如何知道時空彎曲了多少,如何理解時空彎曲

時間 2022-09-04 03:42:10

1樓:美秀時尚

由於光的紅移效應,人類目前能看到的都是在遠離地球的行星,這直接說明了宇宙在膨脹.

這一點很有力的支援了大**論斷,即宇宙是由乙個內部壓力無限大的奇點**而產生的!

現在我們知道地球上每發生乙個事件都由光向外傳播,那這時樓主在距地球一光年外的乙個飛船上用高倍望遠鏡朝地球看,這時樓主看到的是地球一年前的景象.

但樓主的意思覺沒這麼簡單,ok,那我幫樓主想想怎麼看到過去式!現在樓主在地球開動飛船向外太空以2倍光速飛行,飛行時不斷的朝地球看,這時樓主會發現地球上的人的行為都是倒行的,比如汽車不朝前開而是朝後開,人們不會再吃進去而是吐出來最後食物會完美的變成最初狀態.等等.

那現在我們發現乙個問題,根據愛因期坦的論述任何物質的運動速度只可無限接近光速確不能超光速.所以樓主理論上講最多只能看到地球上的事件的停滯而不能看到倒帶!

那怎樣才能成功的看到過去式?

目前人類以經證明了「量子躍遷」的存在性,所以在未來科技無限發達的情況下,樓主只需在已經飛出1光年外的飛船上利用「量子拷貝機」貼上一下在地球上用「量子拷貝機」同步複製的你,就可以在飛船上看到一年前的樓主了.

2樓:匿名使用者

物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質量(例如一顆恆星)時,這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物,即使是光線,也改變路徑。廣義相對論指出,時空曲率將產生引力。當光線經過一些大質量的天體時,它的路線是彎曲的,這源於它沿著大質量物體所形成的時空曲率。

彎曲因而是有精確的幾何定義的。但當維數增加時,定義變得複雜多了,彎曲程度不能再像圓的情況那樣用乙個數來描述,而必須講"曲率"。且看乙個簡單情況即圓柱面,這是乙個二維曲面(圖約,平行於其對稱軸所量度的曲率為零,而在垂直方向上的曲率則與截出的那個圓相等。

儘管曲率有多重性,仍然可以定義出乙個固有曲率。在二維面上的每乙個點都可以量出兩個相互垂直方向上的彎曲半徑,二者乘積的倒數就是曲面的固有曲率。如果兩個彎曲半徑是在曲面的同一側,固有曲率就是正的;如果是在兩側,那就是負的。

圓柱面的固有曲率為零,事實上它可以被切開平攤在桌面上而不會被扯破,而對乙個球面就不可能這樣做。

3樓:楓島

既然公轉有快有慢,引力有大有小,那麼時空也有平有彎。我們要問問時空的曲率。時空的曲率(全稱是ricci曲率)是乙個用來描述該時空某部分彎曲程度的數,時空中的每一點附近的區域都對應乙個時空曲率數值。

為了得到時空的曲率,首先我們要先建立起一套座標系,時空當中的每一點都對應乙個座標。僅僅有座標還不夠,為了計算座標和座標之間的距離,我們還得建立起一套對應的距離計算法則,這就是度規。打個比方,我們說某沿海城市往東3公里,往南4公里的海面上形成了乙個颱風,那麼我們會很容易的利用勾股定理計算出颱風和城市之間相距5公里。

假如我們不使用平面直角座標系,而是用經緯座標系的話,就不能再直接用勾股定理計算距離了。比如我們說颱風在城市往東3(經)度,往南4(緯)度的海面上,就不能再說颱風到城市還有5度的距離了。也就是說,計算距離的法則隨著座標系的改變而改變了。

在我們試圖描述同乙個時空物件的時候,可以根據需要採用不同的座標系,同時也就意味著採用了不同的度規。在廣義相對論中,時空的絕大部分性質並不明顯的依賴於座標系,而是包含在這默默無聞的度規之中,就好像無論你管貨幣叫歐元還是美元不重要,關鍵要看匯率是多少。

