John Wheeler (費曼的老板,“黑洞”概念的提出者)有句話,請記住它:“質(zhì)量告訴時空如何彎曲,時空告訴質(zhì)量如何運動。”
再記住這句話:質(zhì)點在彎曲時空中運動時,軌跡會受到時空彎曲的影響,就跟受到一個力一樣;人們?yōu)榱朔奖?,管這個表現(xiàn)叫“引力”。
夠了,剩下的就是數(shù)學了。當然,要是有人愿意用民科式的腦補來填充,咱也沒轍啊。
說出“黑洞附近因為巨大的引力產(chǎn)生了空間扭曲”的人,放學別走。寫給外行看,也得保證措辭盡量嚴謹啊??破找惨凑栈痉?,識得唔識得噶?
最后,澄清兩個概念。
首先,彎曲的東西,是時空,而不僅僅是空間。在老愛之前許多年,黎曼本人就試圖用空間彎曲解釋引力:因為,自伽利略指出“引力質(zhì)量 == 慣性質(zhì)量”(你可以通俗地將這個等號理解為“從比薩斜塔上往下扔一大一小倆球結果這倆同時落地”,雖然伽利略其實并沒有做過這事兒)以來,人們發(fā)現(xiàn),這一事實在牛頓力學的框架下實在是太不自然了(兩個不相關的物理量竟然完全相等),幾乎唯一的“看上去自然”的解釋就是“引力是幾何效應”(這使得這兩個物理量事實上成了一個東西)??上б驗楫敃r完全不可能對“時空”有什么認識,黎曼沒有把時間維度放進去,所以碰了一鼻子灰(對 GR 微擾有經(jīng)驗的人應該能立即想到,在弱場下,跟牛頓引力勢長得差不多的那個東西,正是出現(xiàn)在與時間有關的分量上)。
其次,在一般情形下,我們一般不會使用“扭曲”這個字眼?!芭で痹?GR 里有著特殊的內(nèi)涵:不為零的撓率,也就是適應度規(guī)的聯(lián)絡張量
通俗地說,“彎曲”指的是這樣的情形:把一個矢量從 Q 平移到 P,有“上路”和“下路”兩種走法(看下圖中的那個“平行四邊形”),而通過兩種走法平移過去的矢量 [ 下圖中的
(圖片來自 http:///abs/0804.3742,這是我見過的廢圖和廢話最多的物理學博士論文之一)
而若時空是“扭曲”的,則上圖中的那個“平行四邊形”根本不能存在,得缺個口兒: