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空間彎曲與時(shí)光倒流——空間彎曲曲率不處處為零的空間稱為彎曲空間。但這是如何彎曲的呢?空間是如何彎曲的?愛因斯坦指出物體使周圍空間、時(shí)間彎曲,在物體具有很大的相對(duì)質(zhì)量(例如一顆恒星)時(shí),這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物,即使是光線,也改變路徑。廣義相對(duì)論指出,時(shí)空曲率將產(chǎn)生引力。當(dāng)光線經(jīng)過一些大質(zhì)量的天體時(shí),它的路線是彎曲的,這源于它沿著大質(zhì)量物體所形成的時(shí)空曲率。兩種解釋假設(shè)理論從空間幾何形態(tài)來(lái)考慮問題引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量引力質(zhì)量:我們知道,一切物體都具有這樣一種重要的物理屬性:物體都是引力場(chǎng)的源泉,都能產(chǎn)生引力場(chǎng),也都受引力場(chǎng)的作用.物體的這一屬性通過萬(wàn)有引力定律表現(xiàn)出來(lái):其中m1和m2代表兩個(gè)物體各自產(chǎn)生引力場(chǎng)和受引力場(chǎng)作用的本領(lǐng),也叫做兩物體各自的“引力質(zhì)量”.r代表兩物體間的距離,F(xiàn)是作用于兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力,G是一個(gè)常數(shù),其大小由如何選擇F、r、m1和m2的單位而定.在國(guó)際單位制中,G=6.67×10^(-11)牛頓·米^2/千克^2.由萬(wàn)有引力定律公式可知,物體A和B的引力質(zhì)量mA和mB之比,定義為它們各自與另一物體的萬(wàn)有引力FA和FB之比,即mA∶mB=FA∶FB所以用測(cè)得引力的方法,可以借助把一待測(cè)物體的引力質(zhì)量與一標(biāo)準(zhǔn)體的引力質(zhì)量加以比較的途徑來(lái)測(cè)量引力質(zhì)量.這就是通常用天平來(lái)測(cè)物體質(zhì)量的辦法.所以嚴(yán)格地說,天平測(cè)出的是引力質(zhì)量的大?。|(zhì)量與慣性質(zhì)量慣性質(zhì)量:在牛頓定律中質(zhì)量的概念是作為物體慣性的量度而提出的.實(shí)驗(yàn)表明,以同樣大小的力作用到不同的物體上時(shí),一般說來(lái)它們所獲得的加速度是不同的,用同樣大小的力推動(dòng)一輛空車和一輛載重車時(shí),空車獲得的加速度要比載重車獲得的加速度大.這就說明,在外加力的作用下,物體所獲得的加速度不僅與力有關(guān),而且還與物體本身的某種特性有關(guān).這個(gè)特性就是慣性.在同樣大小的力作用下,空車獲得的加速度大,就表明它維持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力小,即慣性??;載重車獲得的加速度小,就表明它維持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力大,即慣性大.在物理學(xué)中,就引入慣性質(zhì)量這樣一個(gè)物理量來(lái)表示物體慣性的大小我的觀點(diǎn)我認(rèn)為第二個(gè)理論是更能解釋空間的彎曲。因?yàn)楦鶕?jù)萬(wàn)有引力定律,我們可以得出沒有質(zhì)量的物體是不受引力的,所以就不會(huì)在運(yùn)動(dòng)中因引力而改變路線。但是。但是萬(wàn)有引力的實(shí)質(zhì)是空間的彎曲。所以我認(rèn)為愛因斯坦的理論更接近本質(zhì)??臻g曲率空間曲率就是描述空間的彎曲程度的。一般一個(gè)質(zhì)量大的物體周圍的空間曲率是比較大的??臻g曲率是可以計(jì)算的,但是這個(gè)計(jì)算太難了,我們根本無(wú)法理解。所以我們就退而求其次,為大家算一下平面曲率。