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不懂相对论，没看过相对论，是否可以了解爱因斯坦所说的时空弯曲呢？ 虚数时空与实数时空实数时空 时空，简单说就是时间与空间联系性的数理表达。古代虽然也有时空的表达，例如宇宙这个概念，是时间空间的总称。但是古代通常是把时间与空间分别研究的。 盘古开天辟地的神话传说很不简单，因为在这个故事中，古人同时考虑了时间与空间的变化。这是数理性表达的很大进步。
这是明显的将时间与空间连锁对空间变化的动态描述。它解释了空间的动态变化。 而奇点大爆炸假说也是基于这样的实数域数理逻辑产生的，用ct的变化来试图表达时空的变化。 通常，有些人用时间乘以速度来表达时空，例如解释ct或者用ct直接解释时空的时候，这是明显错误的。 ct，这是实数域的距离概念，光速在一定时间运行的距离，并不是物理意义的时空！ 虚数时空 爱因斯坦所说的时空，是虚数域的表达－－ict对实数三维尺度的系统性的影响效应。 ict本身也不是时空。把ict理解为时空，这也是通常的另一种理解错误。 只有ict与实数的欧氏三维体系联系在一起，才总称为时空。为了区别于实数域的时空一词，这里称爱因斯坦的时空是虚数时空。 虚数时空里面由于虚数因素的介入，其结果是看不见的，只能通过它的影响效应来间接证实虚数时空起到的影响作用。 现在基于可视化的习惯和表达需求，我们通常将虚数域的虚数时空直接表达为实数域的实数时空。这个表达过程被称为虚数实数化表达。这对于理解和计算是方便的，但是却容易造成对虚数拟合性质的错误理解。 而爱因斯坦的虚数时空通常也被直接简化表达为时空两字，但是这两个字对于相对论而言并不是实数意义的。 水中的筷子是弯的，还是直的呢？时空中运动物体的路线是弯的，还是直的？ 初中物理的光学现象 在水中的筷子实际并没有弯折，拿出来依然是直的，但是我们会看到筷子在水中弯折了，这是一种光线在不同介质中传播的性质导致的观察错觉。 在时空中，运动物体就如水中的筷子一样，到达的目的地是弯曲的路线。它与水中的筷子不同在于，它表达的是三维的动态，这个动态路径是弯曲的，而筷子仅仅是静态的，所以是弯折的效果。同时，这个时空弯曲现在通过间接验证的方式，证明是事实存在的，而不是我们观察的错觉。 这与汽车在笔者的公路上匀速行驶的结果并不同。在三维的欧氏体系中，没有第四因素影响（实际是因为第四因素影响较小的忽略），物体的运动遵守牛顿惯性定律。  这是传统的欧氏几何方法表达匀速运动的物体运动的结果。 四维时空，被简称为时空，与三维的这种表达多了一个第四影响因素－－ict（虚数长度）。匀速运动的物体的运动结果当降维到三维来表达的时候（也就是我们观测到的现象），就会出现如下的结果：  红色正方体是我们观察到的时空现象的结果。这与我们通常在实验室或者生活中看到的结果结果并不一样。而这种现象现在通过天文观测和卫星的运行等现象，已经被证实实际存在。 这与三维欧氏理解的不同点有几个： 1、由于这种弯曲时空效应通常情况下较小，例如在地面上的运动，甚至飞机的运动，这种影响结果并不容易观测到，因此用三维的欧氏方法可以解释。相当于忽略了这个微小的时空弯曲效应的影响。 2、当物体的质量很大，例如太阳这个质量；或者物体运动的速度很高，例如卫星或者星际星体，100公里/秒。这种情况，这个微小的影响结果就不小了。我们会观测到这种效应产生的影响结果。这与传统的基于三维因素思考的数理结果就明显不同了。 3、时空弯曲描述的速度是角速度意义的，而三维体系中描述的速度是线速度意义的。 相对论能够造成理论上的轰动效应的原因之一在于，爱因斯坦不仅仅校正了牛顿引力方法的部分误差，同时在没有这方面观测结果的情况下，通过四维时空的理论方式预测了一些四维时空现象的存在：光线在大引力场条件下弯曲；引力透镜；引力波效应等等。 时空（四维时空、弯曲时空、虚数时空）简化的二维降维理解 四维的降维，首先把实数的三维降维成一维表达。例如正方体的对角线L是一维的，L就是三维正方体的一维降维表达。 在欧氏几何中，两个影响因素的结果是产生平面，这个平面如果降维到一维表达如图：  这就是我们通常说的平直的结果。 现在同样是基于L这个因素，再增加一个ict这个影响因素，这就构成了虚数坐标轴：  这个降维的二维结果，与欧氏的平直的区别就在于弯曲。另外，强调这是虚数的二维坐标轴。 如果简单实数化比拟，你可以考虑狙击手射出去的子弹，即便忽略地球引力的情况下，也需要考虑侧向风速的影响。