《柔软的宇宙》(原宇宙大爆炸)

24.时空涟漪

Nov. 14, 2015

霍金写了本新书叫做《大设计》。里面提到了一个鱼缸的说法。假如金鱼在鱼缸里面,他看到的所有的外部世界都是扭曲变形的。那么他看到的世界就是不真实的。那么金鱼总结出来的规律靠谱儿吗?我们现在的物理学家们就好比是鱼缸的金鱼。我怎么知道外部世界是不是被扭曲了。我上哪儿知道去啊。

这就涉及到比较深奥的哲学理论了。比如“唯实论”。我们不谈哲学。因为哲学家们还在吵架呢。我也搞不清楚他们谁能吵赢。但是我们需要知道现在这个宇宙空间是不是被扭曲了呢?说白了,是不是弯的。我们只能以光为基准啊。我们认为,光走的就是直线。假设空间是弯的,光也就是弯的。但是我们根本就看不出来啊。我们不知道光线拐弯儿了。因此出现海市蜃楼的情景,我们看着还挺真实的。

办法还是有的。我们讲过欧几里得的平直时空。我们的中学几何学,那就是平直时空的几何学。有个重要的定理。三角形内角和等于180度。假如空间是弯曲的,内角和还是180度吗?在球面上画一个三角形,内角和就根本不是180度。在双曲面上画一个三角形,也不是180度啊。测量空间弯曲,貌似只要画个三角形,测量内角和就OK了。

当然啦,这个办法比较麻烦。有没有更简单一点儿的呢?有的。假如空间弯曲了。那么圆周率还等于π吗?比如在地球上的赤道。圆周长大概是直径的 2倍啊。根本不是 3.14159。直径就是经线的一半嘛!假如你测量了圆的直径和周长的比值不是π,恭喜你,你生活在一个弯曲的空间里面。要不就是你画歪了……

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