我打算用通俗易懂的話來解釋所謂的空間彎曲。
由於疫情影響,加上自身的對天文的愛好。就選了這樣一個話題。當然最主要的原因就是光線為什麼在經過大天體附近的時候會發生彎曲呢?網上很多視頻資料和文章。說的都不夠接地氣(理解的不夠徹底)。
「愛因斯坦的廣義相對論認為,由於有物質的存在,物質和時間(時空)會發生彎曲,時空彎曲的是質量(能量)造成的結果,萬有引力是時空彎曲的表現。」
這段話來自百度百科「時空彎曲」關鍵詞。
這段話的意思是在說,空間彎曲是引力導致的。這話沒毛病,引力是什麼,怎麼導致的,這就變得很抽象來。用具象話來說,其實就是傳播光的介質自身密度所決定的。
在小學的時候,自然科學課堂上,老師會做光的折射實驗引出來海市蜃樓,然後解釋:光在空氣中傳播和在水中傳播的速度是不同的,而傳播方向也會在經過不同介質中發生折射。
好了,其實這就是光在時空中前進時候,遇到大天體會發生彎曲。
如果說到這裡還沒有明白,我繼續往下解釋。
萬有引力F=GMm/r^2其中M=pV(p為密度)所以F和p成正比,所以當F增大時p也會增大即引力越大密度越大
看不懂公式沒關係,只需要知道密度和引力是成正比例關係就可以了。換句話來說,引力強弱影響密度強弱,而密度強弱則改變光的方向。
光的彎曲是由於密度發生彎曲的最有證明能力的就是那雨後掛在天空中彎彎的彩虹。
當然,彩虹也可以通過人造的方式來呈現,比如拿噴壺在太陽下噴一下,就能看到彎曲的彩虹。而彩虹發生彎曲就是因為噴壺噴出來的水滴範圍密度大於周圍空氣的密度。所以彩虹發生了彎曲。
而彎曲彩虹和直線彩虹的最直接對比就是噴壺VS三稜鏡。三稜鏡折射出來的光則是純粹的直線。那是因為三稜鏡的鏡面是平面鏡。而噴壺噴出來的則是類似於球形範圍,因為這是水的張力特性。
所以所謂的引力導致的時空彎曲不過是區域範圍內空間密度不同導致的。
也許有人會說太陽周圍是真空的。但是事實上,以人類的理解看似真空的地方,其實還存在著很多物質。
通過以上的例子,也能研究為什麼黑洞會導致光線無法往外傳播。最好的解釋就是光暈。就是那天上的彩虹圍繞太陽變成了圓環。在形成光暈的密度範圍中導致了光形成了閉環方式進行傳播。所以就圍繞黑洞做圓周運動的光就無法帶著黑洞的成像信息圖傳播給外界了。
最後還是要總結一下,空間彎曲其實就是引力導致的該空間密度和周圍其他地區的密度不同導致的。