時間簡史_第7章 空間和時間(2) 首頁

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廣義相對論的另一個預言是,在像地球如許的大質量的物體四周,時候顯得流逝得更慢一些。這是因為光能量和它的頻次(光在每秒鐘裡顛簸的次數)有一種乾係:

在今後的幾十年中,對空間和時候的這類新瞭解是對我們宇宙觀的竄改。舊的宇宙觀被新的宇宙觀代替了。前者以為宇宙根基上是穩定的,它能夠已經存在了無窮長的時候,並將永久持續存鄙人去;後者則以為宇宙在活動、在收縮,它彷彿開端於疇昔的某一個時候,並或許會在將來的某一個時候閉幕。這個竄改恰是下一章的內容。幾年以後,它又是我研討實際物理的起點。羅傑・彭羅斯和我證瞭然,愛因斯坦廣義相對論意味著,宇宙必須有個開端,並且能夠有個閉幕。

正如我們已經看到的,麥克斯韋方程預言,不管光源的速率如何,光速應當是一樣的,這已被緊密的測量證明。由此推出,如果有一個光脈衝從一特定的空間點在一特定時候收回,在時候的過程中,它就會作為一個光球麵發散開來,而光球麵的形狀和大小與源的速率無關。在一百萬分之一秒後,光就散開成一個半徑為300米的球麵;一百萬分之二秒後,半徑變成600米,等等。這正如同將一塊石頭扔到水池裡,水大要的波紋向四周散開一樣,波紋作為一個圓周散開並隨時候越變越大。如果人們把不應時候波紋的快照一一堆疊起來,擴大的水波圓周就會畫出一個圓錐,其頂點恰是石塊擊到水麵的處所和時候。近似地,從一個事件散開的光在(四維的)時空裡構成了一個(三維的)圓錐,這個圓錐稱為事件的將來光錐。以一樣的體例能夠畫出另一個稱為疇昔光錐的圓錐,它表示統統能夠用一個光脈衝傳播到該事件的事件調集。

一個事件是在特定時候和在空間中特定的一點產生的某件事。如許,人們能夠用4個數或座標來指定它。再說一遍,座標係的挑選是肆意的;人們能夠利用任何3個定義好的空間座標和任何時候測度。在相對論中,在時候和空間座標之間冇有真正的不同,如同在任何兩個空間座標之間冇有真正的不同一樣。人們能夠挑選一組新的座標,比如說,第一個空間座標是1日的第一和第二空間座標的組合。比方,測量地球上一點的位置不消在倫敦皮卡迪裡廣場以北和以西的裡數,而是用在它的東北和西北的裡數。

將一個事件的四座標當作指定其在所謂的時空的四維空間中位置的手腕常常是有助的。四維空間是不成設想的。對我小我來講,摹想三維空間已經充足困難!不管彆的兩個空間座標,或者偶然用透視法將此中一個表示出來。

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