为什么空间是弯曲的？

空间弯曲是怎么回事？~

空间弯曲
【什么叫弯曲空间】

曲率不处处为零的空间称为弯曲空间。初等平面几何所研究的对象是欧几里得空间（欧氏空间）。这种几何的最重要性质之一就是平行线公设：通过给定直线之外的任一点，可作一条直线与给定直线平行。这个公设在弯曲空间中并不适用。天体物理中常遇到的弯曲空间是黎曼空间。它的一种特例是常黎曼曲空间。黎曼曲率 K等于常数1、-1和0的空间分别叫作黎曼球空间、罗巴切夫斯基空间和欧氏空间。所以，欧氏空间可看作黎曼空间的特例。局部黎曼空间可以看作由局部欧氏空间弯曲而来，而大范围的黎曼空间常常不可能从欧氏空间弯曲得到。从物理学的角度看，时空的弯曲性质依赖于物质的分布和运动。爱因斯坦的广义相论给出时空与物质之间的关系和它们的运动规律。通常情况下，时空弯曲的量级是很小的。只有在黑洞或其他强引力场情况下，才有大的弯曲。

当你第一次在爱因斯坦的相对论里见到“弯曲空间”这个字眼时，恐怕是会感到困惑的，真空怎么能是弯曲的呢？

【怎样使空间弯曲】

为了弄明白这是怎么一回事，先让我们这样想象：在一艘宇宙飞船里，有人在仔细观察附近的一颗行星。这颗行星的表面完全被深深的海洋覆盖着，因此有着象台球那样的光滑表面。再假设有一条船在那个行星的海洋上沿赤道线朝正东方向行驶着。

现在再进一步设想一下，这位观察者根本看不见这颗行星，而只能看到这条船。当他研究这条船的运动路线时，他会惊讶地发现这条船走的是一条圆弧。它最后会回到自己的出发点，从而描绘出一个完整的圆周。

如果这条船改变路线，航道就会变得弯弯折折的，不再是个简单的圆周。但是，不管它怎么改道，无论它怎么行进，它的航线总是在一个球面上。

根据所有这些事实，这位观察者可能会推断出，这条船被束缚在一个看不见的球体的表面上，而束缚它的力正是指向球体中心的重力。要不，他就可能会认为，这条船被限制在一块特殊的空间里面。这块空间是弯曲的，而且弯曲成一个球形，从而迫使这条船走出这样的路线来。换句话说，我们必须在一个力和一种空间几何形态之间作出选择。

你大概会认为这是一种想象出来的局面，但实际上并非如此。地球这颗行星是沿着椭圆路线绕着太阳运行的，正象一条船在某个看不见的曲面上行驶一样。至于这条椭圆路线，我们是假设太阳和地球之间有一种引力来解释的，正是这种引力使地球保持在它的轨道上。

不过，我们也可以从空间几何形态来考虑问题。我们不是通过观察空间本身——空间是看不见的——而是通过考察物体在这种空间里的运动方式，来确定这种空间的几何形态。如果空间是“平坦的”，各种物体就会走直线从这个空间中通过，如果空间是“弯曲的”，各种物体就会走出弯曲的路线来。

一个具有确定质量和速度的物体，如果在离开其他质量都很远的地方运动，那么，它的路径真的可以说是一条直线。而当它走近另一个质量的时候，它的路径就会变得越来越弯曲，显然，是质量把空间弯曲了。质量越大，离质量越近，空间弯曲的曲率就越大。

把万有引力看作是一个力，看来要比用空间几何形态去解释它方便得多，也自然得多。但是，如果在考虑光的行进时，情形就会颠倒过来。按照比较旧的观点，光是不受重力影响的，因为它没有质量。然而，当光在弯曲空间里穿过时，它的路径也会弯曲起来。把光的速度考虑进来，它在太阳这个巨大质量的附近经过时路径的弯曲就能计算出来了。

1919年，爱因斯坦的这一理论（发表于三年之前）在一次日食期间受到了检验，人们把太阳位于空间某处时近太阳的某些恒星的位置，与太阳不在此处时这些恒星的位置进行了比较。结果，爱因斯坦的理论站住脚了。用弯曲空间来讨论万有引力，看来要比用力学术语更为精确。

不过，我们还应该提一下，1967年，人们对太阳的形状所进行的精密测量，发现爱因斯坦的引力理论出了问题，今后将会发生些什么情况？还得等着瞧。

【与弯曲空间相关的讨论】

1.万有引力是否存在

万有引力是否存在，主要有两种观点：

在牛顿理论和牛顿的绝对时空观中，万有引力是显然存在的。事实上万有引力就是牛顿发现的。这种观点遇到的难题是不能解释任何参考系光速恒定不变的事实（可能事实）。

爱因斯坦的广义相对论就不一样了，广义相对论把时空看成是扭曲的，并以新的规律来约束光和物质的运动，此时引力就成为了一种时空弯曲的效应。在这种情况下，行星在引力作用下绕恒星运转成为了沿着时空测地线的自由运动（即不受力的惯性运动）。这种观点的难题是违反了直觉，让人看不明白，不知对错。

