在介绍广义相对论所描述的空间弯曲的时候,把空间比作橡皮膜是最经典的比喻。但事实上任何比喻都会为了表达信息的生动形象,而忽略事物本来的面貌。比如,橡皮膜比喻尽管让我们直观看到了大质量物体(如太阳)如何扭曲空间,又如何影响其他物体(如地球)的运动,但空间扭曲的物理学机制却完全不是这样的。
对经典橡皮膜比喻的思考。1,在橡皮膜比喻中,是因为玻璃球这个物质的引力才让空气弯曲的。但事实上,是空间弯曲导致的引力。也就是说,只要是物质存在,就一定会有空间弯曲,然后空间弯曲的程度代表引力。这是一个很严重的因果错误。
对经典橡皮膜比喻的思考。2,地球在轨道上运行并不是因为有什么别的外来的东西把它引入弯曲空间里的沟谷。事实上,爱因斯坦证明,物体在空间(准确说是时空)的运动总沿着可能的最短路线——“可能的最容易的路线”或“阻力最小的路线”。如果空间是弯曲的,那么这样的路线也会弯曲。所以就出现了我们所看到的椭圆轨迹。
3,橡皮膜是二维的。但实际上应该是三维。空间的弯曲不是形成一个凹陷的山谷,事实上是上下左右所有方向全部弯曲,但这样的空间弯曲,很难用图像表示。
对经典橡皮膜比喻的思考。4,这个比喻压缩了时间。加速度弯曲了空间与时间,相应的,橡皮膜,比喻只展现出空间的二维弯曲,却无法体现时间的弯曲。事实上,连时间的变化也不能准确的表达。
对经典橡皮膜比喻的思考。5,他很难表现黑洞,白洞这样的概念。毕竟最后形成的,应该是一个点。
对经典橡皮膜比喻的思考。尽管如此,橡皮膜比喻还是对广义相对论的一个很深刻形象的表达。这只是告诉我们,不应该只从动人比喻出发去理解事物。
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