「引力」和「空間彎曲」觀念被公眾嚴重誤解

2020-12-20 知了一些科技

我們應該都知道愛因斯坦的相對論,經常聽說空間被「彎曲」,而事實上應該說空間被「壓縮」。

準確的「引力井」圖形根本不是這樣。測地線在大質量物體附近彎曲,但這並不意味著空間本身就是被彎曲。經常看到「引力井」圖形的網格線越來越長,實際上剛好相反:在引力場中,網格線應該更加短更加密集。

以上是一些常見的引力井圖形,但它們實際上完全是錯誤的。網格線不應該被拉長,而應該更多地被擠壓在一起。

空間的扭曲也直接關係到時間為什麼會膨脹:由於晶格點在引力井中靠得更近,網格線更短,光必須在相對於同一空間通過兩個時空晶格點的時間是一定的,因此光速在通過未被壓縮前兩個晶格點間線段的時間,和通過壓縮後兩個晶格點間線段的時間必須一致。但是從外部看來,按照外部人的距離標準測量,光子穿過給定外部標準距離需要更長的時間(因為靠近引力井的晶格線段更短,外部的一段晶格線段比內部更長)。這意味著空間被壓縮,相對於外部標準,光速變慢,時間流逝變慢。

例如:我們有兩個觀測者,一個在外部時空晶格外部,一個是在兩個時空晶格點間,未被壓縮前,兩個觀測者均觀測到兩個時空晶格點線段AB=100,光速為100,光通過AB的時間為T=1。

時空壓縮50%後,而內部本地觀察者沒有觀測到時空有變化,仍然認為AB=100,光速在此內部仍為100,通過兩個晶格點的時間仍為1;

但在外部的觀測者則認為AB=50,光通過AB=50耗時1,意味著在外部觀測者看來,AB中的光速變慢了,光速要通過100的距離需要時間為2,時間變慢了。

以上是正確的「引力井」圖像。一旦我們糾正了時空扭曲的圖形象,所有相對論效應及其與引力的關係就變得更加清晰明了易懂了。

(網圖侵刪)

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  • 廣義相對論—時空彎曲
    愛因斯坦的改變了人們對物理學的認識,廣義相對論的出現,顛覆了人們對經典力學的認識,廣義相對論中提出的「時空彎曲」徹底顛覆了過去人們對時空的認識。廣義相對論站在物理界關於引力理論的最頂端,代表了引力理論、時空研究的最高水平。
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    恆星周圍的空間彎曲實際上,引力場方程的非線性(引力的非線性)在物理中是有一個比較貼切的對應的,我們可以從這個物理現象來理解引力的非線性,而無需通過抽象的數學性質去理解。引力子實際上是引力的量子化。這跟愛因斯坦提出的光波的能量被量子化為一份一份的光子是同樣的邏輯。也就是說,引力子是引力場中的能量單元,它的能量是不可再分的。
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