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速——这一点所有的观察者都是一致的——去除光所走的距离——这一点对他们来说是不一致的。)总之,相对论终结了绝对时间的观念!这样,每个观察者都有以自己所携带的钟测量的时间,而不同观察者携带的同样的钟的读数不必要一致。正如麦克尔逊——莫雷实验显示的那样,以太的存在是无论如何检测不到的。然而,相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的观念。我们必须接受的观念是:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在一起形成所谓的空间——时间的客体。
这样就出现这样一个推论,我们知道,声音是在空气中传播的,那么如果你比声音跑得更快,那么你不可能听到你造成的声音(这个速度是指你相对于声音传播的媒介空气的速度,如果空气的速度与你一样,就象在密封的飞机上一样那不可能造成这个结果),等你停下来的时候,你会听到你过去造成的声音,因为这个时候声音才追上你。而光速恒定意味着不可能出现你的速度超过它,也就是说你不可能超过光速看到你的过去,这样意味着假定太阳就在此刻停止发光,它不会对此刻的地球发生影响,因为地球的此刻是在太阳熄灭这一事件的光锥之外。我们只能在8分钟之后才知道这一事件,这是光从太阳到达我们所花的时间。只有到那时候,地球上的事件才在太阳熄灭这一事件的将来光锥之内。同理,我们也不知道这一时刻发生在宇宙中更远地方的事:我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,在我们看到的最远的物体的情况下,光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。这也意味着引力不能比光速更快,这样的话,就算太阳不存在了,引力依然存在,直到8分钟后。也就是说,我们不可能知道任何光速到达之前的东西和事件。
狭义相对论非常成功地解释了如下事实:对所有观察者而言,光速都是一样的(正如麦克尔逊——莫雷实验所展示的那样),并成功地描述了当物体以接近于光速运动时的行为。然而,它和牛顿引力理论不相协调。牛顿理论说,物体之间的吸引力依赖于它们之间的距离。这意味着,如果我们移动一个物体,另一物体所受的力就会立即改变。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的那样,只能以等于或低于光速的速度来传递。爱因斯坦在1908年至1914年之间进行了多次不成功的尝试,企图去找一个和狭义相对论相协调的引力理论。1915年,他终于提出了今天我们称之为广义相对论的理论。爱因斯坦提出了革命性的思想,即引力不像其他种类的力,而只不过是空间——时间不是平坦的这一事实的后果。正如早先他假定的那样,空间——时间是由于在它中间的质量和能量的分布而变弯曲或“翘曲”的。像地球这样的物体并非由于称为引力的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的称之为测地线的轨迹运动。一根测地线是两邻近点之间最短(或最长)的路径。例如,地球的表面是一弯曲的二维空间。地球上的测地线称为大圆,是两点之间最近的路。由于测地线是两个机场之间的最短程,这正是领航员叫飞行员飞行的航线。在广义相对论中,物体总是沿着四维空间——时间的直线走。尽管如此,在我们的三维空间看起来它是沿着弯曲的途径(这正如同看一架在非常多山的地面上空飞行的飞机。虽然它沿着三维空间的直线飞,在二维的地面上它的影子却是沿着一条弯曲的路径。上面这段话看起来难于理解,你只需要记住,象地球的围绕着太阳做圆周运动的物体在相对论的四维空间中是做匀速直线运动的,而这样的弯曲的时空是由于大质量物体所导致的。
太阳的质量引起空间——时间的弯曲,使得在四维的空间——时间中地球虽然沿着直线的轨迹,它却让我们在三维空间中看起来是
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