在爱因斯坦的广义相对论里，引力的消失受一定的主观因素影响，与他建立理论模型有关，即他似乎是有意让时空弯曲来代替引力的，在建立理论模型的过程中，有些做法不是唯一的，比如是否让引力存在。当然，我也只是揣测，他的理论的推导还是严密而高深的。

由于广义相对论的有关引力的论述还有争议，所以，万有引力是不是存在，或者说是不是可以不让它存在，还很难说。

2.为什么万有引力会被抵消

坐在飞船里的人会觉得失重，地球对飞船的引力被飞船的加速运动抵消了，这是为什么呢？下面按照牛顿理论来解释。

假设物体甲是一个内空的容器，物体乙处在物体甲内，开始时物体乙相对于物体甲悬浮静止。物体甲和物体乙的引力质量分别为A和B，惯性质量分别为a和b，当两物体在理论加速度值为g的引力场中自由运动时，物体甲、乙获得的实际加速度分别为

g(甲)=g×A÷a

g(乙)=g×B÷b

由于引力质量与惯性质量成比例

A÷a=B÷b

所以

g(甲)=g(乙)

即它们的实际加速度相等。

由于开始时物体乙悬浮静止在物体甲内，即两物体的初始位移、初始速度相等，所以在任意时刻两物体的相对位移均不变，即物体乙没能感受到引力的作用。

必须说明在以上的计算中，撇开了其它形式的力如电磁力的作用，否则情况将不同。

推测： （是推测不是推论）引力质量为零的物体可能也会在引力场中做一样的加速度运动（暂不考虑引力质量为零的物体是否存在）。理由如下：（还是在牛顿理论下讨论）

从以上的论证中，我们看到引力质量无论取值多小，结论都一样，这自然让我们想到将结果推广到零引力质量。比方说一个引力质量为零的物体从恒星旁穿过时，我们判断它的路线也会发生弯折，按着和有引力质量物体一样的规律弯折。其实零和无限小之间本无明显的差距，为什么一个引力质量无限小的物体弯折而引力质量为零的物体不弯折，它们之间的弯折角度差竟能不依靠灵敏的检测就毫不费力地分辨开来？

3.那为什么引力质量与惯性质量成比例呢？

主流理论的解释是万有引力实际是另外一种现象的效果，这种现象是广义相对论的时空弯曲，在这种情况下，物体的运动均没有万有引力作用，取而代之的是自由运动或接触物体间受动量守恒、能量守恒等支配的受力运动。

可能所有具有引力质量的物质有共同的起源。他们都由同一种基本物质构成，在这同一种基本物质中，引力质量和惯性质量的比值就已经确定了。于是由于两种质量的度量都符合线性性质（即两个物体放在一起的总质量总是等于两个物体分别质量的和，这一点并不是自然而然的，而是要经过实验验证得到的），所有物质的引力质量和惯性质量就都成了同一比例。

又推测：按照以上的见解，我们上面的那个推测就不一定成立了，因为零引力质量的物体其引力质量与惯性质量的比值是不确定的。这等于说我们可能看到宇宙空间中有的物体丝毫不受引力的作用而直来直往。

4.空间是弯曲的还是平直的

我们的思路已经比较明确，从光线经过星球一侧时的弯折并不容易判定空间是平直的还是弯曲的，除非用定量测量弯折角度的方法。因为前面的讨论告诉我们，无论空间是平直的还是弯曲的，小质量物体经过时都会有弯折。

从以上讨论，我们知道了无质量物体（且不论它是否存在，我们不要受人类已知知识的禁锢）的运行路线有两种可能：

（1）直的。则说明空间一定是平直的，没有弯曲，把空间描述成弯曲的那是质量造成的假象。因为此时用空间弯曲没法解释。事实当我们看到空间中任何直来直往事件时，都应该考虑是不是这种事情发生了。不过你得注意，人眼是靠光线观察事物的，直的看起来可能是弯的。

（2）弯的。则不能否定空间弯曲的观点，也许爱因斯坦的对于引力的时空描述是合理的。大家就都没话可说了，佩服爱因斯坦去吧。

【星系起源的凝聚场态空间弯曲原理】

首先，从无到有演化形成的第一个正六边形聚合体，必须同时具备(1+6)个基元能量子：其中1个基元能量子居于正中元点，分别与另外周围6个基元能量子共同构成一个完整形态的正六边形聚合体。在正边形聚合体中，由于7个基元能量子时空相邻的空间距离量是对等和谐地统一(即宇称偶合零点能势差的时间相对性)，因此，我们把每两个时空相邻的基元能量子之间的等价空间距离量称为1个基元单位的空间系数。这样，在第一个完整形态的正六边形基态中就会出现12个基元单位的空间系数，记作S1=12。

