时空到底是什么，为什么引力会造成时空弯曲？
时空到底是什么，为什么引力会造成时空弯曲？ 以内容参考自《破解引力广义相对论诞生之路》一书<hr/>相信大家都听说过时空弯曲，可是常见的下面这张图其实只代表空间的弯曲、并不表示时间的弯曲，下面就来解释一下时间是如何弯曲的。
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此图没有包含时间的弯曲
实际上、很少有科普书籍或视频介绍时间是如何弯曲的，而《破解引力》这本书就详细解释了时间的弯曲、并且画出了时间的弯曲图，下面就简单地介绍一下这本书中的解释。
爱因斯坦发现，越靠近地面的位置，钟表走得越慢，或者说时间流逝得越慢，这就导致对于同一段时间，在越靠近地面的位置，这段时间需要耗费更多的时间流逝量才能跨越这段时间的间隔，也就是说、对于同一段时间，在越靠近地面的位置，这段时间会表现得越长。
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比如说、有两个完全一模一样的人，张三和李四他们的寿命都完全一样，张三生活在黑洞附近，而李四生活在离黑洞无穷远的地方，如果以无穷远处时间的流逝快慢为标准，假如处于无穷远处的李四耗费60年的时间流逝量走完他的一生，那么生活在黑洞附近的张三则需要消耗上千年的时间流逝量才能走完他的一生，尽管张三和李四一生所耗费时间的流逝量不一样，但是他们度过的时间又是同一段时间，因为都是跨过了人的一生这样的相同时间间隔，对于地球附近处在不同高度的张三和李四来说、时间也存在类似的结果，而同一段时间的时间长度在不同高度的这种改变就是时间的弯曲。
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另外、《破解引力》这本书对空间的弯曲也做了详细说明，简单来说、地球会把周围空间的真实长度变长了，这样一来、一段空间就存在两种长度，一种是看上去的长度、另外一种是真实长度，而同一段空间的真实长度的这种改变就表现为空间的弯曲。 导读：引力的本源是什么？引力的本质是什么？你如何思考这个问题。
牛顿发现了引力的存在，但并不知道引力到底是如何产生的，他也并非刻意回避这个问题，但时代的局限性造成了牛顿时代是很难研究发现引力的本质的！
这个艰巨的任务交给了另外一个伟大的物理学家，他就是爱因斯坦。爱因身体非常热衷于研究麦克斯韦方程组，而这个方程中有一个常数c，就是光速。而在以太学说出现之后，不但没能给物理学界有关光速的问题带来诠释，反而让问题越来越复杂。
于是爱因斯坦就大胆否定了以太的存在，假设“光速不变原理”，一切问题迎刃而解。有了这个原理做基础，狭义相对论和广义相对论很快问世。
其中广义相对论给出了引力的本质：时空弯曲。广义相对论认为，引力根本就不存在，也就是说引力并不是一种力，它只是时空的弯曲造成的表象，物体只是沿着弯曲的时空做测地线运动，感觉上就好像存在着引力！
本章将带你探讨引力的本源问题，内容主要摘录自灵遁者先生科普书籍《变化》。
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正文如下：
引力的本源是什么？爱因斯坦给的出答案是：时空弯曲产生引力。
在上面的一章中我就说过物质和空间是一体的东西。发到头条号，有网友批评说这是两个风马牛不相及的东西，怎么是一体的。我有必要就此再增加论证。
抛开在第十八章的论证，大家肯定都知道爱氏的质能定理：E=mc²。该公式表明物体相对于一个参照系静止时仍然有能量，这是违反牛顿系统的，因为在牛顿系统中，静止物体是没有能量的。这就是为什么物体的质量被称为静止质量。该定理公式说明物质是能量，能量就是物质，他们之间是可以转化的，不再是经典力学中说的那样是独立的。
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而空间绝不是“空” 的空间，是物质的空间，是能量的空间，是量子的空间。所以真空不空的理论我是赞同的。而且中国老子哲学的“有生于无”非常值得钦佩。
而且无独有偶，普朗克教授的量子论公式E=hv。h为普朗克常量，v为光的频率。两个公式中的E都代表能量！要说这是偶然，就会错过很多内涵的东西。在我看来，这样的内涵就是宏观和量子的融洽！现在的不融洽原因，只在于两个点。
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1、不能用弯曲时空来解释引力。
2、对于量子和量子空间的运作，真正不空的不了解。
