不过从爱因斯坦的思想实验中,我们却能看到有引力的地方光确实不走直线,而反观我们的宇宙,引力无处不在,所以我们现在认为光从来都没走过直线。
很快,爱因斯坦就发现了更神奇的事情,他开始怀疑引力是否真实存在。你看,在真空中,不管是一个铁球,还是一根羽毛,只要它们的初始速度一样,那么它们在引力作用下的运动轨迹就完全一样;
如果它们的速度能跟光速一样,那么它们的轨迹也就跟光一样。爱因斯坦就觉得,一个物体在引力中的运动,跟这个物体的物理化学性质完全没有一点关系,更像是物体在一个已经确定的路径中运动一样。不管你谁来,只要初始状态一样,运动轨迹都完全一样。
这就好比有一条崎岖不平的道路,不管是什么球,不管你是铁的、塑料的、木头的,只要是在这条路上滚,都要经历相同的运动轨迹。
所以爱因斯坦就大胆地猜测,引力可能并不存在,而使物体运动轨迹发生变化的,是弯曲的时空背景,一个不平坦的时空背景和“有力的作用”所产生的效果完全是等价的。
所以爱因斯坦放弃了引力,选择了与之等价的弯曲时空。为了证明时空的弯曲,爱因斯坦又想一个绝妙的思想实验。
这个思想实验叫爱因斯坦圆盘,说现在在太空中有一个转动的圆盘,这个转盘的样子就跟我们在游乐场看到的转盘一样。
区别就是一个在有引力的地球上,一个在黑漆漆,没有任何引力作用的太空中,现在在太空的转盘中放入两个人A和B。
A处在转动的圆盘边缘,B处在转动的转盘中心,由于A跟着转盘转动,所以有了一个惯性离心力,这个惯性离心力的大小正好等于地球表面的引力,所以A处在转盘的边缘就跟站在地球上一样,可以随意走动,非常舒适。
而B就没那么舒服了,他所在的中心就跟地球的中心一样,处于失重状态。所以这个转动的圆盘就是我们创造出来的人工引力场,或者说是一个和地球引力场等价的装置。
根据狭义相对论,由于A一直相当于与B在加速运动,所以我们可以知道A的时间肯定要比B的时间慢。
由于加速度等效于引力,所以我们就可以认为是引力的存在导致了A的时间变慢。如果我们现在让B从中心缓慢地靠近边缘,那么他的时间也会因为有了加速度,或者是因为有了引力的存在而变慢。
随着离开圆心距离的增加,引力就会增大,时间就会越变越慢,直到和A一样。所以引力可以影响时间,而B从中心到边缘的过程中,时间变慢会呈现出一条曲线,所以我们说引力可以导致时间这个维度发生弯曲。