九,時空彎曲的實質

2020-11-09 張易乙

所謂「時空彎曲」其實是空間和能量相互之間一一對應關係和空間變化和能量變化相互一一對應關係的表現,「時空彎曲」也許不是真實存在。

「時空彎曲」只是能量與空間一一對應關係實現的表現,「時空彎曲」只是能量變化與空間變化一一對應關係實現的表現。因為能量與空間一一對應關係實現的表現和能量變化與空間變化一一對應關係實現的表現為能量與空間的「相互轉換」對稱關係。能量與空間的「相互轉換」對稱是指能量變化量和空間變化量一一對應的對稱關係,對於一個能量系統來說,該能量系統能量的增加量必定有相應的該能量系統系統空間減小量與之相對應,該能量系統能量的增加表現為系統空間的減小;相反,該能量系統能量的減小量必定有相應的該能量系統系統空間增加量與之相對應,該能量系統能量的減小表現為系統空間的增加。

比如,在宏觀領域,太陽和地球形成的能量系統,太陽和地球之間的距離為該能量系統的系統空間,地球和太陽的動能表示該能量系統的一種形式的能量。以太陽為參照,地球動能的增加必定帶來太陽和地球之間距離的減小,即該能量系統的系統空間的減小;相反,地球動能的減小必定帶來太陽和地球之間距離的增加,即該能量系統的系統空間的增大。又因地球的動能變化和地球的質量變化,和地球的場能變化同步,地球的動能、地球的質量和地球的場能都是地球的能量,所以能量和空間具有「相互轉換」的對稱關係。

比如,在微觀世界,任何一個粒子也都是一個能量系統,同樣任何粒子也都有粒子的質量、粒子的動能和粒子的場能,其中粒子的內部能量表現為粒子的質量。粒子的形狀、體積等表現為粒子的系統空間,粒子的空間是指由粒子內部能量及其變化創造並形成的粒子能量的界限。因為任何粒子內部任然存在更小規模的粒子,該粒子內部相鄰粒子之間相互否定,相互追逐和相互依存的一維直線空間關係的周期性變化創造並形成的粒子能量的界限,這個能量界限就是該粒子的系統空間。粒子的系統空間和粒子的能量也具有能量和空間一一對應關係和「相互轉換」的對稱關係。比如,光子,光子的物質波波長表示光子的系統空間,光子的能量。光子的波長與光子的能量一一對應。光子的波長增大,則光子的能量減小;光子的波長減小,則光子的能量增大。因為方程兩邊乘以光子的波長,則有,因為,所以。所以有。即在每一個時刻光子的能量和其系統空間(波長)都有一一對應的關係,並且光子的系統空間減小,即波長減小,必定有光子的能量增大與之對應;光子的系統空間增大,即波長增大,必定有光子的能量減小與之對應。

所以,能量與空間一一對應關係實現的表現和能量變化與空間變化一一對應關係實現的表現為能量與空間的「相互轉換」對稱關係。

又因為只有在具體物體運動時,才發生能量與空間一一對應關係的變化,才表現為「時空彎曲」。「時空彎曲」也許不是真實的存在,因為如果沒有能量與空間的一一對應關係,沒有能量變化與空間變化一一對應關係,那麼能量與空間的「相互轉換」關係就不存在。如果沒有能量與空間的「相互轉換」關係,那麼「時空彎曲」就不存在。

所以,「時空彎曲」只是科學家用數學語言和數學方法對物理現象的語言表述。如果沒有能量與空間的一一對應關係的實現,沒有能量變化與空間變化一一對應關係的實現,那麼時空彎曲就不會發生,也不會存在。

所以,「時空彎曲」的本質就是能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現。這兩種關係的實現表現為能量與空間的「相互轉換」關係。即能量系統能量的增加表現為能量系統系統空間的減小,能量系統能量的減小表現為能量系統系統空間的增加。能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現,和能量與空間的「相互轉換」關係的實現表現為時空彎曲。而不是「時空彎曲」是運動的原因和根源。

而能量與空間的一一對應關係的實現和能量變化與空間變化一一對應關係的實現,在物質世界空間關係上的表現又是一維直線空間關係形成和變化。因為物質世界最基本的空間關係是相鄰兩點之間相互追逐、相互否定和相互依存的一維直線空間關係。因為即使對於最小的基本粒子,要否定其內部存在兩點相互追逐、相互否定和相互依存的一維直線空間關係也是困難的。而物質世界的立體空間關係又是由這種一維直線的空間關係變化併疊加而來。正如在幾何學上,線是由點變化疊加而來,面由線變化疊加而來,我們對於點、線和面的理解和認識就是基於物質世界的一維直線空間關係和立體空間關係。

