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「時空扭曲」在是一些小說中的常客,我們經常可以看到「某種力量扭曲了虛空」這樣的描寫,那麼在現實世界中,時空是否也可以被扭曲呢?其實在現代物理學中,時空扭曲的概念並不是一紙空談,而是真實在宇宙中的現象,目前科學家已經在中子星的周圍找到了關鍵的證據。
時空的本質是什麼?對於人類來說其實就是時間和空間的結合,當然時間和空間的概念一般也是共同存在的,如果沒有空間,時間就沒有存在的意義,同樣如果沒有時間,空間也沒有存在的意義。在愛因斯坦的相對論中,早就預言了關於「時空扭曲」這種現象,在物理學界中,對這個現象充滿了各種爭議,但是隨著人類對宇宙的探索越來越深入,我們發現時空扭曲可能真的存在。
什麼時候會發生時空扭曲呢?愛因斯坦認為,當一個有質量的物體,它的體積無限接近0時,它的引力就會變得無限大,從而導致時空扭曲現象的產生,就像是黑洞一樣,在視界範圍內,光線都無法逃逸出引力的扭曲。
前文中我們已經提到,時間和空間是無法單獨存在的,我們的宇宙是一個四維空間,而在時空扭曲發生時,會造成一定程度的「空間錯亂」,這個時候時間離開了空間的概念,導致我們不能正確理解時間的概念。
這個時候,多維空間和平行宇宙的觀點就可以出現,幫助我們解釋暫時無法理解的概念。其實,造成時空扭曲的現象的本質原因是因為「引力」的存在,並且引力越強,對時空造成的影響就越強,科學家認為,引力是四大基本力中唯一可以跨越維度影響的力。
1687年,牛頓發現任何物體之間都有存在相互吸引的力,也就是我們常說的「萬有引力」,值得注意的是,牛頓和蘋果的故事並不是真實的,引力是牛頓多年努力下的研究成果,並且任何物體之間都存在引力,不只是地球這樣的行星才存在引力,只是因為地球的質量足夠大,產生的引力才可以對我們造成影響,我們日常生活中物體產生的引力,幾乎都可以被我們忽略。
宇宙中的星系之所以這麼井然有序,就是因為引力的存在,質量小的星體圍繞著質量高的物體運動,就像是地球圍繞太陽運動,太陽圍繞著銀河系的中心運動。總有更大的引力源存在,讓宇宙中的一切不至於混亂。
隨著時間的推移,愛因斯坦的廣義相對論提出,引力並不是一種力,引力從本質是「時空彎曲」,也就是重力場使四維時空發生了「彎曲」,我們可以把四維時空想像成一個柔弱的平面,當一個存在質量的物體放在這個平面上後,就會把這個平面「壓彎」。
這個物體的質量越高,造成的時空彎曲面積就越大,也更加陡峭(引力強大),當一個較小的物體來到這個較大的物體附近時,就會掉入這個更大的時空彎曲中,無法自主掙脫,這就是引力的本質。
既然引力是物體對時空造成的影響,那麼時空的承受力也是有上限的,當引力達到一定程度後,就會造成時空彎曲現象的出現,這是愛因斯坦在上個世紀提出的觀點,在科學界引起了很大的爭論,隨著時間進入21世紀,科學家逐漸發現,時空扭曲確實存在。
1919年,科學家在觀察日食時發現,太陽的引力對星光造成了影響,讓星光發生了一定程度的彎曲,並且在黑洞周圍也存在一些「暗塊」,甚至是地球的周圍也有同樣的情況產生,時空扭曲的現象十分普遍,對我們的物理學發展起到了至關重要的促進作用,科學家認為一些奇特的粒子,可能就存在與這些扭曲的時空中。
最關鍵的證據存在於中子星的周圍,中子星是恆星死亡後產生的一種特殊天體,一些恆星的質量不夠變成黑洞,質量卻也十分的高,就會在超新星爆發後變成中子星,簡單來說,中子星就是一顆被極致壓縮的恆星,同時中子星也是人類在宇宙中發現的密度最大的星體。
想像一下,在質量不變的情況下,把太陽壓縮成一個和普通城市一樣大的球體,這樣的星體因為超高的密度和較小的體積,會產生強大的引力,科學家在中子星周圍發現,一些鐵原子氣體呈現出模糊彎曲的現象,也就是說時空扭曲現象確實存在,並且可能在我們的宇宙中十分普遍。