 爱因斯坦相对论有狭义和广义之分，狭义相对论是研究惯性参考系中的运动规律，也就是不考虑引力的情况，而广义相对论是研究引力的，这篇文章将为大家展示相对论的时空观，仅作一个表面直观的认识，不涉及深奥的数学计算，力求简单形象，通俗易懂。  首先来了解一下最短距离的概念，在一个球面上两点，假如它们是水平的，那它们之间最短的连线是怎样的？注意只能在表面上，不能穿过球体，凭感觉可能是横着这条线（黑色），其实不是，而是以球心为圆心，过这两点的圆周，然后两点之间这条小圆弧（蓝色）才是它们的最短距离，这是可以证明的。讲这个就是要挑战大家的直观经验，要理解相对论就要抛弃一些生活常识。 牛顿认为，物体之间存在万有引力，这种力是相互吸引的结果，大小跟两者质量成正比，跟距离成反比。而爱因斯坦则认为，引力的产生只是时空弯曲所表现出来的效果，一个物体可以使周围的时空发生弯曲，物体质量越大弯曲越明显，比它小得多的物体，靠近它的时候会沿着最短距离的路线运动，这个最短距离叫做短程线或者测地线，比如恒星发出的光线经过太阳附近会产生偏转，牛顿力学和广义相对论都有这个预言，但是两者计算结果相差两倍，后来实验观测证实了跟相对论完全相符。 光线走短程线是天然规律，沿着时空弯曲的方向走距离是最短的，所以我们看起来光线被弯曲了。好像与两点之间直线最短的常识相违背，这就需要我们抛弃生活常识和思维定势，以纯理性去思考看待问题，就像前面举的球面上的例子，最短距离已经不是我们想当然的样子了。 再举一个比较形象的例子，一个床单四角拉直绷紧，放一个铁球在中间，床单会被压出一个坑，扔一个玻璃珠过去，玻璃珠会绕着铁球转并往里掉落，当然这只是个比喻，以便直观理解。这个例子中玻璃珠的运动还是受地球引力的影响，而不是铁球的引力造成的，铁球引力还没大到那个程度，只是我们把布比喻成铁球周围的时空。 也就是说引力并不是两个物体在互相吸引，而是我改变了周围的时空，你从我的世界经过时，你的运动受到了时空形状的影响，或者路线偏转，或者向我靠近，或者绕着我转动，具体运动形式取决于你的质量和速度。  这张图比较形象的展示了时空弯曲的情形，它只是个二维剖面图，在三维空间中是什么样子呢？可以想象一个球悬浮在水中，周围的水就是时空。说明时空是柔性可变形的，至于它的本质是什么，现在还没人能解释清楚。 就是因为这个属性，才会有引力波，像水波一样在空间振荡传播。黑洞，虫洞，时空折叠都是在时空弯曲的基础上产生的概念，不过很多还只存在科幻作品中，还没得到证实。 欢迎关注高质量原创账号“先锋原创”：先锋视角，科技前沿，科普，数码，互联网。 |
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