選取了座標系之後,人們只要將度規代入乙個能將人折磨得死去活來的複雜算式,就可以得到時空中某一點附近區域的曲率。時空曲率雖然從座標系和度規計算出來,但它是時空的內稟性質,並不隨二者的選取而變化。就好像漢字有多種字型,每種字型的尺寸形狀千變萬化,但他們都表示相同的內容。

如果說座標系是字型,度規是字形,那麼字形所表徵的漢字就是時空曲率。有時候電腦上的一些特殊字型無法表示所有的漢字,我們就應該換一種字型,並不影響意義的表達。同樣的道理,在計算黑洞等特殊時空物件的時候,一些座標系和度規無法描述時空所有的部分,我們應該換一種座標系和度規,這也不會影響時空曲率的數值。

4樓:蘇厚子

就目前我們的測量而言,我們的宇宙是保持平坦的。這意味著,發射出去的光線就會在一條直線上永遠傳播下去,並不再回來。這個測量存在微小誤差,所以仍然有可能我們的宇宙只是「開放」或「閉合」的幾何結構。

在乙個開放宇宙中,平行光線就會分道揚鑣,因為它們向前傳播並且永遠不會返回。在乙個閉合宇宙中,光線最終會返回,前提是宇宙膨脹速度要足夠慢。

5樓:眼花了眼花了

時空彎曲不容易檢測到,因為空間太小。我們用差之毫釐謬以千里這個道理來理解就知道其道理。如果在一百光年的距離,相信彎曲度數就會有明顯的結果。

所以現在說彎曲了多少只是乙個臆測而已,有理論意義,沒有實際效果

6樓:匿名使用者

在廣義相對論中,或在愛因思坦所給出的說明中,我們是通過參照系之間時空座標的變換來理解「時空彎曲」的,即在乙個參照系中,時空是「平直的」,光線不會彎曲,但在另乙個參照系中,該參照系中的時空座標或時空測量標準可以相對於這個「平直時空」的參照系作任意的(但應連續和可微)變換,該參照系中的時空就可以理解為「彎曲」的,該參照系中的光線也就是彎曲的。或者說,該參照系中就可以認為存在乙個引力場,至少認為存在乙個等效的引力場。顯然,這裡的解釋是對比而言的,是將乙個參照系中的時空測量結果與另乙個參照系中的時空測量結果進行對比,我們才說,另乙個參照系中的時空,或引力場中的時空「彎曲」了,因為該參照系中的時空座標相對於前一系發生了蠕變。

我們在前面的第二部分講到,僅在乙個參照系內部,不需考慮與其它參照系之間的相互關係,也能建立起愛因思坦的引力場方程。因此,我們也就應該僅在乙個參照系內部,不需與其它參照系進行比較,就能測量和解釋這個參照系中的「時空彎曲」。

7樓:我惜情愛

如果我們的宇宙只是閉合的,光仍將永遠不會回到原來的位置。我們宇宙的膨脹速度非常之快,目前還在加速膨脹,因此發射出去的光線將永遠無法回到原來的位置。相反,它永遠只會越來越遠離光源。

自膨脹伊始——宇宙大**之後的轉瞬間至今,這對於我們的宇宙而言確實是如此,但在此之前或許並非如此。

8樓:匿名使用者

這個問題好高深,這個問題好難懂、這個問題,唉~~~~!我只求乙個贊!

如何理解時空彎曲

9樓:我惜情愛

如果時空是彎曲的,那麼如果一束光發射出去進入太空,那它有可能沿著彎曲的空間傳播並最終回到開始的地方嗎?這是否意味著我們可以仰望太空,然後看到很久以前從地球發射出去的光嗎?我們可以看到我們自己的過去嗎?