所以再次说物质和空间是一体的东西。就好像是这样，质量和能量是物体力学性质的两个方面。很多人在看到这的时候，可能会这样想，能量包含质量，空间包含物质。前者好像都比后者“大”，其实我不建议这样去比较。他们之间没有真正意义上的大小！我们之所以这样去想，只是惯性思维而已。所以要打破这样的思维，才能更好看清引力的本质。
之前一直说不赞同爱氏时空弯曲产生引力的说法。我更倾向于从物质本身去解释引力。现在物质和空间是一体的东西，是不是就说我自己打脸自己。
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引力是万有的，所以从一开始我就想到了“整体”这个词。我的结论是：引力的本源是时空！
在这里强调一个之前章节的观点：引力是惯性的本源。也就是说物体具有惯性是因为引力，引力场。而物体具有引力是因为时空！
只有这样才会有引力质量和惯性质量严格相等的结论。这也是引力质量和惯性质量相等的内涵。它们相等从来不是偶然！所以广义相对论的这个基础是靠得住的。这也是为什么说它是正确的原因。
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引力的本源是空间，也就是说空间中的物质本身具有这种“引力”属性。但和“弯曲”没有关系。弯不弯曲都有引力！物质质量越大，引力越大。不是时空弯曲越大，引力越大。
但物质质量越大，会对时空产生弯曲！这是一种迷惑，是一种引力“假象”。所以说爱因斯坦建立了一个对的理论，却解释错了。就是不能用时空弯曲解释引力的成因！
我有必要形象的为大家描述一下引力的本源。整个宇宙空间就是一个场，像海洋，或者一块无边无际的海绵，这个环境有它自己的“规则”，只要在这个环境中的存在的质量，就要守这个规则，而且是无法逃避的。因为有质量的物体，和空间是一体的。这个“规则”要求任意两个带有质量的物质互相吸引，互相作用。
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而且还要强调一点，时间不能单独从这个体系中被剔除。也就是说我们在说空间产生引力的同时，就在说时空产生引力。不同的是，如果不带时间，那么引力产生的环境就是靠近“经典力学”，如果带着时间，那么引力产生的环境就是靠近“相对论体系”。但其实两者之间，没有完全的界限。因为经典是相对的经典，相对才是绝对的相对。
所以当我们坐在一个房间的时候，房间的东西看似不动，也静悄悄的。但是整个屋子里已经是“滔天巨浪，重重相互牵扯”。
所以据此，引力场是存在的！场的巨大波动引起的涟漪叫引力波。就是我们最新的发现。很多人现在又会问了，既然有引力波，那会不会有引力子？ 就像有电磁波，就有光子一样。你是怎么考虑的？我们下一章讨论。
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最后用爱因斯坦说的一句话来勉励我自己：想象力比知识更重要。
以此话来致敬爱因斯坦，也致敬我的无知。
兴趣阅读：你就是下一个普朗克！
马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（德文：Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858年4月23日—1947年10月4日，享年89岁），德国著名物理学家、量子力学的重要创始人之一。普朗克和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家。他因发现能量量子化而对物理学的又一次飞跃做出了重要贡献，并在1918年荣获诺贝尔物理学奖 。
不过在一开始，普朗克就研究黑体辐射所得出能量是一份份的结果的时候，他是不自信的，甚至不相信的。后来爱因斯坦在他研究的基础上，用这个理论解释了光电效应。量子力学的大门被完全打开，等待更多人去研究和探索。于是在后20年时间里，涌现出很多青年才俊，做出很多伟大的贡献。
普朗克的另一个鲜为人知伟大的贡献是推导出波尔兹曼常数k。他沿着波尔兹曼的思路进行更深入的研究得出波尔兹曼常数后，为了向他一直尊崇的波尔兹曼教授表示尊重，建议将k命名为波尔兹曼常数。普朗克的一生推导出现代物理学最重要的两个常数k和h，是当之无愧的伟大物理学家。
他说：“科学和宗教这两者并不是对立的，在每一个善于思索的人的心目中，它们是相互补充的。”
他也说过：“科学不能或者不愿影响到自己民族以外，是不配称作科学的。”
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摘自独立学者，科普作家灵遁者书籍《变化》 不是引力造成时空弯曲，是能动张量（你暂且理解成物质）引起。
