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时空是什么?爱因斯坦说它是弯曲的是什么意思?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-11-15 20:29:21

事情是这样的。爱因斯坦不认为时空是弯曲的。

广义相对论将引力归因于时空曲率的解释现在(几乎)被普遍接受,但爱因斯坦本人并不同意。他考虑了几何学的观点,拒绝了。他认为GR和麦克斯韦的电磁学一样,不是几何理论。

韦尔和列维·西维塔提出并普及了几何概念。这成为了正统的说法,并进入了所有的教科书,但在他的一生中,爱因斯坦都不同意这一举动。

让我们交给那个人,回顾一下埃米尔·梅耶森1928年写的一本关于相对论的书:演绎相对论。他很喜欢这本书,只反对迈耶森把GR看成几何的观点:

我想更仔细地谈最后一点,因为我对这件事有完全不同的看法。也就是说,我不能承认相对论把物理学追溯到几何学的断言有明确的含义。

[...]

根据广义相对论,度量张量决定了测量杆和时钟的行为,以及在没有电效应的情况下自由体的运动。度量张量被表示为“几何”这一事实与这种形式化结构首次出现在以几何表示的研究领域这一事实有着简单的联系。

然而,这绝不是把这种形式结构所起作用的每一个研究领域都称为“几何”的理由,即使为了说明的目的,人们使用从几何中知道的概念也是如此。使用类似的推理,麦克斯韦和赫兹可以把真空的电磁方程表示为“几何”,因为矢量的几何概念出现在这些方程中。

仔细阅读爱因斯坦后来的研究表明,他并没有改变主意。他并没有意识到称重力为“几何”除了建议使用数学工具之外,还意味着其他任何东西。

现在用现代术语来说,我们不同意这种说法。我们说爱因斯坦统一了惯性和万有引力,他把引力简化为时空的几何学,正是通过这个机制,惯性和引力变得相同。时空平缓时惯性减弱,弯曲时重力减弱。

爱因斯坦还认为他有统一的惯性和万有引力,但他把这个工具看作是坐标相关的引力场,并拒绝用几何术语解释它,认为它与许多其他场(如电场和磁场)一样几何。

从现代的观点来看,爱因斯坦的“中途之家”看起来很奇怪,好像他否认了自己最大的成功。但他坚信这就是他理解自己理论的方式。
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