宇宙中的弯曲空间的“力”

弯曲空间的“力”

牛顿把空间和时间看做一个巨大的、空的舞台。在这个舞台上，

一切事件按 照他的运动定律发生。这个舞台充满奇迹和神秘，但基本上是惰性的和静止的， 是一个被动的自然界活动的见证人。然而，爱因斯坦把这个想法掉了一个过儿。

对爱因斯坦来说，舞台本身也成了生活的重要部分。在爱因斯坦的世界中，空间 和时间不是牛顿所假定的静止的舞台，而是动态的，以奇怪的方式弯曲和曲线 的。假定生活的舞台用一个蹦床来代替，演员在他的重量作用下会慢慢沉下去。 在这样一个舞台上，我们看到舞台变得和演员一样重要。

想象一个放在床上的保龄球在床垫上慢慢沉下去。现在沿床垫的扭曲面弹 一个弹子球。弹子球将沿围绕保龄球的曲线路径行进。对牛顿来说，从远距离 观察弹子球绕保龄球运动的人可能会得出结论：保龄球作用在弹子球上有一个 神秘的“力”。信仰牛顿力学的人可以说:保龄球对弹子球施加一个瞬间的“拉 力”，迫使弹子球向心运动。

对相对论者来说,他可以从近距离观察床上弹子球的运动。显然根本没有 力作用。只有床的弯曲迫使弹子球沿曲线运动。对相对论者来说，这里没有 “拉力”，只有曲线床作用在弹子球上的“推力”。用地球代替弹子球，太阳代替 保龄球，真空的空间-时间代替床，我们看到地球绕太阳运动不是因为重力的拉 力，而是因为太阳使地球周围的空间弯曲，产生推力迫使地球绕太阳运动。

这使爱因斯坦相信重力更像一块布，而不是在瞬间作用在整个宇宙中的看不见的力。如果人们快速抖动这块布，就会在它的表面上形成以有限速度传播 的波。这就可以解决太阳消失的矛盾。如果重力是时空结构弯曲所产生的副产 品，那么太阳的消失可以和从床上突然拿起保龄球相比。当床弹回到它原来的 形状时，在床单上形成以有限速度传播的波。这样，通过将重力化简为空间和时间的弯曲，爱因斯坦将重力和相对论统一起来。

想象一个蚂蚁试图走过一张褶皱的纸片。当蚂蚁试图走过有褶皱的地形 时，它将像一位喝醉酒的水手，左右摇晃。蚂蚁可能会抗议说，它没有喝醉，而是 有一个神秘的力拽着它，一会儿把它拉向左边，一会儿又拉向右边。对蚂蚁来 说，真空的空间充满了神秘的力，使它不能沿直线路径行走。然而，从近距离看 蚂蚁，我们看到根本没有力在拉它，是褶皱纸片的褶皱在推它。作用在蚂蚁上的 力是空间本身弯曲引起的幻觉。“拉力”实际上是它在纸的褶皱上行走时产生 的“推力”。换句话说，不是重力在拉，而是空间在推。

1915年，爱因斯坦最终完成他所谓的广义相对论，从此广义相对论成为所 有宇宙论的基石。在这个令人吃惊的新的描述中，重力不是充满宇宙的独立的 力，

而是空间-时间这块布弯曲的表观效果。他的理论是如此地强大，以至他可 以把它凝集在大约1英寸(2. 54厘米）长的方程式里。在这个灿烂的新理论中， 空间和时间弯曲的量由它所包含的物质和能量的量决定。想象往一个池塘扔一 块石头，产生一系列发源于冲击点的波纹。石头越大，池塘表面的弯曲越大。类 似地，星星越大，围绕星星的空间-时间的弯曲也越大。