其次，以第一个浑元和谐形态的正六边形基元能量聚合体作为完整全息的元一中心本体基因模板范式，吸聚所有周围其他尚处于游离基态的基元能量子的相对阴势静化及其加盟入围。这样，第二轮次序阴势静化、加盟入围的基元能量子数为12，相对应的基元空间系数为30；第三轮次序阴势静化加盟入围的基元能量子数为18，相对应的基元空间系数为48；……

从第二轮开始次序阴静入围正六边形基态面的规律性过程中，我们发现：

(1)静化加盟的自然序数n与相应阴聚入围的基元能量子数的关系式为6n；
(2)静化加盟的自然序数n与相应阴聚入围的基元空间系数的关系式为6(3n－1)。

浑元空间基态的全息系统性第一静聚场和谐共同体的演化形成，正是以正六边形范式场态的本元基因法则进行循序渐次、阴势聚合、延伸拓展的结果。当一个相对时空范式的浑元阴聚正六边形基态面演化形成之后，

△循序渐次阴聚入围的基元能量子总和公式为(n为阴聚入围次序数)：
∫6n=3n(n+1)；
△循序渐次阴聚入围的基元空间系数总和公式为(n为阴聚入围次序数)：
∫6(3n－1)=3n(3n+1)；
△所有阴聚入围的基元能量子的相对平均基元空间系数公式为(n为阴聚入围次序数)：
S3n(n+1)=(3n+1)/(n+1)。

如果我们用坐标图来表示所有循序渐次阴聚入围的基元能量子的相对平均基元空间系数公式，即S3n(3n+1)=(3n+1)/(n+1)，就会发现，随着阴聚入围次序n的不断递增，所有循序渐次阴聚入围的基元能量子的相对平均基元空间系数都是一条无限趋近于三维延展性空间基态量(即S＝3)(亦即三维延展性本原空间基态量的宇宙自然规律性法则)的延伸弯穹曲线。如下图坐标所示：

这就是说：

从浑元宇空能场基态演化到浑元阴静正六边形基态面凝聚范式过程中，所有循序渐次阴聚入围的基元能量子在单位平面空间范式的次序延伸拓展的基元空间系数率是不均衡的相对时空能场演化律：在相对时空范式场态内，越是最先趋近于中心空间范式周围的基元空间系数率越小，相应地最先次序加盟入围的基元能量子相互之间联系构建程度相对紧密挤压；然后以中心为基点，后序入围的基元能量子所获得的基元空间系数率次序地扩大，相应地后序基元能量子相互之间联系构建程度也渐次地趋向于宽松舒缓。从而使得整个浑元阴聚正六边形基态面演变进化的相对时空能场动量在平面空间范式的传递路线和方向不是绝对水平的直线和平面，而是相对弯穹收缩或延展的曲线和曲面。

------这就是宇宙本原规律性法则的凝聚场态空间弯曲原理。

宇宙法则凝聚场态的相对时空弯曲定律，不仅证实了牛顿经典力学绝对时空观的错误及其绝对静止参照系所谓“均匀性”和“匀速直线运动惯性系”的力学谬误假设，而且也证实了爱因斯坦相对论中关于黎曼几何空间方程式的来源完全是在缺乏宇宙本原规律性法则的前提下进行的纯粹抽象数字化的人择原理假设推演。

时间是人类用来定义空间变化先后顺序的一个抽像概念，这是一个人类自己的定义，没有什么弯曲不弯曲的，只有当一物体从一个点运动到另一个的途中被强大的物质所吸引会走弯路，走弯路耗费了时间，与走直路所花时间不一样，这个物体在走弯路的过程所耗费时间与这段弯路上所产生的变化，就是物质走弯路这段时间与物质在这段时间的变化----即有了时间的浪费，又有了空间的变化，就是时空产生了变化，科学家把这个大白话很“科学”地称之为时空弯曲或扭曲什么的，而不是什么时间弯曲或扭曲，浪费了时间而已，科学家也时常故作神秘。

1915年发表了他的广义相对论。他解释了引力作用和加速度作用没有差别的原因。他还解释了引力是如何和时空弯曲联系起来的，利用数学，爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时，这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物，即使是光线，也改变路径。广义相对论指出，时空曲率将产生引力。当光线经过一些大质量的天体时，它的路线是弯曲的，这源于它沿着大质量物体所形成的时空曲率。因为黑洞是极大的质量的浓缩，它周围的时空非常弯曲，即使是光线也无法逃逸。
几百年来牛顿的经典力学使众多人信服，因为他适用于低速、宏观的惯性系。而相对论适用于高速（接近光速）的或微观的量子态以及非惯性系，人们很难通过实验得以证实和观察，所以很多人无法接受这一事实。但相对论可以很好的解决这一问题。因此说相对论是现代物理学的奠基石。

