大质量附近时空弯曲: 星球在弯曲的时空中按惯性规律在运动

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五，质量的相对性

即便你不了解相对论是什么，也十有八九会看到或听到过著名的质能方程式：E=mc2意思是能量等于质量乘光速的平方。别小看这个小小的数学方程哟！它表达一种非常伟大的思想。它说明质量与能量实际上是同一事物的不同形式；质量与能量可以互换；它是原子弹和核能发电的理论基础；在某种意义上，它说明我们见到的一切物质都是冻结的能量。我们中学学的能量守恒定律和质量守恒定律已经不能单独成立了，取而代之的是质能守恒定律。由于光速是个很大的数，所以物质冻结的能量是很惊人的。 1克物质所含的全部能量等于210亿卡，相当于燃烧3000吨煤所释放的能量！原子弹威力巨大吧！它仅仅只是把核燃料的1‰由质量转换成为能量。

就是这个简单的方程式，使我们以全新的方式看待我们这个宇宙以及我们自身！

质量的相对性还有另外一个因素，那就是质量随其运动速度而增加。当然也是在接近光速时我们才能观测到这种变化。传统的物理学认为质量是绝对，不随速度或任何因素而改变。这也是相对论的突破！

启示：由此我想到：人的潜力究竟有多大？是否也象质能方程式那样惊人巨大呢？也许我们永远也不知道!就像物质的能量一样，没有极大的动力它是不可能全部释放出来的。但人遇到生命危险时，本能反应出的能力就比平时大很多。那么我们的工作能力，生活能力呢？我想也应该是比我们现在表现出来的大得多。因为我们平时的能力表现受环境的制约，正如物质在常规环境下释放的能量非常有限一样。比如，当你是一个单位的一把手，你的能力一定比你只是个职员时强很多，我说的能力不是指权力，也不是因为权力而获得的能力，是指你自身的能力——你的思维能力、你的反应能力、你的看问题的深度等等内在的东西。当然也许另外有人在这个位置比你表现的能力更强。但自己和自己比，一定是在不同职位，有不同的能力。这就是说，我们每个人都有很多没有释放的能量。

正是爱因斯坦的方程告诉我们物质储存着巨大的能量，人类才制造出核武器和核能发电，核能动力等。那么我们如果知道自己也潜伏着很大的能力呢？我们也该自觉地去开发它吧！我们为什么不能在职员的位置上开发出我们在老总的位置上才有的能力呢？

六，弯曲的时空

26岁的爱因斯坦在1905年发表的狭义相对论只是考虑了惯性系（惯性系就是静止或匀速直线运动的参考系）。但是，由于引力是无处不在，我们见到的基本都不是惯性系，他意识到引力是不能回避的。于是他又用了八年的时间，发表了广义相对论。这八年中的相当一部分时间是用来弥补自己数学的不足（主要是分析弯曲时空时必须用到的数学手段：黎曼几何和张量分析）

在通过对引力场和加速度的等效原理分析后，爱因斯坦得到了这样的结论。时空在大质量附近是弯曲的。在大质量附近不仅时间变慢了，空间也弯曲了。爱因斯坦完全凭数学计算，得出了太阳附近的空间曲率。后来在一次日食时（只有在日食时，我们才能观测到由遥远的某个恒星发出的经过太阳旁边的光线，然后与太阳离开后这个光线的夹角比较就知道光线弯曲的程度，也就是太阳附近空间的曲率了），由英国人观测证实了爱因斯坦的正确。那么地球是因为太阳的引力才绕它转动的说法，就可以用如下的说法替代：地球是在太阳引起的弯曲时空中直线（这里的直线不是平面几何中的直线是指测地线）运行。也就是说，我们熟知的万有引力不存在，取而代之的是弯曲的时空，星球都是在弯曲的时空中按惯性规律在运动。其实引力和弯曲空间是等效的，如果你喜欢用引力来描叙也没错。爱因斯坦对弯曲时空的方程也称引力场方程。

不用引力概念了！那么总结起来就是：物质告诉时空如何弯曲；时空告诉物质如何运动。简单解释一下：物质的存在导致周围时空的弯曲，而时空弯曲后导致经过这个时空的物质沿着这个时空给出的路线运动。我们地球就是按太阳弯曲的时空曲率在运行。

令人着迷的黑洞，是爱因斯坦引力场方程的一个极端的解。由于其曲率很大自我封闭，因此在黑洞里时间是停止的，任何物质也出不来，包括光线。

启示：我们人生也许如同宇宙一样，也有一个我们没有察觉的弯曲时空，我们不自觉地也按这个曲率在走自己的人生路。我想这是可以理解的：孩子按家长的要求或影响在走，下级按上级的要求或影响在走，学生按老师的要求和影响在走。还有配偶，亲人，同学，同事，朋友等等都是一个个影响我们人生的引力场，都在或多或少地“弯曲”着我们的生活空间。我们的人生轨迹是与这一个个“引力场”分不开的！

人生比没有生命的宇宙要复杂得多！至少宇宙的引力场没有什么好坏之分。而影响我们生活空间的“引力场”则是良莠不齐。所以有孟母三迁邻的故事。所以一方面我们应时刻记住“亲贤臣，远小人”的古训；一方面也要自我修养，因为自己也是别人的“引力场”，相对论嘛：）

七，后记

这么一篇几千字的短文，当然是无法说清楚相对论的，好在我不是写科普读物；也无法说清楚人生哲学，好在我也不是想说教。我说过，算自己的读书笔记吧。

假如因此而让读我这篇短文的朋友去找找有关相对论的书籍看看，或者因此而悟到点滴人生哲理，那就达到我发这个贴子的目的了。

2005年元月