《广义相对论浅说-上》(原创)

二泉映月

广义相对论很有名,但多数人不知道里面到底说些什么。只见一堆名词:时空弯曲,黎曼几何,非欧空间,黑洞等等,很玄乎。网上有些广义相对论浅说这类文章,但说得还是有点高深难懂。这里我试试做个最简易的解说,希望没物理背景的人读后也能理解广义相对论的基本内容。

古人开始时不知道大地是个球,以为是个平面,就不敢朝一个方向一直航海远去,怕这世界没尽头,回不了家。后来知道大地是个球,就敢朝一个方向一直航行下去,绕地球一圈还能回到老家。贴着一个平面或球面的运动是个二维运动。这个例子说明一个二维空间如果是平的,就是开放无界的,可以一直延伸出去。如果弯成个球面,就是封闭的,再怎么走还是会回到原处,但又是无界的,可以一圈一圈一直绕球面走下去。这个弯曲空间的概念是广义相对论里最基本的概念。

上面说的是个二维问题。现在的人会造飞船,不一定非要贴着地球面航行,可以飞离地球进入太空,因为我们所处的世界是三维的。但敢不敢开着飞船朝一个方向一直飞下去?如果宇宙这个三维空间是“平”的,宇宙就是无穷大,飞太远了就回不了地球。如果宇宙这个三维空间是“弯”的,开着飞船朝一个方向一直飞下去,就有可能回到地球。弯的三维空间不好想象,也不必多想。能够理解前面说的弯的二维空间就行了。

我们从中学开始学的几何学里有几个基本假定,其中一个假定是我们所在的这个空间是平的,两条平行线再怎么延伸也不会相交。这个几何学叫欧几里德几何,是希腊古人中有些吃饱了喜欢乱想的人这么想的,我们中国古人吃饱了就写诗作赋,传统不一样。近代也有人吃饱了乱想。比如,爱因斯坦在狭义相对论里认为宇宙是四维的:三维空间加一维时间,时间和空间在特定条件下可以互换的。比如现在这里是2021年,但在宇宙其他地方现在可能是1021年或者3021年,时空穿越是可能的。在广义相对论里他认为宇宙中的质量,比如太阳,地球等等,会把其附近的四维空间搞弯了。质量越大就弯得越厉害。这就是所谓的“时空弯曲”,不是欧几里德几何了。

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评论 
松柏的冰凌 - 03/09/21 22:34

这个吗?能理解,但想像起来,太烧脑子。像数学里4,5,维空间一样的道理。

突然想到很多人大概也喜欢被洗脑,不独立思考。黒与白,好与坏多简单。所以也有民族性。

Kotalpa - 03/09/21 20:48

我认真看了两遍,也认真想了一会儿,不明白,不明白,不明白。

我以为二维和三维其实是相对的,我们认为的二维,在微生物眼里可能就是三维了。如果有多个宇宙,而且所有的宇宙都连成一条线,那也可能被认为是二维吧。关于时间,我认为时间和光不应该是一个概念,你可以设计出比光线走的还快的飞行器,然后绕着地球飞速绕圈子,你一直飞,时间也一直在前进,至于能看到什么,就不知晓了,但未必是昨天的太阳和昨天的月亮。

二泉映月 - 03/09/21 20:58

可能太搞了一点,不值得花那脑筋。

Kotalpa - 03/09/21 21:03

但是是很好玩的论题,只可惜资质不够,每次想上一分钟,脑袋就卡壳儿了。真的佩服物理学家,不出地球就能明白那么多东西。😁

重新来过 - 03/09/21 17:50

一点也没懂。

石头村 - 03/09/21 17:35

泉班太高深了,你这解释让我想起年轻时候读过的俄国阿西莫夫的科普著作。

钱百万 - 03/09/21 17:12

无人驾驶的飞船一直向一个方向飞完全可行。只是速度太慢,绕一圈回来不现实。一般星系离太阳至少几万光年,说明即使是弯曲时空,以光速绕一圈都不知要多少光年才行。好比用手划桨驾着舢板去绕地球,不是不可能,是时间太长很难去实践

二泉映月 - 03/09/21 17:34

是的。目前的技术水平还不行。

钱百万 - 03/09/21 19:31

其实以后只要望远镜技术提高就行了。从地球向外观测,看到远古的地球,就说明宇宙是圆的

snow_light - 03/09/21 15:33

泉班是既会胡思乱想,又会吟诗赋词,佩服。

二泉映月 - 03/09/21 15:52

谢谢表扬。

Kotalpa - 03/09/21 15:53

我都没敢发言,想等到下班后好好读一读再发问些问题的。😁

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