愛因斯坦相對論給了我們一個全新的時空觀,認為時空也屬于物質範疇,而我們通常所說的物質都在時空中運動,都被時空給“兜住”了,時空堪稱世界上最“堅硬”的物質。
那麼,宇宙中無數星球真的漂浮在太空中嗎?不是墜落?
感覺告訴我們,天空中的所有星星都漂浮在天空中,好像它們不為地球引力所動。事實上,地球太渺小了,引力微不足道。宇宙中有更強大的引力在拉拽着它們朝着引力源飛奔,隻不過任何天體都有一個初速度,所以會圍繞着引力源做類似圓周運動。
拿我們的太陽舉例子,地球圍繞着太陽運動,而太陽攜帶着八大行星也在一路狂奔,圍繞着銀河系中心的超大質量黑洞運動。
我們都知道,衛星圍繞行星運動,行星圍繞恒星,恒星圍繞星系核心運動。說白了,月亮不斷墜向地球,地球墜向太陽,太陽墜向銀河系核心,那麼銀河系又會墜向哪裡呢?
如果按照傳統思維方式,這個問題會無窮無盡并最終墜向死胡同。不過如果以愛因斯坦的時空觀來思考這個問題,就顯得簡單多了:時空告訴物質如何運動,物質告訴時空如何彎曲。
說白了,在相對論的時空觀裡,沒有所謂的引力,有的隻是時空。時空包裹着其中的一切物質,包括星球本身,都在時空中運動。
任何物質都會對時空造成影響,不過隻有大質量的天體對時空的影響才比較明顯。大質量天體能擠壓,扭曲,甚至撕裂時空。舉個通俗的例子,時空就像彈性布料,物質就像布料上的鐵球,鐵球會壓縮時空(當然,這種比喻并不嚴謹,隻是更容易讓我們理解的通俗解讀)。
天體的質量越大,對時空造成的影響越明顯。日常生活中,我們根本不可能感受到這種影響,哪怕是地球對時空的影響也是微乎其微的。
時空為何能承受物質的壓縮和拉伸呢?它到底有多堅硬?
科學家給出這樣的比喻來理解時空的硬度。假設橡膠墊的硬度是1的話,鋼鐵的硬度大約是10的11次方,時空的硬度是多少呢?
10的43次方!簡直就是天文數字,我們很難想象到時空的硬度到底有多強(說點題外話,10的43次方剛好是另一個數的倒數:普朗克時間,是巧合還是必然呢?)!
按照傳統思維,我們很難理解“時空也有硬度”這種觀點,那是因為“時空是空的”這種觀點在我們心裡面太根深蒂固了。
時空硬度如此高,有時空兜不住了物體(質量)嗎?
确實有,這種物體就是黑洞,也是時空位移“兜不住”的物體。黑洞不同于一般天體,它非常奇特,就在于黑洞的奇點,我們無法從物理法則去讨論的奇點。
巨大的質量把黑洞壓縮成一個無限小的點,奇點。黑洞能無限拉伸周圍的時空。那麼問題來了,奇點最終能通向哪裡呢?
沒有任何人知道,我們隻能去猜測,可能是另一個時空,另一個宇宙!說白了,黑洞的奇點已經不屬于我們所在的時空,所以不遵循我們世界的大自然法則。
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