1687年牛頓發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，闡述了萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律，以科學(xué)的角度告訴大家，導(dǎo)致天上的天體運(yùn)動(dòng)和地上的物體下落力其實(shí)是一樣的，當(dāng)時(shí)為了解決天體之間的引力通過空蕩蕩的太空傳播時(shí)，牛頓借用了一個(gè)以太的概念，盡管暫時(shí)解決了牛頓心頭的不安，但這卻為300年后以太問題的爆發(fā)埋下了伏筆。
以太是古希臘哲學(xué)家亞里士多德所設(shè)想的一種物質(zhì)，并且被定義為第五元素，牛頓借用了以太，他認(rèn)為平直的宇宙空間中充滿了以太，使得引力得以傳遞，而且光也穿梭其中！當(dāng)然這在經(jīng)典力學(xué)中是一個(gè)絕對(duì)靜止的時(shí)空觀，因?yàn)橐蕴鄬?duì)于任何物質(zhì)都是不運(yùn)動(dòng)的。
引力是時(shí)空的幾何
經(jīng)典力學(xué)是自己發(fā)現(xiàn)問題所在的，這問題來自兩個(gè)方面，第一是勒維耶使用了150年的水星觀測(cè)記錄和計(jì)算相比，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值比計(jì)算理論值快38"/一百年，這是一個(gè)極小的數(shù)值，很多天文學(xué)家也許就會(huì)將其作為誤差處理，但勒維耶敏銳的發(fā)現(xiàn)可能有一顆水星內(nèi)行星在干擾水星的軌道，但苦苦搜索未果。
第二則是邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)，以太論追捧者的驗(yàn)證以太實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了以太漂移零結(jié)果，這讓大家尷尬不已，因此邁克爾遜和莫雷反復(fù)試驗(yàn)，甚至打算測(cè)試一年（地球軌道上繞日不同位置），但零結(jié)果讓他們直接放棄了這個(gè)打算。
作為站在牛頓和愛因斯坦頭上的我們，當(dāng)然知道這是因?yàn)樗堑臋E圓軌道在太過靠近太陽大質(zhì)量引起的彎曲空間中，多繞了彎路，導(dǎo)致它的長軸的進(jìn)動(dòng)比計(jì)算快那么一丟丟，而后者的零結(jié)果則因?yàn)楦静淮嬖谝蕴夜馑俨蛔兊脑蛩拢@一切的原因分別有兩個(gè)：
- 1905年狹義相對(duì)論的前提：光速不變和下一相對(duì)性原理
- 1916年廣義相對(duì)論，認(rèn)為時(shí)空會(huì)被質(zhì)量所彎曲！
這是相對(duì)論的幾個(gè)前提，如果不接受這個(gè)觀點(diǎn)將無法討論時(shí)空彎曲的問題，廣相的引力場(chǎng)方程是一個(gè)二階非線性偏微分方程組，理解起來非常困難，不過這并沒有什么關(guān)系，因?yàn)槲锢韺W(xué)家惠勒已經(jīng)告訴我們?cè)趺蠢斫饬耍?/p>
質(zhì)量告訴時(shí)空如何彎曲，時(shí)空告訴質(zhì)量該如何運(yùn)動(dòng)
我們就生活在地球形成的彎曲空間中，這會(huì)產(chǎn)生一系列的時(shí)空幾何效應(yīng)，最明顯的表現(xiàn)方式就是我們站在地球上，方向是指向更扭曲的空間，也就是質(zhì)心！而另一個(gè)效應(yīng)則是時(shí)間變化效應(yīng)。精確的原子鐘甚至能感受到巴黎和倫敦的海拔差別。
這張圖應(yīng)該是對(duì)質(zhì)量彎曲時(shí)空的最好詮釋，在距離質(zhì)心的每一點(diǎn)上，空間扭曲程度以及帶來的時(shí)間效應(yīng)都不一樣，這是一個(gè)比較有趣的性質(zhì)，下文我們聊聊時(shí)空這種奇特的性質(zhì)。
空間被扭曲了，為什么其他地方的空間不會(huì)過來補(bǔ)充？
時(shí)空是一種非常奇特性質(zhì)，它似乎可以無限填滿宇宙，我們認(rèn)為時(shí)空與物質(zhì)都隨著宇宙一起誕生，而膨脹的宇宙則讓天體之間的距離彼此遠(yuǎn)離，宇宙未來會(huì)膨脹到什么時(shí)候我們不得而知，但至少可以知道，空間似乎并不是一種稀缺物質(zhì)，它會(huì)填充所有空缺的地方，從來不會(huì)讓某一處在絕對(duì)真空的空間，除非出現(xiàn)真空衰變。
我們了解了這種性質(zhì)之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)網(wǎng)上很多示意圖都是錯(cuò)的，因?yàn)槟切﹫D畫出來的都是空間凹陷，然后有一種漩渦的錯(cuò)覺，似乎所有天體都會(huì)掉進(jìn)去，比如下圖：
而天體這沿著這個(gè)時(shí)空凹陷的測(cè)地線運(yùn)動(dòng)，最終表現(xiàn)的結(jié)果就是行星環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)，這完美的表現(xiàn)了質(zhì)量在時(shí)空中的運(yùn)動(dòng)，但如果要表現(xiàn)時(shí)卻是錯(cuò)誤的！因?yàn)檫@個(gè)高度扭曲的時(shí)空區(qū)域?qū)τ谄渌街睍r(shí)空位置來說，是一個(gè)高水位區(qū)域，很明顯這些位置的時(shí)空很容易釋放到其他區(qū)域，假如質(zhì)心消失的話！
從其他區(qū)域的時(shí)空要朝著這區(qū)域前進(jìn)卻需要質(zhì)量來背書。也就是對(duì)于平直空間來說，扭曲空間就像是一座山，太陽周圍的是小山丘，天狼星周圍小山峰，中子星的山又尖又高，比白矮星高多了，黑洞則是一個(gè)看不到山頂?shù)臒o限高峰！
廣相中扭曲的宇宙時(shí)空
銀心黑洞則是一個(gè)又大又無限高的山峰，M87*黑洞比銀銀心黑洞的山峰高大了太多，但凡是黑洞，它們的高度都一樣，無窮，所以從平原地區(qū)的時(shí)空要向這些高峰攀登，談何容易！但假如這些質(zhì)量一旦消失，那么這些空間將會(huì)像塌方一下釋放出來，將會(huì)沖擊周圍的時(shí)空。
這個(gè)特性也是曲率引擎的基礎(chǔ)
空間可以被壓縮，也可以被拉伸，空間具有彈性，這是星際迷航中曲速引擎的基礎(chǔ)之一，只是我們還找不到這種可以讓空間展現(xiàn)這種彈性的奇異物質(zhì)，如果我們某天突破了，那么真正的宇宙大航海時(shí)代即刻來臨，猶如星際迷航中的設(shè)定，人類融入銀河系大家庭的門檻就是曲速引擎，也許還真的是！