所以「時空彎曲」的本質就是能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現。

再比如,一個「流浪」的小天體以一定速度與地球擦肩而過,它的運動軌跡一定是拋物線,這一拋物線的頂點恰處在該「流浪」天體與地球直線距離最近的地方。說明該「流浪」的小天體與地球形成了相互否定、相互追逐的運動系統,以地球為參照,「流浪」的小天體的動能與其到地球的距離之間發生相互轉換,小天體的動能增大,小天體到地球的距離減小。如果沒有地球的引力,那麼該「流浪」天體一定做勻速直線運動。這說明該「流浪」天體的動能變化與它和地球的直線空間關係變化具有一一對應關係,該「流浪」天體的動能與它和地球的直線空間距離具有一一對應關係,同時說明了「時空彎曲」的本質就是能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現。

再比如,一束光與地球擦肩而過,它的運動軌跡也一定是拋物線,這一拋物線的頂點恰處在光線與地球直線距離最近的地方。說明組成光線的光子與地球形成相互作用的運動系統,以地球為參照,光子的動能與其到地球的距離之間發生相互轉換,光子的動能增加(雖然光子的傳播速度未變,但是光子的動能是增大的),光子到地球的距離減小。如果沒有地球的引力場,那麼光線一直做直線運動。在這束光與地球擦肩而過的過程中,組成光線的光子的能量發生了變化,因為在這一過程中組成光線的光子發生了「藍移」和「紅移」現象。這說明組成光線的光子,其動能變化與光子和地球的直線空間關係變化一一對應,組成光線的光子的動能與它和地球的直線空間關係一一對應,同時說明了「時空彎曲」的本質就是能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現。雖然光子沒有靜止質量,沒有產生加速度的物質基礎,但是光子在地球附近運動過程中發生「藍移」和「紅移」現象,從而對於光子而言,光子在其和地球的直線空間關係上產生了加速度的效果,產生了所謂「引力透鏡」效應。這就說明了組成光線的光子,其動能變化與光子和地球的直線空間關係變化具有一一對應關係,組成光線的光子的動能與它和地球的直線空間關係具有一一對應關係;這說明「時空彎曲」的本質就是能量與空間的一一對應關係的實現,能量變化與空間變化一一對應關係的實現,「時空彎曲」只是一種在數學上的想像現象。

