东西,也不受发生在P东西
影响。例如,假定太阳就在此刻停止发光,它不会对此刻
地球发生影响,因为地球
此刻是在太阳熄灭这
事件
光锥之外(图2.6)。
们只能在8分钟之后才知道这
事件,这是光从太阳到达
们所花
时间。只有到那时候,地球上
事件才在太阳熄灭这
事件
将来光锥之内。同理,
们也不知道这
时刻发生在宇宙中更远地方
事:
们看到
从很远星系来
光是在几百万年之前发出
,在
们看到最远物体
情况下,光是在80亿年前发出
。这样当
们看宇宙时,
们是在看它
过去。
图2.5
图2.6
如果人们忽略引力效应,正如1905年爱因斯坦和彭加勒所做那样,人们就得到
称为狭义相对论
理论。对于时空中
每
事件
们都可以做
个光锥(所有从该事件发出
光
可能轨迹
集合),由于在每
事件处在任
方向
光
速度都
样,所以所有光锥都是全等
,并朝着同
方向。这理论又告诉
们,没有东西走得比光更快。这意味着,通过空间和时间
任何物体
轨迹必须由
根落在它上面
每
事件
光锥之内
线来表示(图2.7)。
图2.7
狭义相对论非常成功地解释如下事实:对所有观察者而言,光速都是
样
(正如麦克尔逊——莫雷实验所展示
那样),并成功地描述
当物体以接近于光速运动时
行为。然而,它和牛顿引力理论不相协调。牛顿理论说,物体之间
吸引力依赖于它们之间
距离。这意味着,如果
们移动
个物体,另
物体所受
力就会立即改变。或换言之,引力效应必须以无限速度来传递,而不像狭义相对论所要求
那样,只能以等于或低于光速
速度来传递。爱因斯坦在1908年至1914年之间进行
多次不成功
尝试,企图去找
个和狭义相对论相协调
引力理论。1915年,他终于提出
今天
们称之为广义相对论
理论。
爱因斯坦提出g,m性
思想,即引力不像其他种类
力,而只不过是时空不是平坦
这
事实
后果。正如早先他假定
那样,时空是由于在它中间
质量和能量
分布而变弯曲或“翘曲”
。像地球这样
物体并非由于称为引力
力使之沿着弯曲轨道运动,而是它沿着弯曲空间中最接近于直线
称之为测地线
轨迹运动。
根测地线是两邻近点之间最短(或最长)
路径。例如,地球
表面是
弯曲
二维空间。地球上
测地线称为大圆,是两点之间最近
路(图2.8)。由于测地线是两个机场之间
最短程,这正是领航员叫飞行员飞行
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