当你首次接触到爱因斯坦相对论中的"弯曲空间"概念时,可能会感到不解。让我们通过一个想象来理解:在一艘宇宙飞船上,有人正在观察一颗被深海覆盖的行星,表面如同台球般光滑。设想有一艘船沿行星赤道线正东方向行驶,观察者只能看到这艘船。观察到船沿圆弧轨迹返回出发点,形成完整的圆周,如果船改变路径,轨迹就会弯曲。无论怎样改变,它总是在一个球面上航行。这使观察者推测船可能被困在一个无形的球体表面,受到指向球心的引力束缚,或者它在一种弯曲的空间中移动,空间形如球体,迫使船行进特定路线。
这种想象并非空穴来风,地球在绕太阳运行时,就像一艘船在无形曲面行驶,轨道是由太阳和地球间的引力维持。我们通过分析物体在空间中的运动来判断空间的几何形态。在理想情况下,若空间是平坦的,物体应沿直线移动;若空间弯曲,物体则会走弯曲路线。质量的存在导致空间弯曲,质量越大、距离越近,空间曲率越大。
尽管引力常被视为力来解释,但在光的传播上,情况反转。早期观点认为光不受重力影响,但弯曲空间理论表明,光也会在通过弯曲空间时弯曲。爱因斯坦的这一理论在1919年通过日食观测得到了验证。使用弯曲空间描述万有引力,比直接用力的概念更精确。
然而,值得注意的是,1967年的太阳形状测量发现爱因斯坦的引力理论存在偏差,未来会发生什么还有待观察。这个理论的精确度和未来的修正,仍然是科学探索的重要课题。