你知道嗎--現代科學中的100個問題 正文 第42節
    當你第一次在愛因斯坦的相對論裡見到「彎曲空間」這個字眼時,恐怕是會感到困惑的,真空怎麼能是彎曲的呢?你怎樣能使它彎曲起來呢?

    為了弄明白這是怎麼一回事,先讓我們這樣想像:在一艘宇宙飛船裡,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。

    現在再進一步設想一下,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。

    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,不管它怎麼改道,無論它怎麼行進,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,正像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。

    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,那麼,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。

    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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