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空间扭曲是爱因斯坦广义相对论的核心概念。根据这一理论,具有质量和能量的物体会使其周围的时空发生弯曲或变形。这种时空的弯曲就是我们日常感受到的引力现象。
爱因斯坦用场方程精确描述了时空弯曲。方程左边代表时空的几何性质,即曲率张量;右边代表物质和能量的分布。这个方程揭示了一个深刻的道理:物质告诉时空如何弯曲,而弯曲的时空告诉物质如何运动。
在弯曲的时空中,物体沿着称为测地线的路径运动。测地线是弯曲空间中两点间的最短路径,就像地球表面的大圆航线一样。重要的是,物体并不是被质量拉向某个方向,而是自然地沿着弯曲时空的几何结构运动。
空间扭曲理论得到了大量观测证据的支持。包括光线在大质量天体附近的弯曲,也就是引力透镜效应;水星近日点的异常进动;引力波的成功探测;以及GPS卫星需要进行的时间校正。这些观测结果完美验证了爱因斯坦广义相对论的预言。
总结一下我们学到的内容:空间扭曲是爱因斯坦广义相对论的核心概念。质量和能量会使周围的时空发生弯曲变形。物体在这种弯曲的时空中沿着测地线运动。大量的观测证据完美验证了这一理论,彻底改变了我们对引力本质的理解。