相關焦點

  • 時空為什麼彎曲?
    我們認識的時空是人類視角(光速)時空,時空彎曲是由大質量天體產生,(愛因斯坦的理解)與速度有關嗎?這說不同速度視角時空彎曲是不一樣的,時空彎曲與速度有關。愛因斯坦為統一萬有引力廣義相對論理解說時空彎曲了,牛頓直說萬有引力是物質屬性必然有的。時空彎曲後就可沒有萬有引力,衛星一直沿著彎曲時空做直線勻速直線運動。時空彎曲解釋萬有引力是掩耳盜鈴嗎?時空彎曲又是什麼原因引起的?
  • 時空彎曲就是空間引力場彎曲
    時空彎曲這個概念採用空間引力場彎曲這個詞語表示比較合適。光線經過恆星表面、黑洞表面時,光子運動的方向和速度會被改變,其原因只能用引力波和暗能量這兩個未解之謎來解釋。隨著時間的推移,科學家最終真正發現引力波和暗物質,並發現引力波和暗物質的來源,但任重而道遠。
  • 時空彎曲與引力的關係
    時空會彎曲是真的,這是毋容置疑的。引力波能被探測到就是最好的證明。因為引力波是時空的漣漪,是時空的振動,這說明空間是具有彈性的,不是純剛體的東西。還是把場方程的圖,放在開頭。那麼空間是如何彎曲的,就是我們應該深挖的內容。
  • 萬有引力的本質是時空彎曲嗎?
    愛因斯坦的時空彎曲論,反映的仍是現象,並非本質。何為本質?牛頓與愛因斯坦都未涉及。愛因斯坦的時空彎曲一、宇宙為什麼需要萬有引力?沒有萬有引力就沒有時空,就沒有宇宙的生命,所以,運動與萬有引力是一對平衡力,二者的平衡維持著宇宙的生命。這是宇宙需要萬有引力的本質,而不是牛頓與愛因斯坦反映的科學現象。二、萬有引力與時空彎曲的關係假如沒有萬有引力,物質的運動將保持勻速直線運動,四散而去。
  • 時空是平直的,還是彎曲的?時空穿越應以何種形式實現?
    ,而是彎曲的,質量大的物體會改變周圍時空彎曲的曲率,從而改變時間的流淌速度,如果一個人的速度夠快,那麼他就可以在這條時間長河之中逆流而上,穿越時空。在球面上是如此,在彎曲的時空中也是如此。眾所周知,太陽作為一個大質量的天體會導致周圍時空發生彎曲,而地球圍繞太陽運動的路徑恰好就是按上述計算方法計算而出的在彎曲表面運動的最短路徑。與球面不同的是,彎曲的不僅僅是空間,還有時間,在彎曲的時空中,任何物體都擁有四個坐標,前三個坐標錨定了空間位置,最後一個坐標則表示時間。
  • 彎曲時空,引力退散
    第八講:廣義相對論8.2 彎曲時空其實不一定,比如足球是由一塊一塊很小的、比較平的皮子縫起來的,但是縫起來之後,就形成了一個表面彎曲的、球形的足球。我們的空間也是這樣,我們考慮空間中每一點很小的具有不同運動狀態的體積元,把它們粘回來,我們發現最後的空間其實是彎曲空間。不均勻的引力場導致了空間的彎曲。其實彎曲的不只有空間,彎曲的是整個時空。
  • 重力場與時空彎曲效應
    光因為有「動質量」,如果在計算時把光當作運動中的實物,關聯重力場,就沒有「時空彎曲」的說法。事實上,「時空彎曲效應」就是描述重力場對天體運動的影響。如果光成了不變的標準,也就是說,僅僅以運動相對性計算,與所在位置重力場的「質心」沒有產生關聯,就會出現各種離奇古怪的計算結果。比如,即使真的有天體以難以理解的速度相對地球運動,也並不奇怪,只要足夠遙遠。
  • 蘋果落地是因為時空彎曲嗎
    原標題:蘋果落地是因為時空彎曲嗎   廣義相對論是描述萬有引力的又一個裡程碑,是建立天體星系運動模型的基礎   1915年,愛因斯坦提出了廣義相對論,這是繼牛頓之後,描述萬有引力的第二個裡程碑。這個理論,至今仍然是天體物理及宇宙學中,建立天體星系運動模型以及宇宙演化模型的基礎。
  • 廣義相對論的時空彎曲效應
    再根據等效原理,加速度就是引力,引力就是加速度,因此,加速度同樣會造成光線的彎曲。  這個世界已經變得越來越神奇了,連光都成了彎曲的了,但又不由得我們不信。還有更神奇的,愛因斯坦用一個非凡的思維實驗論證了這樣一個事實:引力其實造成的是時空彎曲,也就是時間和空間同時被彎曲了。
  • 時空彎曲:時間與空間原來是不可分割的
    愛因斯坦提出狹義相對論後,他進行了進一步的思考,認為:大質量的物體讓其周圍的空間發生彎曲,從而導致經過它周圍的光線走了一個彎曲的路徑。在愛因斯坦的理解中,時間和空間都不是固定不變的,那麼它們之間有什麼關係嗎?
  • 時空真的可以彎曲嗎?細思謬極
    愛因斯坦根據等效原理,認為大質量物體可以使周圍的時空彎曲,根據是光線在大質量物體旁邊經過時光線會發生偏折,這的質量物體大到什麼程度才算大呢?比如地球,比如太陽。因此得出結論:大質量物體使周圍時空發生彎曲。如下圖:先不管這結論的正確與否,單從「時空彎曲」這句話來看,簡直就不是人話。首先,光線彎曲與時空彎曲不能等同起來,在我們不受大質量物體影響的周圍也經常有光線彎曲的現象。
