在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?

在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?

原因:

1.地球的質量較小,扭曲的時空曲率太小,所以我們察覺不出來。

2.時空是客觀形式存在的,是表達物質運動的方向和速度,我們無法直接看到,但可以間接證明。

我們都知道是光把信息傳達給我們,就像你現在看著電腦或者手機,是因為眼睛接收到了電腦和手機發出的光。

如果宇宙中有一束光沿著直線傳播,就像一輛車在一條筆直的馬路上行駛著。當馬路有彎道時,那麼汽車就需要轉彎,如果我們不知道中間有彎道,認為汽車是走直線回來的,那麼推測汽車起始位置就會出現錯誤。

同理光經過扭曲的時空,如果順著時空跑道拐彎,當光被我們的眼睛所接收時,反饋給我們的信息會發生偏差。就像下圖:筷子是真的彎了嗎?

在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?


折射,導致光反饋的筷子的信息出現了偏差,所以筷子“折了”。如果光經過扭曲的時空也會,即可證明時空真的發生了扭曲。

論證之前,我們先講明白原理。我用生活中一些簡單的例子,來解釋關於引力,光、時空的關係。

一、萬有引力是時空彎曲的表現

二、何為時空

三、光被“掰彎“了

萬有引力是時空彎曲的表現

什麼是萬有引力,最早是牛頓告訴我們的,把蘋果從樹上拉下來的力,就是萬有引力。萬有引力是兩個物體的質點互相吸引產生的力。

後來愛因斯坦弄了一本書叫《廣義相對論》,告訴我們牛頓弄錯了,引力不是力的作用,是一種現象。質量使時空彎曲,彎曲的時空告訴物體如何運動的一種現象。what?愛因斯坦,你還是回你的火星去吧。

大家淡定,我做一個通俗易懂的實驗,把愛因斯坦的想法告訴大家。

一張床單,兩個球

在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?


我們先找一個圓形的蹦床,把蹦床上的床和彈簧部分都去掉,換成床單,抻開綁在上面。然後再準備一個鉛球、一個小玻璃球。事先聲明,這些都是我們能看見的東西。

實驗開始:

第一步:我們把一個小玻璃球放在上面,玻璃球很小很輕,對床單沒有造成的形變極其微弱,乖乖的在床單上待著一動不動。(這就是文章開頭原因一)

第二步:我們把一個鉛球放在床單的中心,你們想想會發生什麼情況?

我們可以發現:由於鉛球質量大,壓彎了床單,使床單出現了一個凹陷,小球會沿著床單彎曲的方向滾去。

現在你根據實驗做個選擇題,A.小球向下滑去,是因為鉛球把它吸過去,牛說的。B.小球向下滑去是因為彎曲的床單,愛說的。答案:B,直接原因、顯而易見,老頭說對了,還他自行車吧。

愛因斯坦認為空間就像這個有彈性的床單一樣,物體產生引力移動的本質與地球無關,而是與地球產生的扭曲空間有關。通過實驗我們還可以知道,當物體質量越大,曲率越大,引力場越強。

結論:

引力不是一種力,引力是一種宏觀的效果,本質上是物質的存在讓周圍的空間發生彎曲的現象。

空間、時間、光

在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?


光是時間和空間共同的尺子,比如“1秒”是光在真空跑了“30萬km”所花的時間,同樣我也可以說,“30萬km”是光“1秒”行駛的距離。如果仔細看的話,會發現上面我對床單的比喻是空間,不是時空,時間與空間是密不可分的。我們都知道光正常情況下是沿著直線傳播的。假設太陽的後面,有一個地球原本看不到的點A,當光從A點射出,路徑正好靠近太陽,而我們卻接收到它傳來的信息。說明了什麼?

第一由於空間彎曲,路徑發生了改變。

第二由於空間彎曲,繞過太陽讓我們能看到。

第三由於空間彎曲,光行駛的路程也變長了。

我們看第三條,簡單點理解,就看下圖,光同樣是從A到B,請問哪條路花費時間最短。(為了便於理解勿噴)

假設光能拐彎的話:當然ab時間短,因為兩點之間線段最短,而光的速度不變。因為太陽扭曲了空間,光掉坑裡了,又要爬出來,所以路長了時間自然要花得多了。也可以說,光的速度不變,因為空間扭曲,導致時間流速變慢,即引力時間膨脹效應。《星際穿越》中爸爸上黑洞邊上呆了沒多久,回來之後女兒都可以當自己奶奶了就是這個原因。

光被“掰彎“了

空間彎曲搞定了,時空彎曲也說明白了,我們說終極問題的證明:第一個觀察到時空扭曲的人——愛丁頓。1919年,愛丁頓帶領的劍橋大學小組在非洲西岸的普林西比島,在日全食時觀測拍照星星們的位置,通過廣義相對論計算得出結果,發現星星們的確跑偏了,並且發現星光偏析角度與廣義相對論所計算的角度幾乎完全吻合,宣佈了廣義相對論是OK的。

後來隨著引力波的發現,黑洞的發現,廣義相對論一次又一次的被證實。

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