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相对论指出时空弯曲产生引力,那是什么导致时空弯曲呢?大质量物体吗,那为啥呢?

首先,要搞清楚时空的本质!

根据狭义相对论的光速不变原理可知,光速在真空中对于不同的惯性系都是相同的,所以,对于我们司空见惯的时间,可以用处于某一真空惯性系的光的传播距离来重新定义!根据作匀速直线运动的物体的位移时间公式s=vt(s表示物体的位移矢量,v表示物体的速度矢量)可知,在该环境里的任意一束光的传播时间t=s/c(s在这里表示光的传播位移的大小,即传播距离,c表示光在该真空环境中的速度,即c=299792458米/秒),这个简单的公式却蕴藏着极为深刻的哲理,即:我们习以为常的时间,其本质上就是这类环境下的任何光所传播的距离!因为当该光线每走完一段大小等于c的距离时,其对应的时间就是每1秒!因此,可以说,时间的本质就是在这类真空环境下的光(或构成光的每个光子)走过的路程!当然,由于光速大小是一堆大数字,用c乘以某个常数来以表示具体的时间长短会给我们的生活、学习或科研计算造成诸多不便,因而,现有的时间定义仅仅是为了简化数目,图个方便,它仍有其存在的意义。

至于空间,其本质为任意一束方向固定的光线在该空间里经过平移后经过的所有路径的总和,即该光线的所有轨迹所占据的大小!若平移次数为有限次,其对应的是有限空间;反之,就是无限空间。比如在一间卧室里,打开一个手电简,约定一个照明方向,保持不变,经过有限次平移后,其发出的任一光线的所有轨迹都能遍及该房间里的任何线段位置,这些线段轨迹的总和,便构成了该空间。

相对论时空示意图

由于光由运动的光子构成,而光子有运动质量,所以根据万有引力定律可知,只要是比地球上的物体质量大得多的物体,如宇宙中的各类天体,对光子的引力较强,都能使光线发生不同程度的、较明显的弯曲。又由于宇宙近似真空(详见我对问题“所有光的速度都是一样的吗?光在宇宙中的速度和大气层内一样吗?”的解答),再结合上述的时空本质可知,该引力使弯曲后的光线的位移大小减小,即导致整个传播路径的起点和终点的直线距离比该光线在沿直线传播时小,也就是说,该光线用的时间比其沿直线传播时的时间小,如果用几何线段表示这两种时间,就可以直观地看出,此空间里的时间线段不是直线段,而是曲线段,即时间弯曲了!当该弯曲的光线按照上述的空间本质进行平移后,也会发现,其周围的空间也弯曲了!

引力场使时空弯曲

综上论述,在广义相对论中,其实不是时空弯曲产生引力,而是引力导致时空弯曲!且一个物体的质量越大,其附近的光线的弯曲程度越大,直至我们的肉眼也能看出!

相对论的创立者爱因斯坦

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