首页 > 时间简史 > 第7章 空间和时间(2)

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对于时空中的每一事件我们都能够做一个光锥(统统从该事件收回的光的能够途径的调集),因为在每一事件处在任一方向上的光的速率都是一样的,以是统统光锥都是全等的,并朝着同一方向。这实际又奉告我们,没有任何东西行进得比光更快。这意味着,通过空间和时候的任何物体的轨迹必须由一根线来表示,而这根线落在它上面的每一事件的光锥以内。狭义相对论非常胜利地解释了以下究竟:对统统察看者而言,光速都是一样的(正如迈克耳孙――莫雷尝试所揭示的那样),并胜利地描述了当物体以靠近于光速活动时会产生甚么。但是,它和牛顿引力实际不相调和。牛顿实际说,物体之间相互吸引,其吸引力依靠于它们之间的间隔。这意味着,如果我们挪动此中一个物体,另一物体所受的力就会当即窜改。或换言之,引力效应必须以无穷速率行进,而不像狭义相对论要求的那样,只能以即是或低于光速的速率行进。爱因斯坦在1908年至1914年之间停止了多次不胜利的尝试,诡计找到一个和狭义相对论调和的引力实际。1915年,他终究提出了明天我们称为广义相对论的实际。

1915年之前,空间和时候被以为是事件在此中产生的牢固舞台,而它们不受在此中产生的事件的影响。即便在狭义相对论中,这也是对的。物体活动,力吸引并架空,但时候和空间则完整不受影响地延长着。空间和时候很天然地被以为无穷地向前延长。

广义相对论的另一个预言是,在像地球如许的大质量的物体四周,时候显得流逝得更慢一些。这是因为光能量和它的频次(光在每秒钟里颠簸的次数)有一种干系:

爱因斯坦提出了反动性的思惟,即引力不像其他种类的力,它只不过是时空不是平坦的这一究竟的成果,而早先人们假定时空是平坦的。在时空中的质量和能量的漫衍使它曲折或“翘曲”。像地球如许的物体并非因为称为引力的力使之沿着曲折轨道活动,相反,它沿着曲折空间中最靠近于直线途径的东西活动,这个东西称为测地线。一根测地线是邻近两点之间最短(或最长)的途径。比方,地球的大要是个曲折的二维空间。地球上的测地线称为大圆,是两点之间比来的路。因为测地线是两个机场之间的最短程,这恰是领航员叫飞翔员飞翔的航路。

在广义相对论中,物体老是沿着四维时空的直线走。固然如此,在我们看来它在三维空间中是沿着曲折的途径。

一个事件是在特定时候和在空间中特定的一点产生的某件事。如许,人们能够用4个数或坐标来指定它。再说一遍,坐标系的挑选是肆意的;人们能够利用任何3个定义好的空间坐标和任何时候测度。在相对论中,在时候和空间坐标之间没有真正的不同,如同在任何两个空间坐标之间没有真正的不同一样。人们能够挑选一组新的坐标,比如说,第一个空间坐标是1日的第一和第二空间坐标的组合。比方,测量地球上一点的位置不消在伦敦皮卡迪里广场以北和以西的里数,而是用在它的东北和西北的里数。

能量越大,则频次越高。当光从地球的引力场往上行进,它落空能量,因此其频次降落(这表白两个相邻波峰之间的时候间隔变大)。在上面的某小我看来,上面产生的每一件事情都显得需求更长的时候。1962年,人们操纵一对安装在水塔顶上和底下的非常精确的钟,考证了这个预言。发明底下的那只更靠近地球的钟走得较慢,这和广义相对论恰好符合。目前,跟着基于卫星信号的非常切确的导航体系的呈现,地球上的分歧高度的钟的速率的差别,在合用上具有相称的首要性。如果人们疏忽广义相对论的预言,计算的位置会错几英里。

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