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广义相对论和时空穿梭旅行，物理理论是否能够验证

广义相对论和时空穿梭旅行，物理理论是否能够验证

2025-02-22 01:24:20阅读量：10 字体：大中小

1915年，爱因斯坦向世界展示了他的广义相对论，将引力描述为时空结构的曲率，而不是传统意义上的力。方程的解也预言了黑洞的存在，这些物体密度如此之大，以至于空间的结构以超光速向内拖曳。广义相对论也做过很多预测，其中一个预测是引力以一个速度传播。

狭义相对论将光速视为宇宙速度的极限。它告诉我们，光速是任何因果影响能够传播的最大速度。自然光速C也进入了广义相对论的方程。当你用这些方程计算各种引力效应的速度时，它们也变成了光速。例如引力波也以光速传播。这已经被证明了。在中子星碰撞中，引力波和相应的电磁辐射同时到达地球。
如果引力以光速传播，黑洞的质量全部隐藏在视界中，那么它的引力是如何影响外部宇宙：事件视界不应该保护外部宇宙不受自身影响：为了回答这个问题，我们将以两种完全不同的方式来研究引力。首先我们会看看爱因斯坦对这件事的看法，然后我们会深入到量子引力推测领域。广义相对论中，引力场独立于引起它的质量而存在，引力根本不在乎视界的存在。比如当地球感受到太阳的引力时，它并不与太阳本身相互作用，它只与当地的重力场相互作用。黑洞也是如此。黑洞周围的空间不需要知道中心奇点的质量，只需要知道周围空间的曲率。有一个有用的类比。把空间想象成一块被重物拉伸的橡胶。橡皮上的每一点都不知道这个重物，它们只是被相邻的橡皮拉伸了一下。
所以黑洞视界之外的宇宙不需要“看到”黑洞的存在，他们只需要周围空间的曲率。然而广义相对论并不是最终的理论，它会在很小的距离上坍缩，比如黑洞的奇点。许多物理学家认为，有必要用量子引力理论取代广义相对论来解释引力在这些情况下的行为。