重力是如何产生的(但你想过为什么会有重力吗)

爱因斯坦成长在十九世纪晚期,当时正值电力时代初来乍到,电力点亮了城市,催生出各式各样著名物理学家牛顿永远也无法想象的科技,这些发展攸关于一个爱因斯坦从小就很着迷的东西:光。这里所说的光不是在说灯泡或是街灯而是光的本质。爱因斯坦执迷于其中一种尤其奇怪的特性,光的速度,这将带领爱因斯坦推翻牛对对于空间的看法。重力是如何产生的
想象一下,我们都坐过车,当我们坐车以时速20公里前行,若想要更快,司机只需要踩油门,车速就会跟着改变,你能感觉得到速速有变化,但你看车上的时速表也能知道,或是路上的雷达测速显示牌。但再试想一下,现在不是测试车的速度,而是雷达测速显示牌测量车头灯发出光线的速度,显示牌所测得的光速将是惊人的每小时十亿八千万公里。你会以为当车开始启动,光速会相应随着汽车速度而增加,你会以为移动中的车会带给光线额外的推力,但其实竟然不是这样,雷达测速显示牌,又或其他测量光速的装置测量到的都会是时速30万公里,不管车有没有在动都一样。

但为什么会这样呢?怎么可能无论在什么状态下测量光速,结果都是一样的呢?爱因斯坦澄清这个谜题的方法是知道速度只是在测量某物在一段时间内移动的空间,爱因斯坦提出了当时惊人的概念,就是空间和时间可以共同合作,持续调整出确切的量,所以不管你在测量光速时移动多块,光速永远都是时速十亿八千万公里。

为了尊重光的绝对值,时间就不能是绝对的,同样空间也不能使绝对的,这两者得要变成相对的。如果空间和时间有弹性,听来不熟悉,也只是因为我们在日常生活中没有移动得快到能看出究竟,但如果你刚才坐的车能以接近光速移动,其中的效果将不再是隐藏的。重力是如何产生的
比如说我站在街头,而你以逼近光速接近,我就会看到空间在调整,所以你的车会变得几乎只有几寸长,我也会听到你的手表秒针跳得很慢。但对于坐在车里的你来说,你的手表秒针跳动正常,而车里的空间也会和平时一样。但是当你向车外看,会看到空间正在猛烈调整,这一切都是为了维持光速这个常数。

所以对爱因斯坦来说,时间和空间不再是固定而绝对的,反倒会因为运动而融合在一起,形成一个单一的实体,称之为“时空”。而在爱因斯坦眼中,这个空间的新形象将会解答一个深深的谜题,关于宇宙中一种最普遍的力量:重力。

牛顿知道重力能让物体互相吸引,而他的定律精准预测了重力的强度,但重力式怎么运作的呢?地球是如何隔着虚无空间,牵引着几十万公里远的月球?感觉就像是中间有隐形的线相连,但是大家都知道不是这样的。重力是如何产生的
而牛顿定律并没有提供解释。爱因斯坦发现牛顿的重力学说没有给出重力的本质,他需要想出其中的机制。在设法解谜十多年后,爱因斯坦达成了惊人的结论,重力的秘密就在时空的本质中,这比他先前体会到的更有弹性。时空就像布料一样可以伸展,这和当年牛顿的理论相比有了一个极端的突破。

我们都玩过桌球,想象下,把桌球想象成时空,把那些球想象成空间中的物体。如果时空像桌面一样平坦,物体就会呈直线行进,但若空间像不料能伸展弯曲呢?这感觉或许有点奇怪。如果把中午放在有弹性的时空会如何呢?重物会把时空压成凹陷形状,如果这时再打球,这个球就会沿着布料被重物压出的凹陷走。重力是如何产生的

重力是如何产生的
而这让爱因斯坦领悟到这就是重力运作的方式,是因时空内的物体造成时空扭曲,换句话说,重力就是时空本身的形状。月球沿着轨道走,不是因为被神秘力量往地球牵引,而是因为沿着被地球在时空中所创造出来的凹陷弧形而滚动。
重力是如何产生的
因为爱因斯坦,我们知道空间变得不只真实,而且还有弹性。突然间空间有了性质,突然间空间有了曲率,突然间空间有了弹性几何,这开启了我们对现实的全新思考,用来描述整个宇宙。爱因斯坦也因为这项观察而留名青史。

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