彎曲空間

彎曲空間

曲率-不處處為零的空間稱為彎曲空間。

Rosymini猜測:也許空間分為十個空間,九個管理空間及一個趨同零空間,他們不停的變化,和跳躍,交集。所謂的糾結延伸吧。通過運算,可以隨意或者任性的去捕捉存在的固定物質。在未來的某天,我們看不到的地方,它發展起來了。當然時空的穿越會讓我們留下印象。

基本介紹

  • 中文名:彎曲空間
  • 解釋:曲率-不處處為零的空間
  • 性質:科學
  • 類別:物理
含義,歐幾里得空間,黎曼空間,空間如何彎曲,假設,假設得出的結論,另一方面考慮,理論發表,

含義

歐幾里得空間

初等平面幾何所研究的對象是歐幾里得空間(歐氏空間)。
這種幾何的最重要性質之一就是平行線公設:通過給定直線之外的任一點,可作一條直線與給定直線平行。這個公設在彎曲空間中並不適用。

黎曼空間

天體物理中常遇到的彎曲空間是黎曼空間。它的一種特例是常黎曼曲率空間。黎曼曲率 K等於常數1、-1和0的空間分別叫作黎曼球空間、羅巴切夫斯基空間和歐氏空間。
所以,歐氏空間可看作黎曼空間的特例。局部黎曼空間可以看作由局部歐氏空間彎曲而來,而大範圍的黎曼空間常常不可能從歐氏空間彎曲得到。
從物理學的角度看,時空的彎曲性質依賴於物質的分布和運動。愛因斯坦廣義相對論給出時空與物質之間的關係和它們的運動規律。通常情況下,時空彎曲的量級是很小的。只有在黑洞或其他強引力場情況下,才有大的彎曲。

空間如何彎曲

當你第一次在愛因斯坦的相對論里見到“彎曲空間”這 個字眼時,恐怕是會感到困惑的,真空怎么能是彎曲的呢?

假設

為了弄明白這是怎么一回事,先讓我們這樣想像:在一 艘宇宙飛船里,有人在仔細觀察附近的一顆行星。這顆行星 的表面完全被深深的海洋覆蓋著,因此有著象檯球那樣的光 滑表面。再假設有一條船在那個行星的海洋上沿赤道線朝正東方向行駛著。 現在再進一步構想一下,這位觀察者根本看不見這顆行星,而只能看到這條船。當他研究這條船的運動路線時,他 會驚訝地發現這條船走的是一條圓弧。它最後會回到自己的 出發點,從而描繪出一個完整的圓周。

假設得出的結論

如果這條船改變路線,航道就會變得彎彎折折的,不再是個簡單的圓周。但是,不管它怎么改道,無論它怎么行進, 它的航線總是在一個球面上。 根據所有這些事實,這位觀察者可能會推斷出,這條船被束縛在一個看不見的球體的表面上,而束縛它的力正是指 向球體中心的重力。要不,他就可能會認為,這條船被限制 在一塊特殊的空間裡面。這塊空間是彎曲的,而且彎曲成一 個球形,從而迫使這條船走出這樣的路線來。換句話說,我 們必須在一個力和一種空間幾何形態之間作出選擇。 你大概會認為這是一種想像出來的局面,但實際上並非 如此。地球這顆行星是沿著橢圓路線繞著太陽運行的,正象一條船在某個看不見的曲面上行駛一樣。至於這條橢圓路線, 我們是假設太陽和地球之間有一種引力來解釋的,正是這種引力使地球保持在它的軌道上。

另一方面考慮

不過,我們也可以從空間幾何形態來考慮問題。我們不是通過觀察空間本身——空間是看不見的——而是通過考察 物體在這種空間裡的運動方式,來確定這種空間的幾何形態。 如果空間是“平坦的”,各種物體就會走直線從這個空間中 通過,如果空間是“彎曲的”,各種物體就會走出彎曲的路 線來。 一個具有確定質量和速度的物體,如果在離開其他質量 都很遠的地方運動,那么,它的路徑真的可以說是一條直線。 而當它走近另一個質量的時候,它的路徑就會變得越來越彎 曲,顯然,是質量把空間彎曲了。質量越大,離質量越近, 空間彎曲的曲率就越大。 把萬有引力看作是一個力,看來要比用空間幾何形態去 解釋它方便得多,也自然得多。但是,如果在考慮光的行進 時,情形就會顛倒過來。按照比較舊的觀點,光是不受重力 影響的,因為它沒有質量。然而,當光在彎曲空間裡穿過時, 它的路徑也會彎曲起來。把光的速度考慮進來,它在太陽這 個巨大質量的附近經過時路徑的彎曲就能計算出來了。

理論發表

1919年,愛因斯坦的這一理論(發表於三年之前) 在一次日蝕期間受到了檢驗,人們把太陽位於空間某處時靠近太陽的某些恆星的位置,與太陽不在此處時這些恆星的位 置進行了比較。結果,愛因斯坦的理論站住腳了。用彎曲空 間來討論萬有引力,看來要比用力學術語更為精確。 不過,我們還應該提一下,1967年,人們對太陽的 形狀所進行的精密測量,發現愛因斯坦的引力理論出了問題, 今後將會發生些什麼情況?還得等著瞧。

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