接着说时空
文章来源: donau2024-01-04 08:53:53

这个话题,实际上是我试着回答一下上次零不是数和来罘提出的几个问题。当时回帖说会写写这一部分到目前为止的结论,趁还是假期,那就聊一点我知道的。

关于大爆炸。

大爆炸这个假设是怎么来的?算出来的啊。爱因斯坦的广义相对论回推到零突然有解。小于零?没了。

如果你稍微有一点偏微分方程的知识,就很容易理解为什么会有这个推论。简单来说,偏微分方程用来描述一种自然界的物理变化过程,任何一个偏微分方程的解都是不定的(当然有可能无解),所以求解偏微分方程,是在基于事实的基础上给一个边界条件,也就是具体的值,然后在这个边界条件下求解。

所以大爆炸理论可以说是广义相对论的直接推导。有没有可能错?当然有可能。所有的理论都有出错的可能啊,但是今天能叫理论,是它一定可以合理地解释某些物理现象。而广义相对论,到目前为止这100年以来的新发现新结论,都和它很吻合。

这也是它最厉害的地方。我不觉得任何一个Prophezeiung可以有资格这样说。

接着说不变的光速和时空弯曲的概念。

首先,光速肯定是不变的,还是爱因斯坦的广义相对论的结论。如何理解时间变慢?

按照我们习惯对速度的理解,想象你在一列奔驰的火车上,非常快地跑,比如火车速度200km/h,你也200km/h,如果地面上人看你,那么你的速度是线性叠加,400km/h,初中物理?不确定了,反正大家都知道。

下面是关键。

假设你坐在一艘飞船里以光速飞行,同时你带了一只腕表,而且是机械装置的,也就是指针哒哒哒,你看见的1秒,两秒,三秒...,在地面上的人眼里看他们的表,会变1xxxxxx秒,2xxxxxx秒,3xxxxxx秒...。

也就是说,你的时间相对变慢了。你飞一圈再飞回来,对你只过了三年,但是地面上已经是你兄弟的子子孙孙那一代。

因此,关于这个问题,光线、时空弯曲了,那光线从光源到观测者之间传播的距离是否就比直线更长?

有一点点需要修正,时空是弯曲的,光线不是。所以不变的光速是不会到达观测者慢一点的。

并且,光线从光源到观测者的距离也不会变长,是因为,当接近大质量天体,比如黑洞时,要修正的是标尺(In der Nähe einer Masse ist jeder Maßstab verkürzt.)

同时,关于距离这件事也不再是我们常说的欧氏空间。我多说一点这个问题。

欧氏空间是大家最常见最熟悉的,它的一些概念,比如两点间直线最短,三角形内角和是180度这些不用我多解释。

但是,谈到广义相对论,时空弯曲,是不能用欧氏空间的概念来理解的。比如上图中AB两点间的距离,是这个球表面的弧线(黄的部分),属于Hyperbolische Geometrie,而广义相对论的弯曲时空中,用的是黎曼几何。

我不想再多讲黎曼几何,那太长了。有兴趣的可以去查一下这个概念。最起码,我想学过高等数学的,应该都有黎曼积分的概念。呃,就是那个家伙搞出来的。