  • 用最簡單的方式解說相對論的時空彎曲
    在時空中,運動物體就如水中的筷子一樣,到達的目的地是彎曲的路線。它與水中的筷子不同在於,它表達的是三維的動態,這個動態路徑是彎曲的,而筷子僅僅是靜態的,所以是彎折的效果。同時,這個時空彎曲現在通過間接驗證的方式,證明是事實存在的,而不是我們觀察的錯覺。這與汽車在筆者的公路上勻速行駛的結果並不同。
  • 真的是時空彎曲產生引力嗎?
    導讀:真的是時空彎曲引力嗎?這個問題不值得懷疑嗎?我對此持懷疑態度。但物質質量越大,會對時空產生彎曲!所以說愛因斯坦建立了一個對的理論,卻解釋錯了,就是不能用時空彎曲解釋引力的成因!這就是我為什麼不贊同引力是由時空彎曲產生的。而是把引力產生的根源歸結為時空,即右邊的質量分布項,但它表示的是時空分布,即時空場。說到時空場,我問你一個問題:引力場和電磁場有什麼不同?我的意思是引力場和電磁場哪個是平直的場,哪個是彎曲的場?這個問題絕對有意思,你慢慢想。愛因斯坦場方程中沒有引力「F」,為什麼大家說它是引力方程呢?這個問題留給你。
  • 在地球上,怎麼看不到引力產生的時空彎曲?
    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?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。
  • 引力子還是時空彎曲?
    這種對於大自然的好奇心,加上顛覆性的思維方式,當然也少不了專業性的物理學知識,讓愛因斯坦提出了「時空彎曲」的概念,他認為引力的本質就是「時空彎曲」!用通俗的方式理解時空彎曲,是這樣的。就像一塊彈性布料上放一個重球,這個球就會壓縮布料變形彎曲,如果這時候在布料上放一顆小玻璃球,這個玻璃球就會感受到布料的彎曲,向重球壓縮點的方向運動。不過這種通俗的方式雖然很容易理解,但也容易造成誤解,畢竟在太空中沒有上下的概念,時空也不可能只朝著一個方向彎曲。
  • 引力子還是時空彎曲?
    這種對於大自然的好奇心,加上顛覆性的思維方式,當然也少不了專業性的物理學知識,讓愛因斯坦提出了「時空彎曲」的概念,他認為引力的本質就是「時空彎曲」!用通俗的方式理解時空彎曲,是這樣的。就像一塊彈性布料上放一個重球,這個球就會壓縮布料變形彎曲,如果這時候在布料上放一顆小玻璃球,這個玻璃球就會感受到布料的彎曲,向重球壓縮點的方向運動。不過這種通俗的方式雖然很容易理解,但也容易造成誤解,畢竟在太空中沒有上下的概念,時空也不可能只朝著一個方向彎曲。
  • 時空彎曲產生引力改為引力使時空彎曲,能不能解釋相對論的問題?
    按「相對論」的高逼格,引力表述為:質量發生變化,導致時空結構改變,時空結構的變化將以「波」的形式傳播。簡單的說:引力以光速傳播。這就是引力波的概念。到底誰對誰錯,科學的辯證就是根據理論預測,大家做實驗對比數據!LIGO引力波探測的原理異常簡單。
  • 廣義相對論中的「時空彎曲」為什麼特別難理解?
    上一篇文章中我詳細談到了廣義相對論中的「時空彎曲」概念,大家應該有一個初步的認識,不過大家肯定也有疑問,對「時空彎曲」概念依然有點蒙圈。別急,這一講我將進一步給大家剖析時空彎曲概念。首先要區分兩個概念「時空彎曲」和「空間彎曲」有差別,時空彎曲是一個具有四維(x,y,z,t)的物體是彎曲的,空間彎曲則是一個具有三維(x,y,z)的物體是彎曲的。其實空間彎曲在我們的現實世界並不存在,我們生存的這個三維空間本身是平直的,但是三維的空間加上一個時間,合併成的「四維時空」為什麼就變得彎曲了呢?
  • 時空彎曲被證明:GPS每天可偏差11公裡
    也許現在很多人還認為相對論離我們很遙遠,時空彎曲和我們完全無關,甚至根本不相信時空是彎曲的,或者完全沒有任何概念。當初愛因斯坦發表廣義相對論預言時空彎曲的時候,非得英國人派了兩支船隊,等到日全食的時候,趕到地球上兩個相距遙遠的地方,分別測量被太陽擋住的星光,才最終證明時空是彎曲的,真是又費馬達又費電。
  • 時空彎曲是廣義相對論核心,理解了空間彎曲,如何理解時間彎曲?
    愛因斯坦的廣義相對論為我們描述了一種不同於牛頓定律的新的引力觀,根據愛因斯坦的觀點,引力實際上就是空間和時間的彎曲。在牛頓的引力理論裡,太陽將地球限制在固定的軌道上,依靠的是一根「看不見的繩子」。似乎從太陽或者地球生出了一根隱形的「引力之繩」,將兩者拴在了一起。