高的空中再落到靶子上（忽略空气的影响和地球自转），它的总飞行时间就大约是100秒。

由此推至极限，也可以用速度为30万公里／秒的光线来射靶子，这时的轨道弯曲变得难以觉察，几乎成了一条直线。

显然，所有这些抛物线的曲率半径各不相同。

现在加进时间维度。

无论对石块、子弹还是光子，在时空中量度的曲率半径都精确地相等，其值为1光年的星级。

因此，更合理的说法是。

时空轨道是“直”

的，而时空本身被地心引力所弯曲，不受任何其他力的抛射体将沿测地线运动（等价于说沿弯曲几何中的直线运动）。

上面的例子表明时空是怎样在时间上弯曲得比在空间上厉害得多的。

一旦所涉及的速度开始增大，时间曲率就变得重要。

公路上凸起了一小块，只是空间曲率的一点小小不整齐，一个徒步慢行的人很难觉察到，但对一辆以120公里／小时的速度行驶的汽车来说却很危险，因为它造成时间维度上大得多的变化。