說時空是彎曲的這個模擬是常用來描述宇宙可能的「形狀」,然而這個模擬有點缺陷,所以基於此得出的結論可能會導致你誤入歧途。

首先,就目前我們的測量而言,我們的宇宙是保持平坦的。這意味著,發射出去的光線就會在一條直線上永遠傳播下去,並不再回來。這個測量存在微小誤差,所以仍然有可能我們的宇宙只是「開放」或「閉合」的幾何結構。

在乙個開放宇宙中,平行光線就會分道揚鑣,因為它們向前傳播並且永遠不會返回。在乙個閉合宇宙中,光線最終會返回,前提是宇宙膨脹速度要足夠慢。

10樓:匿名使用者

物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質量(例如一顆恆星)時,這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物,即使是光線,也改變路徑。廣義相對論指出,時空曲率將產生引力。當光線經過一些大質量的天體時,它的路線是彎曲的,這源於它沿著大質量物體所形成的時空曲率。

彎曲因而是有精確的幾何定義的。但當維數增加時,定義變得複雜多了,彎曲程度不能再像圓的情況那樣用乙個數來描述,而必須講"曲率"。且看乙個簡單情況即圓柱面,這是乙個二維曲面(圖約,平行於其對稱軸所量度的曲率為零,而在垂直方向上的曲率則與截出的那個圓相等。

11樓:物理機制探索者

其實彎曲時空很好理解。只要把它理解成包圍在物體周圍的乙個球形場就行了。球形場的球面是彎曲的,因此時空就是彎曲的。具體可以參見:網頁鏈結。

時空彎曲是怎樣證明的?

12樓:星宇飄零

空間彎曲是廣義相對論的四大預言之一。好像還是第乙個被實驗檢驗的預言。

當時愛因斯坦給出的檢驗方法很簡單,就是測量經過太陽附近的光線,只要對照太陽背後的星光在經過太陽附近時的位置變化,就能確定光線是否彎曲。由於太陽光強度太大,白天它周圍是看不見星星的,幸好在廣義相對論發表三年後,就發生了一次日全食,英國天文學界就組織了兩支觀測隊分別前往兩個全食帶經過的地區,其中由愛丁頓帶領前往非洲的觀測隊成功拍攝到全食**,雖然有點模糊,但還是能分辨出星星位置確實發生位移,並且當時公布位移量與廣義相對論的計算結果吻合。

這是愛丁頓當時拍攝到的日全食**。

雖然光線彎曲被實驗驗證了,但是很多人並不服氣,憑什麼光線彎了就是空間彎曲造成的?這個貌似可以通過狹義相對論中的光速不變論證,不過這就太長篇了,我不想寫那麼長(◔◡◔)

說完空間彎曲,下面來說時間彎曲吧,這其實就是引力場時間膨脹。這個已經有大家非常熟悉的gps衛星導航系統精確證明了,在不同的高度下,衛星時間需要根據狹義相對論和廣義相對論對速度和高度引起的相對時間同時進行修正。

你可能會奇怪時間彎曲跟時間膨脹有啥關係,怎麼說時間彎曲會扯上時間膨脹?其實這個問題可以用前面空間彎曲來輔助理解,因為在我們的慣性思維下,空間彎曲比時間彎曲更好理解。

用這個黑洞二維圖理解一下。這圖代表了黑洞在二維裡的彎曲,網格線代表平直空間裡的尺度,越靠近奇點,空間越彎曲,(圖中越垂直表示空間越彎曲)同時網格越小了,這就是尺縮效應。沒錯,引力場不單會導致時間膨脹,同時也會導致空間收縮,這兩個效應永遠是同步產生的,否則光速就要變了。

但你可能會發現,橫向收縮了,垂直方向好像沒收縮啊,那是因為這個圖是側面看的,你如果從黑洞的上方看,就會發現現在的垂直網格也收縮了。而在三維空間看黑洞,我們實際上只能從它上方看,你永遠不可能從側面看。

三維空間看黑洞是360°無死角的ʘᴗʘ上圖就顯示,黑洞背後的吸積盤都彎到前面來了。(◔◡◔)

通過上面空間彎曲的分析你會發現,空間彎曲導致了尺縮效應,反過來我們通過gps時間同步證明了時間膨脹也就同時證明了時間彎曲。

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