ict造成的虚数影响结果就如那看不见的风。 数学而言，欧氏三维再增加一个影响因素只有四维时空吗？并不只有四维时空，我们增加的这一个影响因素是实数的，还是虚数的，结果会不同！ 基于三维的欧氏体系再增加一个虚数影响因素，这种数学体系，被表达为四维时空。就会产生上图的二维、三维的降维表达结果。 四维时空体系相当于将三维欧氏族体系的实际运动结果表达出来。这也是通常所说的三维的运动结果就是四维时空的意思，这种表达不能省略时空两个关键字。 因为基于欧氏三维，如果再增加一个实数影响因素呢，这是另外一种非欧几何体系－－四维超体。这是理论数学，至今未证实任何应用数学的意义。而且与四维时空是完全不同的非欧几何体系。  四维超体中的四维正方超体，在三维中不会产生静态投影，是动态的表达结果。 物理使用的是四维时空的数学拟合方法，而不是四维超体的数学拟合方法。如果采用四维超体来解释一个星系的动态位置结果，那么就是这个星系无处不在。这种描述肯定不是物理！与事实观测不符！ 物理虽然是使用数理方法，但是不是什么数理物理都可以用。物理需要这个数理得到实证，才可以称为物理。 理论物理假说，虽然也有物理这两个字，但是如果不能证实或者证伪，则仅仅是数理，而不是物理；就像数学也分应用数学与理论数学。而四维超体至今是理论数学模型，而非应用数学范畴。再如四元数、八元数，这也是理论数学，并未找到数学拟合应用意义。  至于有些人将四维超体表达为上图这样，这是数学错误的。因为四维正方超体在三维降维后，不可能静态表达。 在上世纪初四维两种数学体系还未产生之前，古人在理解四个影响因素的系统的时候，其中错误之一就是这种静态的理解。而现在依然有人用这种内容数学科普，其数学落后不仅仅是百年。 那么运动物体弯曲的运行路线就是我们描述的虚数时空吗？还不是。虚数与实数的拟合表达并不同尽管我们通常在欧氏三维（非欧二维，因为在非欧几何中特定曲线是一维）中会用一张有质量球压着的弹性网来比喻这个时空弯曲效应，但是这张网我们是看不见的。因为它是虚数坐标轴产生的效果，它仅仅是一种影响效应。就像有一种看不见的“力”在一直起作用，这种看不见的“力”的作用的结果被称为时空弯曲。而那个看不见的“力”就是引力。这样才有爱因斯坦认为引力实际是时空弯曲效应的表象这种表达。 虽然这个虚数的网与实数意义的运动轨迹是重叠的，但是，一个是实数意义的可见的结果，一个是虚拟的影响效果。这是虚数最难理解的地方之一。 在爱因斯坦的这种描述中，引力这个物理量无需再存在，用时空弯曲数量上更精确地代替了。 通常我们会将引力和时空弯曲放在一起使用，以为是一件事情，但是，对于数学拟合来讲，这是两件事情。 引力是实数域的表达，而时空弯曲是虚数域的表达。通过可视化的数学转变，我们效果图上看见了时空弯曲的效果，但这是虚数实数化的表达结果，并不是其本身虚数的状态。 我们可以在数量上，认为引力与时空弯曲是接近等效表达的，并且时空弯曲方法因为增加了一个影响维度而更精确一些，能解释更多的大质量体高速运动的物理性质。但是，时空弯曲这个虚数现象本身我们无法直观证实，只能通过验证时空弯曲造成的效果，例如这种效应让光线转弯、让星体公转等间接证实方法来验证这种影响效果的存在。这才是时空弯曲最难理解的地方。 这种时空弯曲效应存在，但是我们不能直接验证时空弯曲，只能间接验证时空弯曲造成的影响结果。因为时空弯曲是虚数域性质的。 引力不是力，看不见，是实数表达；时空弯曲也看不见，是虚数表达。但是这两种概念产生的结果（或称效应），现在物理均已证实。 引力（时空弯曲效应）的物理性质及物理本质那么，是引力导致了不能直观看见的时空弯曲，还是爱因斯坦所说的不能直观看见的时空弯曲导致了引力的现象呢？现在通常认为后者正确。 当然，这并未完全解决引力的本质问题，也就是时空弯曲是由于什么造成的呢？这个引力本质问题实际也就是ict的本质是什么的问题？ 如果说：时空弯曲是由于引力造成的，这是循环逻辑，肯定不行； 时空弯曲就是相对质量体相对运动现象的潜在影响因素造成的结果。这个潜在影响因素是什么？而且，相对质量又是哪来的？相对运动的原动力是什么？这才是引力的本质性质的最终问题。爱因斯坦并未能够给出最后答案。现代物理也并未给出最终答案，因为引力子并未被发现。 物理依然在努力寻找这个答案。 |
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