在地球上,怎么看不到引力产生的时空弯曲?

在地球上,怎么看不到引力产生的时空弯曲?

原因:

1.地球的质量较小,扭曲的时空曲率太小,所以我们察觉不出来。

2.时空是客观形式存在的,是表达物质运动的方向和速度,我们无法直接看到,但可以间接证明。

我们都知道是光把信息传达给我们,就像你现在看着电脑或者手机,是因为眼睛接收到了电脑和手机发出的光。

如果宇宙中有一束光沿着直线传播,就像一辆车在一条笔直的马路上行驶着。当马路有弯道时,那么汽车就需要转弯,如果我们不知道中间有弯道,认为汽车是走直线回来的,那么推测汽车起始位置就会出现错误。

同理光经过扭曲的时空,如果顺着时空跑道拐弯,当光被我们的眼睛所接收时,反馈给我们的信息会发生偏差。就像下图:筷子是真的弯了吗?

在地球上,怎么看不到引力产生的时空弯曲?


折射,导致光反馈的筷子的信息出现了偏差,所以筷子“折了”。如果光经过扭曲的时空也会,即可证明时空真的发生了扭曲。

论证之前,我们先讲明白原理。我用生活中一些简单的例子,来解释关于引力,光、时空的关系。

一、万有引力是时空弯曲的表现

二、何为时空

三、光被“掰弯“了

万有引力是时空弯曲的表现

什么是万有引力,最早是牛顿告诉我们的,把苹果从树上拉下来的力,就是万有引力。万有引力是两个物体的质点互相吸引产生的力。

后来爱因斯坦弄了一本书叫《广义相对论》,告诉我们牛顿弄错了,引力不是力的作用,是一种现象。质量使时空弯曲,弯曲的时空告诉物体如何运动的一种现象。what?爱因斯坦,你还是回你的火星去吧。

大家淡定,我做一个通俗易懂的实验,把爱因斯坦的想法告诉大家。

一张床单,两个球

在地球上,怎么看不到引力产生的时空弯曲?


我们先找一个圆形的蹦床,把蹦床上的床和弹簧部分都去掉,换成床单,抻开绑在上面。然后再准备一个铅球、一个小玻璃球。事先声明,这些都是我们能看见的东西。

实验开始:

第一步:我们把一个小玻璃球放在上面,玻璃球很小很轻,对床单没有造成的形变极其微弱,乖乖的在床单上呆着一动不动。(这就是文章开头原因一)

第二步:我们把一个铅球放在床单的中心,你们想想会发生什么情况?

我们可以发现:由于铅球质量大,压弯了床单,使床单出现了一个凹陷,小球会沿着床单弯曲的方向滚去。

现在你根据实验做个选择题,A.小球向下滑去,是因为铅球把它吸过去,牛说的。B.小球向下滑去是因为弯曲的床单,爱说的。答案:B,直接原因、显而易见,老头说对了,还他自行车吧。

爱因斯坦认为空间就像这个有弹性的床单一样,物体产生引力移动的本质与地球无关,而是与地球产生的扭曲空间有关。通过实验我们还可以知道,当物体质量越大,曲率越大,引力场越强。

结论:

引力不是一种力,引力是一种宏观的效果,本质上是物质的存在让周围的空间发生弯曲的现象。

空间、时间、光

在地球上,怎么看不到引力产生的时空弯曲?


光是时间和空间共同的尺子,比如“1秒”是光在真空跑了“30万km”所花的时间,同样我也可以说,“30万km”是光“1秒”行驶的距离。如果仔细看的话,会发现上面我对床单的比喻是空间,不是时空,时间与空间是密不可分的。我们都知道光正常情况下是沿着直线传播的。假设太阳的后面,有一个地球原本看不到的点A,当光从A点射出,路径正好靠近太阳,而我们却接收到它传来的信息。说明了什么?

第一由于空间弯曲,路径发生了改变。

第二由于空间弯曲,绕过太阳让我们能看到。

第三由于空间弯曲,光行驶的路程也变长了。

我们看第三条,简单点理解,就看下图,光同样是从A到B,请问哪条路花费时间最短。(为了便于理解勿喷)

假设光能拐弯的话:当然ab时间短,因为两点之间线段最短,而光的速度不变。因为太阳扭曲了空间,光掉坑里了,又要爬出来,所以路长了时间自然要花得多了。也可以说,光的速度不变,因为空间扭曲,导致时间流速变慢,即引力时间膨胀效应。《星际穿越》中爸爸上黑洞边上呆了没多久,回来之后女儿都可以当自己奶奶了就是这个原因。

光被“掰弯“了

空间弯曲搞定了,时空弯曲也说明白了,我们说终极问题的证明:第一个观察到时空扭曲的人——爱丁顿。1919年,爱丁顿带领的剑桥大学小组在非洲西岸的普林西比岛,在日全食时观测拍照星星们的位置,通过广义相对论计算得出结果,发现星星们的确跑偏了,并且发现星光偏析角度与广义相对论所计算的角度几乎完全吻合,宣布了广义相对论是OK的。

后来随着引力波的发现,黑洞的发现,广义相对论一次又一次的被证实。

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