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当我们观察很遥远的物体时,今天所见之现象其实发生在遥远的过去,所有的天文观测都变成回到过去的旅行。
如果距离相对较小,我们倾向于忽略延迟,并假装还可以将我们的时间和周围的空间共享。
比如,太阳光要用8分多钟才能到达地球,但这个差别足够小,我们可以忽略不计。
从太阳表面发出光子到我们的视网膜接收到光子的这8分钟内,没有人怀疑我们亲爱的太阳会发生什么严重的事情。
但如果时间间隔变得相当长,那一切就都变了。
今天,当我们用望远镜记录下仙女座星系美丽的景象时,我们知道这些光走过了很长很长的路才到达这里。
它们离开银河系的姐妹星系时,在非洲之角的某个地方,正在发生我们智人属的人类和非洲南方古猿的第一次分化。
也许是巧合吧,这些光子出发时,一群奇怪的猴子也迈出了漫漫长路的第一步。
进化会让它们发展出意识,制造出越来越精细的工具,直至发明出能感光的设备,在那些光子到达地球时将它们捕获。
在漫长的时间里,这个新物种出现并发展,同时那些光子也走过了两个星系之间的浩瀚虚空。
我们头顶上星辰闪烁的明净夜空,启发了一代又一代诗人,然而“天似穹庐”
只是一个美妙的想象。
古人将繁星排列成星座,关于它们的传说至今仍流传着,但“星座”
也是一种假象。
夜空中最亮的天狼星其实是一个双恒星系统,在距离太阳8.6光年的地方互相围绕旋转。
天鹅座的主星天津四闪耀在离我们2600光年的地方,而看起来是一颗星的北极星,其实是由三颗恒星组成的系统,其中我们能看见的最亮的黄超巨星北极星Aa,距离我们有325光年。
距离如此不等的天体在过去的不同时刻发出了光,在今天的同一时刻被我们看到。
黑夜中,我们将相距几千年的事件人为地叠加到一起。
星空如此美妙,其背后的现实却比看上去要复杂得多。
正如太阳看上去绕着地球转而实际上并非如此一样,我们看见的东西可能是一个精巧的假象。
有时,我们会看见并不存在的东西,而往往也看不见真正存在的东西。
时空在宇宙尺度上制造的幻象很多,其中一些甚至让天文学家也感到惊讶。
当他们给非常遥远的天体拍照时,就发现过海市蜃楼般的景象。
光源分身出四个,形成了十字架一样的形状。
这种现象也是广义相对论作用的结果,即当质量巨大的物体处于光源和观察者之间时,时空的扭曲会弯折光线的路径,光源的视位置就会分散到四周,形成所谓的“爱因斯坦十字”
。
这也是一种视觉幻象,遥远天区的图像出现重影,出现一模一样的恒星和星系。
不过它也是宝贵的信息来源——天文学家利用这些图像挖掘相关天体的质量及其分布数据。
当三个太阳的能量乘着时空的波澜前行
印证了广义相对论的诸多天文观测告诉我们,时空不是一个抽象的概念,不是对宇宙结构的简单描述。
相反,这个极其精巧的框架是实实在在的,它会振动、会摇摆、会上下波动,并将一切形式的扰动传播出去,正如池塘泛起涟漪的水面。
质能将时空扭曲,由此产生了引力,这应该已经让我们窥视到一点儿时空的真正性质。
时空不是一个装着自然现象的、没有反应的容器,而是整体的基本组成部分,它参与天体的运动,被天体影响,再反过来决定天体的轨迹及局部时间的流逝速度。
质量和能量并不是在空旷的、没有反应的空间中经历时间。
相反,分布在各处的物质运动着,与时空交织在一起,形成各种情况:有时是周期性质的、有规律的,但也经常被灾难打破。
这是一个动态变化的整体,其中进行着巨大的能量交换。
广义相对论方程解起来比较复杂,因为时空既是方程的一部分,也是解的一部分,简言之,就是时空性质在方程中,而其曲度是方程的解。
如果考虑到引力弯曲中包含着能量,而这能量又会引起其他的弯曲,也许就比较好理解一些。
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