将时空统一有个很好后果，所有动态过程都能用一个4维坐标表述，而不再引入“加速度”“速度”等概念，所有连续事件都将表述成“世界线”，而自由质点的世界线是“测地线”（这是广义相对论的一个假设），所谓受“引力”的运动不过是质点在弯曲时空中的测地线运动。在这种模型中，“引力”一词已经没必要出现，广义相对论也不是谈“力”的，甚至量子场论也没有“力”的概念，都不过是更深刻的对称性的体现 时空是伪黎曼流形。
流形上的几何如果有动力学的话，一定是由一个纯几何的标量场所定义的拉氏量密度描述的。而纯几何的标量场是黎曼曲率的多项式，如果取最低阶作为拉氏量就构造出希尔伯特作用量，得到的就是爱因斯坦引力。
其直接推论就是物质场的能动张量产生时空弯曲。
引力是弯曲时空影响物质运动的表现。
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广义相对论是这样两句话：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。
传统意义上的「引力」现象是指后半句话，所以说引力「是」时空弯曲或「造成」时空弯曲都是错误的。 5.2 行星进动和空间弯曲的故事
行星轨道的超常进动到底是什么问题？经过多年的理解，我总算明白，行星的实际进动细微地多于理论计算，换一种说法就是，行星实际轨道比理论计算的曲度有细微增加，当然在轨道更靠近太阳的地方，这种曲度细微增加比远离太阳的地方更多。有人想到，这可能是空间弯曲导致的行星轨道弯曲。不管奇怪之人奇怪的想法是否合理，我们也许有必要努力找出其中的背景故事！吾人与‘空间弯曲’这个词接触多年，总算领悟空间弯曲确实有那么一种事情，但是必须以神话的方式才能说得明白。假如有一个魔鬼地方，直尺到了那个地方会变成弯尺，平板到了那个地方会变成球面，我们说这种魔鬼地方，就叫空间弯曲的地方。在一个没有科学只有几何的时代，人们不知道物质热胀冷缩这个现象，很多测量工匠发现大空间的勾股定律不是准确成立，于是工匠们创造一种新的几何算法，这种算法不是平直的 Euclid 几何，叫做空间弯曲几何。所以空间弯曲其实很简单，当我们无意之中不知道物质材料某种未知的形变因素，我们就得到一个‘弯曲空间’。也许有人要说，你怎么知道魔鬼地方直尺变成了弯尺，魔鬼地方直和弯的标准是什么？这个事情本来就很简单呀，光线可以作为一种轨迹和图形，也可以作为直线的标准。魔鬼地方的光线是弯曲的，别的地方光线是直的，透过魔鬼地方我们会看到背景恒星会有一种视觉移动。你也许不信，但是 1919 年英国科学家 Eddington 利用日全食提供的机会确实拍到了太阳附近恒星视觉移动的许多照片。也许你要说，透过热空气会看到热空气后面景象的晃动。唉，没有发现空间弯曲的时代，真的不知道什么是空间弯曲，在领悟了空间弯曲的时候，这个世界真是到处是弯曲的空间！
也许你要说，科学是把物象弯曲和空间弯曲搅在了一块，其实科学家们也不一定就相信空间弯曲，但是不管怎么样，空间弯曲是一种非常有用的方法。比如负数确实不能开平方，但是负数开平作为方法在很多地方很有用，比如交流电计算。也许你要说，朴素力学也预言了光线弯曲，但是光线实际弯曲效果是朴素力学理论结果的两倍。这另外多出的曲度效果不是空间弯曲的结果，又是什么？但是弯曲空间的故事并不就此了结，后面还有更精彩的故事！还有什么更精彩的结果？
我们知道光线弯曲就是折射，光线进入玻璃会折射，我们在学校的时候学习过，照相机就是利用玻璃的折射在底片上成像。我们也知道玻璃中的光速变慢，然后我们有了一个结论，太阳附近的光线会弯曲，同时光速数值较小。1968 年美国科学家设计的‘雷达波传播中的时间延迟’取得成功。1971 年用水手号探测器继续实验，再次证实了时间延迟效应。太阳附近光速较小又意味着什么？科学家的想象力是无穷的，太阳附近的光速较小意味着太阳附近是一个慢速世界，太阳附近的时钟走得慢。1971 年美国科学家通过航天飞机的原子时钟证实科学家的奇怪结论是正确的，高处的原子钟走得快，低处的原子钟走得慢。
星体引力空间的光速较小，那么过去的另一个故事主线说的‘光速不变’又是怎么回事？于是人们想出一个协调意见，实验测量附近光速总是得到相同的效果，测量远处的光速可以得到不同的效果，Maxwell 方程只在引力场局域参考系中成立。科学走了一个大圆圈，又回到了绝对论的起点。
空间弯曲我也觉得是一个虚无故事，但是不管怎样，空间弯曲像虚数复数一样，具有奇妙的方法意义，它串联出一连串的奇妙的精细物象。作为一个串联物象的故事主线，它的背景故事值得我们为它感到兴趣。诚然，任何一根故事主线他不可能奇妙无穷。光波红移和双星进动这两个物象，无法用空间弯曲的故事主线来讲下去。
Youngler：空间是弯曲的吗？
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