如何思考一個四維宇宙
時間：2025-12-09 05:56:05 來源：骨軟筋酥網 作者：娛樂 閱讀：339次
SDSSJ0146-0929的何思哈勃圖像，這是維宇一個大到足以嚴重扭曲其周圍時空的星系團。有可見恒星和氣體的何思質量，但也有隱藏的維宇暗物質增加了星團的質量。鳴謝:歐空局/哈勃&美國國家航空航天局；鳴謝:uux.cn/朱迪·施密特
（神秘的何思地球uux.cn）據《今日宇宙》（保羅·m·薩特）：在愛因斯坦著名的相對論中，不變的維宇空間和時間的概念不僅被擱置一邊，而且被明確地、何思斷然地否定了。維宇空間和時間現在被編織成一個共存的何思織物。也就是維宇說，我們真正生活在一個四維宇宙中。何思只有空間和時間不再存在；只有這些維度的維宇聯合仍然存在。
這就是何思物理學家給出的一個詞:時空。上班時從辦公桌上拿四支鋼筆。維宇從兩個開始，何思在你的桌子上畫一個十字，這樣他們兩個互相垂直。現在添加第三支鋼筆，并將其放置在垂直于前兩支鋼筆的位置。要做到這一點，你不能再讓鉛筆放在桌子上，因為桌子是一個二維平面。你必須把我們的裝置舉在空中，這是我們所熟悉的三維世界的一部分。
但是我們并不是生活在一個僅僅是三維的世界里。拿起你的第四支筆，穿過其他三支筆，使它完全垂直于它們。也不要作弊:小于90度的角度都不行。
你不能。只有三個空間維度。而且除此之外，你甚至想不到第四維空間，因為我們的大腦是在三維世界中進化的(有一些人聲稱他們可以想象第四維，但我懷疑他們要么在撒謊，要么只是在自欺欺人)。
但是，雖然你不能在你的頭腦中持有第四維度的概念，你可以體驗它。從過去到未來的時間流是它自己的維度。你拿著你那奇怪的鋼筆排列，跨越了時間的維度，從你第一次把它放在一起的那一刻開始，直到它全部散架。在那段時間里，你創作了一個四維雕塑。
物理學家把三個空間維度和一個奇異的時間維度結合到時空的統一框架中。在牛頓物理學中，時空是舞臺，而我們——宇宙的物體和內容——是演員。我們擊中我們的標記，說我們的臺詞，舞臺提供了我們表演互動的背景。我們知道同一個舞臺上其他演員的位置——他們在指定的提示下各就各位說臺詞。
但是在廣義相對論中，舞臺本身變成了主演，名字印在節目單上。為了使引力理論與時空(現在的時空)的相對論相容，愛因斯坦意識到引力根本不是一種力，至少不是牛頓設想的那種力。
時空不是一個固定的階段，而是一個充滿整個存在的彈性膜。它是一個事物，一個有自身權利的物體和實體，一個宇宙中角色的動態演員。宇宙由通常的各種粒子和輻射以及它們所有奇妙的相互作用組成，這些相互作用不是發生在時空之上，而是與時空一起發生，現在時空也加入了它們的行列。
質量和能量(不需要嚴格分離，因為由于愛因斯坦的特殊理論，它們現在被認為是等價的)改變了附近時空的形狀。你，閱讀這篇文章的人，是宇宙中的一個實體，是一團欣欣向榮的物質。你有質量和能量。由于這種質量和能量，你內、你內、你附近的時空現在被扭曲了。空間和時間因為你的存在而改變。
宇宙的其他部分也會回應。如果我們想象一個無限小的粒子在你附近的軌道上運行(用物理學的說法，我們稱之為測試質量，以檢查重力在沒有其他影響的情況下如何表現)，我們可以問這個粒子如何響應你的存在。用牛頓的語言來說，我們會說你的身體施加了一個引力場，一種無形的影響，就像好的古龍水的揮之不去的味道，粒子通過重力的感覺來回應這種無形的影響，這改變了它的方向。
但是在愛因斯坦的語言中沒有力，沒有看不見的弦。只有時空和孤獨的時空。在愛因斯坦對引力的徹底重估中，所有物體都是直線運動的，永遠都是。但是這些物體必須穿越的時空會在它們下面彎曲。一個徒步旅行者從一個路點到另一個路點可以走直線——根據地圖和他們的腳，每走一步都一直在另一個人的正前方——但必須沿著小路走彎路和彎道(更不用說多節的樹根了),以免在荒野中迷路。
因此，物體——測試質量、行星、光束——總是沿著直線路徑行進，但“直線”只是指向前的每一步總是直接位于前一步的前面。這些物體下面和周圍的時空會彎曲，物體的路徑也會彎曲。
根據愛因斯坦的說法，這就是重力。質量和能量彎曲了時空的形狀，時空的彎曲成為一個演員，影響著其他一切的路徑和運動。隨著引力洞察力的覺醒，愛因斯坦能夠成功地將他的狹義相對論概念——沒有固定的、普遍的參考標準——與引力結合起來。換句話說，甚至時空本身也不能免于不同觀點的相對論效應，而時空的突變產生了我們對重力的經驗。
(責任編輯：休閑)
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