平面曲率平面曲率即k。曲率半徑即ρ。ρ=一個(gè)物體做曲線運(yùn)動(dòng),其中一點(diǎn)的瞬時(shí)速度為v,其法向加速度為,切向加速度為,所以,。通過這個(gè)就可以求平面曲率。例子數(shù)學(xué)方法一個(gè)函數(shù)的曲率半徑有一個(gè)公式:說到相對(duì)論又不得不說的黎曼幾何見下一張有請(qǐng)劉晉帆同學(xué)歐式幾何與黎曼幾何曾經(jīng)有幾位數(shù)學(xué)家想要證明歐式幾何中的第五公設(shè)是成立的。但是他們竭盡全力也沒有證出來(lái)這個(gè)結(jié)論,他們逐漸意識(shí)到了證明第五公設(shè)是不可能的,于是就有人與之背道而馳,并建立了統(tǒng)稱非歐幾何的羅氏幾何和黎曼幾何。其中我們介紹一下黎曼幾何。黎曼幾何一般是研究物理的是研究物理的基礎(chǔ)的學(xué)者必須要會(huì)的一種幾何,或者是研究物理的基礎(chǔ)。尤其是相對(duì)論。相對(duì)論中大部分用的都是黎曼幾何。就像歐式幾何和牛頓力學(xué)的關(guān)系一樣。歐式幾何與黎曼幾何歐式幾何的平行線公設(shè):過直線外一點(diǎn)有且只有一條直線與已知直線平行.黎曼幾何的基本規(guī)定:在同一平面內(nèi)任何兩條直線都有公共點(diǎn)(交點(diǎn))。這意味著在黎曼幾何中否定了平行線的存在。黎曼幾何中還有一個(gè)公設(shè)和歐式幾何格格不入,那就是直線可以無(wú)限延長(zhǎng),但總的長(zhǎng)度是有限的。還有黎曼幾何的幾何模型是球面。還有黎曼幾何的幾何模型是球面,因此在黎曼幾何中三角形的內(nèi)角和是大于180度的。下面有請(qǐng)姜一鳴同學(xué)來(lái)講解下面的時(shí)間倒流。交易妹設(shè)計(jì)時(shí)間倒流宇宙飛船上的測(cè)量——時(shí)間倒流16鐘慢效應(yīng)相對(duì)論的理論均基于光速不變?cè)瓌t,因此我們?cè)O(shè)想逗比船長(zhǎng)的宇宙飛船中有兩塊平行板,門繼英以光速在其間往返運(yùn)動(dòng),它來(lái)回所需要的時(shí)間是恒定的。門繼英門繼英宇宙飛船上的光子路徑的幾何解析顯然,飛船高速飛行時(shí),門繼英的路徑在地面上看是一條斜線,在飛船中是一條直線而且要短很多,這就是問題所在。其中=λ(lambda)被稱作相對(duì)論因子因此公式可以簡(jiǎn)化為t'=λt公式的角度1光錐的角度2物理定律的角度3外祖母悖論(因果律)4蟲洞5最新研究6論時(shí)光倒流的可能性實(shí)際上,尺縮效應(yīng)就是空間彎曲的根源(此處省略若干復(fù)雜物理計(jì)算。),而鐘慢效應(yīng)就是時(shí)間快慢變化的根源。右圖中正在進(jìn)行躍遷的飛船便是人們希望利用時(shí)空變幻的愿望。光錐如圖所示,我用光速乘以時(shí)間作為y軸的單位(即一個(gè)時(shí)間維),則在原點(diǎn)發(fā)生的一件事的影響如上圖所示。討論這個(gè)復(fù)雜的問題不得不在一個(gè)非常簡(jiǎn)化的光錐中討論,注意,這不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)空間,這是一個(gè)黎曼空間,到一個(gè)點(diǎn)距離相等的點(diǎn)的集合是雙曲線(鐘慢效應(yīng)的推論。)。這個(gè)圖展示了時(shí)間是如何使姜一鳴更加年輕的?!?這是一個(gè)不健康的ED!l尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)其實(shí)是密切聯(lián)系著的,右圖是前文中宇宙飛船的船長(zhǎng)逗比的實(shí)際大小。用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表達(dá)一下:x=ctt是門繼英從他左邊以光速飛到右邊的時(shí)間。x是右圖中逗比真正的寬。尺縮效應(yīng)<—
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