一个多世纪前,理论物理学家爱因斯坦提出了所有假说中的假说,这是一个如此非凡的想法,它将在人类思想的巨大目录中无情地回响。
它将改变科学的基本原则,激发最令人费解的技术,帮助捕捉黑洞的光辉,激励作家写出惊人的小说,并刺激导演将深刻的形而上学思想变成电影。
这是一个考验我们想象力极限的概念,也是一个迫使我们重新思考时间概念的难题。
1916年,爱因斯坦宣布了他的广义相对论的漏斗型理论:酒杯理论。
浓缩的版本
基本上,爱因斯坦意识到,空间远远超过我们生活的 "空间",时间超越了我们发明的时钟。相反,他的理论是,这两者在物理上是纠缠在一起的。
空间就像一块画布,把我们的过去、现在和未来都织在上面而且它可以像丝绸一样折叠、扭曲和波纹。这种空间和时间的编织物没有开始或结束,或者正如他所说的:时空。
我们不能确切地看到时空连续体,因为它是人类眼睛无法感知的领域的一部分:第四维。但我们可以推断它的存在,因为我们可以感受到它的影响。其中一个效应你无疑是熟悉的:引力。但也有其他的影响,比如时间的移动速度取决于你在宇宙中的位置,以及被称为引力透镜的空间放大镜现象。
但是,我已经走在了前面。如果几乎所有这些都在你的脑海中飞过,那就没问题了。
不管你是什么时候被灌输到广义相对论阵营的:即使是在5分钟基于我的介绍,而且你有可能认为它听起来很奇怪。我的意思是,它涉及到第四维度和不可见的编织物等前提。它预测了像虫洞和非线性这样的奇怪结果。
你不会是唯一持怀疑态度的人。广义相对论曾经被斥为妄想,被当时的大众和相关物理学家称为:"完全不切实际和荒唐"。然而,它仍然是关于我们宇宙的最优雅的理论之一。
以至于它经常被认为是一个牢不可破的真理。
欢迎来到四维空间
作为三维的生命,我们倾向于用直观的术语来思考宇宙。
一个一维的物体对我们来说是有意义的。那是一条线。二维也很容易理解。比如超级马里奥这个形象。而三维:郁金香、千层饼和苹果手机,这些都是可以理解的。但当我们进入四维宇宙时,我们的直觉就消失了。
在三维中,我们有一个X轴代表长度,Y轴代表宽度,Z轴代表深度。在4D中,有一个第四轴。时间。
但试图思考4D空间,对我们来说,就像超级马里奥试图理解3D空间。那会伤害他的大脑,因为对马里奥来说没有Z轴,就像对我们来说没有时间轴。从技术上讲,马里奥对一切的看法将是一条巨大的线,类似于小说《平地》中的人物。
然而,马里奥在感知三维空间方面的困难并不意味着三维空间不可能存在。我们就生活在其中。事实上,他就是生活在其中。
同样,4D空间也存在,无论我们的思想是否能进入其中。我们甚至在不知不觉中调用了时间轴,例如,当我们邀请某人在下午2点在咖啡店见面时。我们给出X、Y、Z和时间坐标。
因此,当你读到这里时,请记住,我们将要讨论的关于广义相对论的一切都生活在4D中。幸运的是,尽管我们无法在头脑中描绘出第四维度,但我们可以从数学上计算出它。
电梯实验
你可能听说过这样一句古老的谚语:s牛顿坐在一棵苹果树下,一个美味的水果掉到了他的头上,于是,他发现了神秘的万有引力将东西拉到地上。
爱因斯坦有一个非常不同的看法。