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爱因斯坦在他的广义弯曲空间理论里,提到这样一项假设:物理空间是在巨大质量的附近变弯曲的;质量越大,曲率也越大。
爱因斯坦是用一束光线来代替绳子证明他的理论,因为光线总是走最短的路线。他观测了位于太阳两侧的恒星进入经纬仪的光线,从而测出它们的夹角。
现代天文学的实际观测结果是:两颗恒星的角距离,在有太阳和没有太阳的情况下相差1.61±0.30。
若要完全理解爱因斯坦的弯曲空间理论,还要再理解爱因斯坦的另外一个重要结论:重力现象仅仅是四维时空世界的弯曲所产生的效应。
也就是说,行星之所以围绕太阳的作用力在圆形轨道上运动,是因为:太阳的质量弯曲了周围的时空世界。
我们证明了
空间在大质量周围的局部弯曲,那么在宇宙中肯定会有许多这样那样的弯曲或者凸起。现在我们考虑的问题是,宇宙虽然会局部地弯曲,那么整个宇宙是平坦的还是弯曲的呢?
在图42中展示的是二维空间几种凸起类型:
第一个是平坦的;
第二个是所谓“正曲率”,即球面或其他封闭的几何面,这种面不管朝哪个方向伸展,弯曲的“方式”都是一样的;
第三个与第二个相反,在一个方向上朝上弯,在另一个方向上朝下弯,像个马鞍面,这叫做“负曲率”。
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在这三种曲面的表面上,局部凸起的数目是不一样的:
在平面上,凸起个数是像距离的平方那样增长的,即 1,4,9,等等;
在球面上,凸起数目的增长要比平面上慢一些;
而在鞍形面上则比平面上快一些。