宇宙探秘之“空间”浅谈

《宇宙探秘之“空间”浅谈》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、宇宙探秘之“空间”浅谈空间是什么？我们一般认为我们的世界充斥着各种物体，比如高楼大厦、汽车、人群等等，它们大到行星、恒星、星系，小到气体、粉尘、分子……。如果我们把这些组成我们世界的物体都移走会剩下什么呢？我们一般会说“什么也没有”，但是也许我们这种想法并不正确，因为还留下“空无一物”的空间，而空荡荡的空间不是什么也没有，空间本身就是一种事物。跟我们H常生活中的事物一样，空间具有不易察觉的特性。事实上，空间如此的真实：你可以使它拉长或缩短，也可以使它扭曲。不可否认，这空荡荡的空间帮助塑造了我们的这个世界并且构成了宇宙的基本构造。我们通常意识不到空间的存在

2、，但话又说回来，像我们经常说的那样，鱼儿也很可能意识不到水的存在，因为它们一直在水里。空间并不是什么都没有，事实上空间里另藏玄机。当我们描述空间的时候，我们通常会想起一个遥远的地方——太空，但是空间无处不在，你可以说空间充斥着整个宇宙，甚至最小的物体，比如原子。在我们周围的这个世界，原子是组成万物最基本的单位，即使是原子，其大部分也是由空无的空间组成。事实上，如果你取出组成一座摩天大厦的所有水泥、玻璃、钢铁的原子内的空间，剩下的将是尺寸只有一个米粒大小的一小块，但其重量将达数亿千克。大厦剩余的尺寸只是空荡荡的空间，但是空间到底是什么？为什么会有空间的存在

3、？为什么空间必须是三维的？空间为何如此巨大？……対于这些问题始终众说纷纭。空间是牛顿眼中永恒不变的“舞台”空间是什么？我们至今仍没真正清楚，这是物理学最深奥的问题之-O幸运的是，我们并不是完全懵懂无知，儿个世纪以来，我们一直在孜孜不倦地探索。现代科学Z父艾萨克•牛顿把空间描述成一个空旷的舞台,在牛顿看来，空间是一个框架，宇宙中的一切都在这里发生，万物在这里更替，并且牛顿的舞台是消极的，绝对而永恒，始终不变。在这样的“舞台”中，演出并不能影响舞台，同样舞台也不能影响演出。通过这样描述空间，牛顿得以描述整个世界，这是前无古人的创举。他的永恒不变的舞台理论使他

4、理解我们能够看到的几乎所有运动形式，这些灵活的法则可以预示一切：小到苹果落地，大至地球绕太阳的运行轨道，至今我们依然沿用。这些法则部建立在一个绝对的理念之上，空间是真实存在的，即使你看不到它、闻不到它、也无法触摸它，但空间就是真实的、客观存在的事物，它为事物的运动提供了一个基准。爱因斯坦告诉我们空间是可变的牛顿的绝对时空理论是一个伟大的创举，200多年來它一直备受瞩目，本质上讲现代科学由此诞生了。但是在20世纪的上半叶，一种新的理念崭露头角，从根本上击碎了牛顿的绝对时空理论。这种理论的创始人是一个工作在瑞士专利局的小职员——阿尔伯特•爱因斯坦。爱因斯坦成

5、长于19世纪晩期，那时电气革命始露端倪。电的力量照亮大都市，刺激了各项技术的发展，这是牛顿难以预见的，所有这些技术进步涉及到同一个事物,一个令年幼的爱因斯坦深深着迷的事物一一光。这里并非是说电灯泡或者路灯，而是光的终极本质。令爱因斯坦最迷恋的是光的一个诡异的特性一—光速，正是这点让爱因斯坦颠覆了牛顿的空间学说。让我们举个简单的例子，假如我们处在一辆停在路上的汽车，并打开车灯让灯光照亮前方，那么在前方路上放置的雷达测速仪测到的车灯光速为c；然后我们启动车子，以速度V迎向雷达测速仪方向行驶，这时雷达测速仪测到的车灯光速为如果按照牛顿的绝对时空观，此时的光速因

6、为加上汽车的速度应该会增加，那么应该会有c'=c+v,可是实际测量的结果确是=c=3xl08m/so实际上，大量的测量结果都显示，光速与光源的移动无关，无论相对于何种事物，光速都永远不变，这与牛顿的绝对时空理论相矛盾，给当时的物理界蒙上了阴云。不过，最后爱因斯坦想出了一个绝妙而大胆的解释，他以光速的绝对恒定为前提，摒弃了牛顿的静止时空观理论，提出空间和时间是可以联系在一起的，并且互相协调变化。在他的理论中，时间不是绝对不变的，空间也不是绝对不变的。如果空间和时间的可变性让你很是不解，这只是因为我们的运动速度太慢了，不足以看到这种变化。但是如果物体可以以接

7、近光速的速度前进，这种变化便会显现。还以汽车为例子，如果你站在路边，当汽车以接近光速经过你身旁时，你会发现汽车的空间改变了，在你看来汽车可能只有几厘米那么长，同时你会发现汽车里的手表走的很慢。但是，从汽车里来看，车里的空间看起来和平常一样，表也走的很正常，这就是著名的尺缩和钟慢效应。引力的本质在于空间扭曲我们可能习惯了牛顿力学下的思维方式去观察和思考这个世界，但是爱因斯坦成功地用理智的思维战胜了理所当然的感觉，在爱因斯坦的手中，这种对空间的全新阐释述将会解决另一个深奥的难题，一个涉及宇宙中最基本的力的难题——引力。牛顿已经发现了引力使物体相互吸引，并且牛

8、顿力学的相关理论已经极其准确地求出这种力的强度，但是引力是如何作用于物体的？为什