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俗话说 “抬起头看不到自己的脚底”
但是如果有人把你的世界扭曲了 那么你就可以看到了
你可能认为秒总又发神经了
不过今年的8月22日 美国人在观看“日全食”的时候 已经经历了一次“时空扭曲”
这是真的吗？
这是真的！！
接下来 秒总来告诉你哪里扭曲了 并且教会你怎么判断空间是否被扭曲了
因为这是一个深奥的物理学和拓扑学问题 所以接下来的内容会有点难度 不过看完之后会~很爽~很爽~哦
首先 有些东西能够一眼识别它是否是曲面
有些东西因为太大 而人又生活在上面 所以无法看出它是否是弯曲的
同样是球 为什么会有这种区别呢 因为它们的“曲率”不同
“曲率”简单地说就是“弯曲程度”
那么 问题是 生活在地球上的我们 用什么办法可以判断大地是平的还是弯的呢
或则说 怎么测量它的“曲率”呢
首先 来了解几个概念：
“空间扭曲”“引力”和“张量”有着密切的关系
接着 再来看另一组概念：
有时候会考虑很多条向量 那么就组成了“丛”和“场”
学了上面的概念之后 我们就具备了一种能力 能辨别一个东西是不是扭曲的了
你设想自己手里拿着一根“矛” 与地面保持垂直 构成一个“法向量”
然后你一边走动 一边平行移动这根矛
如果走了很远 矛还是与地面垂直 说明你生活在平坦的地面上
如果发现矛已经不与地面平行了 说明地面是弯的
如果甚至还神奇地贴在了地面上 说明你生活在更加弯曲地面上
而如果你依然坚持认为地面是平的 你就只能把这种诡异的现象解释为
“地心引力把我的矛吸到了地面上”
你也许感受到了什么不同寻常的东西 那就对了 接着往下看 你会发现更大的秘密
接下来 我们要拿出另一个法宝 “切向量”
假设我和你都握着矛 往同一个方向前进 并且矛始终和地面相切
如果地面是平坦的 那么我们的矛将永远平行
但是如果我们生活在球面上 那么即使往同一个方向走 矛会相交到一起
也就是说 在球面上
或者你也可以想象成 有两条平行的光线射出去 在北极点相交
如果你此时还不承认地面是弯曲的 你就只能解释为
“这两条光线是被万有引力吸到了一起”
我们再来回顾一下两次实验
你有没有发现什么问题
“ 引力 即是 几何 ”
根本TM根本没有“引力”这东西 造成这种误解的原因 都是因为你不承认自己生活的世界被扭曲了 你依然用平坦的世界观来认识宇宙
现代人虽然已经接受了地球是弯曲的事实 但还不敢承认宇宙也是弯曲的
除非让伟大的爱因斯坦亲自来说服你
爱因斯坦根据弯曲的“黎曼几何” 建立了他著名的“广义相对论”
“广义相对论”的模型是“弹簧床理论”
假设太阳放在弹簧床上 太阳把弹簧床压出了一个凹陷 “凹陷”代表它扭曲的空间
然后 地球会滚到凹陷里去 这很好理解 球往低处走嘛
因为你不承认时空被扭曲了 所以你只好把这种现象解释为
“太阳的万有引力把地球吸过去了”
那么地球上的“地心引力”又是怎么回事呢
首先 地球也有质量 也会把周围的空间扭曲
扭曲的空间把我们往地面上压 就制造了“引力的假象”
我们不敢承认空间是扭曲的 那么就只好解释为
“地心引力把我们吸向地面”
另外
一颗太阳或恒星熄灭之后 会收缩为密度更大的“中子星”
那么它对空间的扭曲会更大 引力也会更大
中子星继续坍缩 就变成了黑洞
黑洞的体积无限小 质量无限大 那么曲率和引力也就无限大
我们先不扯那么远 来看看1919年日全食的时候 发生了什么可怕的事情
那时候 月亮正好飞到了太阳和地球中间
太阳光被月亮遮挡
投影投到地球脸上
在投影里的人可以看到“日全食”
一切都很平静 但是这个时候有一颗星星在太阳背面躲着
按道理地球上是看不到这颗星星的 因为光沿着直线传播 星光被太阳遮挡了
可是 奇怪的事情发生了 地球上的天文学家却看到了它
那么 解释只有一个 那就是爱因斯坦所预言的 太阳周围的时空被扭曲了
空间被扭曲 星光也接着被扭曲 绕过太阳射向我们 被我们观测到
秒总上面说了 用“法向量”或“切向量”可以测量空间曲率
其实没这么简单 在物理学中 至少要用两个切向量才能测量
这两个切向量就像一把尺子一样 所以叫做“黎曼度规”
用它可以测量超级复杂的空间曲率 例如
也可以测量比“曲率”更复杂的“挠率”
我们会不会生活在 这种极度变态弯曲的宇宙中呢 很有可能 因为已经有科学家预言了
宇宙一共具有10个维度
卡丘空间 就是下面这种玩意儿 一种极度扭曲的曲面
它的弯曲程度无法想象 迄今也没有人知道它确切的形状
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