1919年一次日全食期间,科学家成功地测定了一颗恒星的位置,观测到了被时空曲率弯曲了传播路线的星光,其偏折角度的大小与爱因斯坦的预言吻合。空间静态弯曲的星光偏折预言被首次证实。
2015年9月14日,美国天文学家利用激光干涉观测站LIGO,探测到了引力波的微小振动。这是外太空两个黑洞碰撞合一,在历经了13亿光年的旅程之后,其空间的波动涟漪以光速传至地球,百年引力波预言被证实。
引力对空间的扭曲是随时间变化的,这个被命名为GW150914的引力波信号,在不到1秒的时间,把地球时空拉伸和压缩了10^21分之一。
一根铁棍会弯曲,一根大树会弯曲,甚至一块石头在一定的技术处理之后也可以弯曲,等等,看得见摸得着的事物,只要技术许可,都可以弯曲,理解起来毫无困难。
时空在人类的大脑里面,近乎一种抽象的存在,理解起来已经就困难了。
取任何一个曲面,例如球面,在曲面上一个点的附近,曲面近似是平坦的,这个“附近”范围越小,几何就越平坦。
整个弯曲面的几何是无数这种平坦的几何拼接成的,有点像足球,每一块缝制足球的五边形和六边形看上去并没那么弯,如果将这些小块皮做得更小一些,就更平了。
现在,在引力场中,既然每个时空点附近都有局部惯性系,那么我们可以将无数局部惯性系“缝制”成一个弯曲时空。
惯性系确实是平坦的,因为根据爱因斯坦的观点,在惯性系中,最关键的不再是空间距离,而是“时空距离”,这个时空距离有某种绝对意义,如果我们从一个惯性系转换到相对匀速运动的另一个惯性系,这个“时空距离”不变,但空间距离不再有绝对意义。
所以,爱因斯坦将弯曲空间推广为弯曲时空,他的场方程告诉我们时空的弯曲与能量以及动量有关。
空间弯曲和质量是间接关系,成正比。天体质量越大,空间弯曲的程度越大。每个天体都有自己的暗物质自旋盘,这个“盘”的大小和所属天体的密度,体积,通透性有关。
星系的自旋,使时间和空间同时弯曲。而大质量天体只能弯曲空间,不能弯曲时间。只能使时间流逝微乎其微的变缓。我们不要以为空间弯曲,时间也必然弯曲。
时空一体是指整个星系内的空间。不包括星系外,星系中央黑洞内也没有物质性时间。太阳能使“空间”发生弯曲,却不能使“时间”也相应发生弯曲。所以“时空弯曲”是相对的,不是绝对的。