二九文学

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第7章 空间和时间2（第2页）

类似地，从一个事件散开的光在（四维的）时空里形成了一个（三维的）圆锥，这个圆锥称为事件的将来光锥。

以同样的方法可以画出另一个称为过去光锥的圆锥，它表示所有可以用一个光脉冲传播到该事件的事件集合。

对于给定的事件P，人们可以将宇宙中的其他事件分成三类。

从事件P出发由一个粒子或者波以等于或小于光速的速度行进能到达的那些事件称为属于P的将来。

它们处于从事件P发射的膨胀的光球面之内或之上。

这样，因为没有任何东西比光行进得更快，所以在P所发生的东西只能影响在P的将来中的事件。

类似地，P的过去可被定义为下述的所有事件的集合，从这些事件可能以等于或小于光速的速度行进到达事件P。

这样，它就是能够影响发生在P的事件的所有事件的集合。

不处于P的将来或过去的事件被称之为处于P的他处。

在这种事件处所发生的东西既不能影响发生在P的事件，也不受发生在P的事件的影响。

例如，假定太阳就在此刻停止发光，它不会对此刻的地球上的事情发生影响，因为它们是在太阳熄灭这一事件的他处。

我们只能在8分钟之后才知道这一事件，这是光从太阳到达我们所花费的时间。

只有到那时候，地球上的事件才在太阳熄灭这一事件的将来光锥之内。

类似地，我们也不知道这一时刻发生在宇宙中更远处的事：我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的，至于我们看到的最远物体，光是在大约80亿年前发出的。

这样，当我们看宇宙时，我们是在看它的过去。

如果人们忽略引力效应，正如爱因斯坦和庞加莱在1905年那样做的，人们就得到了称为狭义相对论的理论。

对于时空中的每一事件我们都可以做一个光锥（所有从该事件发出的光的可能路径的集合），由于在每一事件处在任一方向上的光的速度都是一样的，所以所有光锥都是全等的，并朝着同一方向。

这理论又告诉我们，没有任何东西行进得比光更快。

这意味着，通过空间和时间的任何物体的轨迹必须由一根线来表示，而这根线落在它上面的每一事件的光锥之内。

狭义相对论非常成功地解释了如下事实：对所有观察者而言，光速都是一样的（正如迈克耳孙——莫雷实验所展示的那样），并成功地描述了当物体以接近于光速运动时会发生什么。

然而，它和牛顿引力理论不相协调。

牛顿理论说，物体之间相互吸引，其吸引力依赖于它们之间的距离。

这意味着，如果我们移动其中一个物体，另一物体所受的力就会立即改变。

或换言之，引力效应必须以无限速度行进，而不像狭义相对论要求的那样，只能以等于或低于光速的速度行进。

爱因斯坦在1908年至1914年之间进行了多次不成功的尝试，企图找到一个和狭义相对论协调的引力理论。

1915年，他终于提出了今天我们称为广义相对论的理论。

爱因斯坦提出了革命性的思想，即引力不像其他种类的力，它只不过是时空不是平坦的这一事实的结果，而早先人们假定时空是平坦的。

在时空中的质量和能量的分布使它弯曲或“翘曲”

。

像地球这样的物体并非由于称为引力的力使之沿着弯曲轨道运动，相反，它沿着弯曲空间中最接近于直线路径的东西运动，这个东西称为测地线。

一根测地线是邻近两点之间最短（或最长）的路径。