因斯坦的广义相对论认为，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论，很好地解释了水星近日点进动中一直无法解释的43秒。广义相对论的第二大预言是引力红移，即在强引力场中光谱向红端移动，20年代，天文学家在天文观测中证实了这一点。广义相对论的第三大预言是引力场使光线偏转，。最靠近地球的大引力场是太阳引力场，爱因斯坦预言，遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转。1919年，在英国天文学家爱丁顿的鼓动下，英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告，确认广义相对论的结论是正确的。会上，著名物理学家、皇家学会会长汤姆孙说：“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果”，“爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一”。爱因斯坦成了新闻人物，他在1916年写了一本通俗介绍相对认的书《狭义相对论与广义相对论浅说》，到1922年已经再版了40次，还被译成了十几种文字，广为流传。

因为空间在质量的作用下会弯曲
宇宙中充满了物质、质量
所以是弯曲的

因为空间在质量的作用下会弯曲
宇宙中充满了物质、质量
所以是弯曲的

因为所以

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达日县15682636542： 为什么会空间是弯曲的? - ？
丙逸欧克： 空间是弯曲的,是对地球磁场而言的,因为我们所在的空间有地球磁场作用,使反射到我们眼睛的光受到磁场力的作用,产生了弯曲,所以我们与看到的物体之间不是理论上的直线,而是弯曲的.

达日县15682636542： 空间弯曲是怎么回事? - ？
丙逸欧克： 爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲.我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹.如果在弹簧床中央放置更多的石块,则...

达日县15682636542： 空间怎么会弯曲? - ？
丙逸欧克： 空间能弯曲.我们日常感觉到的空间是平直的,由平直空间的概念得出的几何学叫欧几里德几何,如两点之间直线最短、平行线永不相交、三角形内角和等于180度等等.但想象一下,一张绷紧的床单是平直的,但如果在这张床单上放上一个大...

达日县15682636542： 质量大的物质为何能使空间弯曲? - ？
丙逸欧克： 根据万有引力定律,质量越大的物体对其他物体产生的万有引力就越大,引力使空间发生弯曲

达日县15682636542： 空间为什么弯曲的?？
丙逸欧克： 空间本来就是弯曲的,我们都知道太阳围着地球转,实际上理论是太阳是垂直往下掉的,如果太阳有思想的话,一定是这样认为的,但是我们看到的太阳是圆形的在围绕地球转,因为空间的弯曲所以变成圆形轨迹.摘自电视原版..

达日县15682636542： 宇宙空间的弯曲是什么造成的呢?？
丙逸欧克： 引力

达日县15682636542： 空间扭曲是怎么回事?会有什么样的效果?作用? - ？
丙逸欧克： 空间扭曲,准确的说应该是空间弯曲.简单来讲,就是空间因为存在了密度很高的质量,引起的空间变形.这种变形是可以被观察的到的.依赖的是光,这个速度的上限.光因为速度是宇宙中最快的,我们只能把它来当作最佳标尺.例如,定义...

达日县15682636542： 时间和空间为什么是弯曲的? - ？
丙逸欧克： 物质,时间,空间,,,,,姑咱,,哈哈,,,,,其实时间弯曲就是不同的地点具有着不同的时间 ,不同地点时间流逝速度不同,这是因为受引力作用而影响了当地时间流逝的速度,广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空.爱因斯坦用太阳引力使空间弯曲的理论,很好地解释了水星近日点运动中一直无法解释的43秒.引力很重要的啦,还有能量,,,

达日县15682636542： 空间会在引力场作用下弯曲,这是怎么回事? - ？
丙逸欧克： 根据广义相对论,引力场将使时空弯曲.当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出.而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲...

达日县15682636542： 光速为什么是极限?空间为什么会弯曲? - ？
丙逸欧克： 因为客观物理世界的自然规则,是这个世界存在的根基,不是爱因斯坦说才是这样,而是法则本身就存在,爱因斯坦只是发现,比如质能守恒,比如月球绕着太阳转,比如一些基本常数(如派之类的),这都是经过实验和观察发现的客观事实 简易来说,光速之所以是极限,是因为速度接近光速质量会无限大,进一步加速需要的能量也要无限大(至于为什么,因为这是实验后发现的客观规律),按照常规来说,是不可能存在大的无限能量,而空间弯曲也是一样,是经过发现的客观规律,不是为什么,而是就是这样