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1700931164 这个类比有着误导性的地方。首先,橡皮垫的曲率是空间曲率,而不是时空的曲率。它无法解释质量引起邻近时钟的独特效应(我们将在下一章来讨论这些效应)。更为糟糕的是,这个模型用引力来解释引力。地球对保龄球的引力引起了橡皮垫表面的凹陷。从专业的意义上而言,用橡皮垫模型来进行类比是完全错误的。
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1700931166 然而,这个类比确实抓住了广义相对论的某些精髓。时空是可变形的,重物能使其形状发生改变,小物体的运动受重物所产生的曲率的影响。凹陷的橡皮垫很像我不久将要在数学上解释的嵌入图。当这个类比对你有帮助时就利用它,但记住它仅仅是个类比。
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1700931168 黑洞
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1700931170 取一个苹果,将它从中间切开。苹果是三维的,但新剖开来的截面是二维的。如果你把所有的这些二维的细苹果薄片堆积起来,你可以重新构建苹果。你可能会说每一个细薄片被嵌入更高维的薄片垛之中。
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1700931175 时空是四维的,但当把它切成薄片后,我们就展现出三维空间薄片。它可以被形象化为一垛薄片,每一薄片代表某个特定时刻的三维空间。形象化三维空间要比形象化四维空间容易得多。这些薄片的图景被称为嵌入图,它为弯曲几何提供了一个直觉的图景。
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1700931177 我们以太阳产生的几何为例。暂时忘记时间,而专注于形象化太阳周围的弯曲空间。嵌入图就如同橡皮垫上的微小凹陷,以太阳为中心,这几乎类似于放有保龄球的蹦床。
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1700931182 如果质量集中在一个更小体积之内,那么太阳周围的扭曲会更为显著。
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1700931187 虽然白矮星或中子星周围的几何更为弯曲,但它仍然是光滑的。
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1700931192 正如我们早先所了解到的,如果一个正在坍缩的恒星收缩到足够小,包含在史瓦西半径(对太阳来说,史瓦西半径是2英里)之内,接着就像蝌蚪被困入排水孔中一样,组成太阳的粒子无法抗拒吸引力,一直坍缩下去,直到它们形成奇点,一个有着无穷大曲率[31]的点。
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1700931197 讹传中的黑洞
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1700931199 我想这一小节会引来某些读者愤怒的邮件,他们关于黑洞的知识主要来自于迪斯尼电影《黑洞》。我不想被人称为煮鹤焚琴的人,上帝知道黑洞是引人入胜的物体,但它不是通往天堂、地狱或是其他宇宙,甚至是返回自身宇宙之门。因为在爱情、战争和科幻小说里,一切都是美好的,我不是真的在意电影制作人是否曾到旮旯岛旅行过。但是为了理解黑洞,所要求的要比仔细学习二流电影要多得多。
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1700931201 事实上,黑洞的前提起源于爱因斯坦和他的合作者内森·罗森(Nathan Rosen)的工作,随后在约翰·惠勒那里变得为人所知了。爱因斯坦和罗森推测黑洞的内边界,通过惠勒后来称之为虫洞的东西与遥远的地方相连接。他们的想法是,两个也许相距几十亿光年远的黑洞,可以在它们的视界处相连接,形成穿越宇宙的奇妙捷径。相反的是,黑洞的嵌入图,不再是终结于尖锐的奇点,一旦穿过视界,将到达一个新的宽广的时空区域。
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1700931206 爱因斯坦—罗森桥
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1700931208 从一个端点进去,从另外一个端点出来,就像是在纽约穿过隧道,在不超过几英里后出现在北京,甚至是火星上。惠勒的虫洞基于广义相对论的真正的数学解。
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