是引力導致的空間扭曲還是空間扭曲產生的引力？

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廣義相對論里，引力的描述是因為空間發生了扭曲，在我們三維的世界裡看起來就是重力的現象。可是黑洞的描述里為什麼是由於巨大的引力產生了空間扭曲呢？我好迷茫

民科好多啊…… 可惜專搞 GR（廣義相對論）的幾個大牛都沒出現，只好讓我這個半民科頂上去了。

John Wheeler （費曼的老闆，「黑洞」概念的提出者）有句話，請記住它：「質量告訴時空如何彎曲，時空告訴質量如何運動。」

再記住這句話：質點在彎曲時空中運動時，軌跡會受到時空彎曲的影響，就跟受到一個力一樣；人們為了方便，管這個表現叫「引力」。

夠了，剩下的就是數學了。當然，要是有人願意用民科式的腦補來填充，咱也沒轍啊。

說出「黑洞附近因為巨大的引力產生了空間扭曲」的人，放學別走。寫給外行看，也得保證措辭盡量嚴謹啊。科普也要按照基本法，識得唔識得噶？

最後，澄清兩個概念。

首先，彎曲的東西，是時空，而不僅僅是空間。在老愛之前許多年，黎曼本人就試圖用空間彎曲解釋引力：因為，自伽利略指出「引力質量 == 慣性質量」（你可以通俗地將這個等號理解為「從比薩斜塔上往下扔一大一小倆球結果這倆同時落地」，雖然伽利略其實並沒有做過這事兒）以來，人們發現，這一事實在牛頓力學的框架下實在是太不自然了（兩個不相關的物理量竟然完全相等），幾乎唯一的「看上去自然」的解釋就是「引力是幾何效應」（這使得這兩個物理量事實上成了一個東西）。可惜因為當時完全不可能對「時空」有什麼認識，黎曼沒有把時間維度放進去，所以碰了一鼻子灰（對 GR 微擾有經驗的人應該能立即想到，在弱場下，跟牛頓引力勢長得差不多的那個東西，正是出現在與時間有關的分量上）。

其次，在一般情形下，我們一般不會使用「扭曲」這個字眼。「扭曲」在 GR 里有著特殊的內涵：不為零的撓率，也就是適應度規的聯絡張量 $Gamma^{a}_{ b c}$ 的兩個下指標 b 和 c 不能交換。而通常說的「時空彎曲」，指的是時空的黎曼曲率張量不為零。有撓率的 GR 被研究得不多，部分地因為老愛在最早版本的 GR 中就假定了撓率為零而被大家因襲，也部分地因為有撓的 GR 在很多方面與觀測不符（比如，最簡單地，撓率的源是什麼？你覺得粒子自旋好使么？）。現在有人試圖用宇宙尺度上的撓率替代暗物質，也把那張 Hubble diagram 擬合上了（當然，關於 Hubble diagram 的許多擬合都有 overfitting 之嫌，這項工作也不例外）；不過，提出這個模型的人自己都說「姑妄言之姑聽之」了，大家便也沒有太認真地對待。

通俗地說，「彎曲」指的是這樣的情形：把一個矢量從 Q 平移到 P，有「上路」和「下路」兩種走法（看下圖中的那個「平行四邊形」），而通過兩種走法平移過去的矢量 [ 下圖中的 $v_a(P)$ 和 $au_a(P)$ ] 是不能重合的——這意味著，你好端端地試圖朝前走，時空的彎曲卻偏要來搡你一把，這「搡你一把」就是引力。

（圖片來自 http://arxiv.org/abs/0804.3742，這是我見過的廢圖和廢話最多的物理學博士論文之一）
而若時空是「扭曲」的，則上圖中的那個「平行四邊形」根本不能存在，得缺個口兒：

（圖片來自：http://arxiv.org/abs/0903.2565）

在熱力學中，是運動導致溫度，還是溫度導致運動？正確答案是運動就是溫度。

同樣的，是引力產生空間扭曲還是空間扭曲產生引力？正確答案是空間扭曲就是引力。

物質和能量決定空間的曲率
空間的曲率決定物質的運動

如果你對空間如何彎曲不理解：以目前廣相的觀點，有質量的物體存在便會發生時空的彎曲，使物體朝著彎曲的方向運動，所以是時空扭曲造成的引力。

$R+Delta R =sqrt{ frac{3c^{2} }{8πGρ}} arcsin(sqrt{frac{R_{s} }{R} } )$

Rs為天體的史瓦西半徑

Rs=2GM/Vc^2

ΔR即空間在向重心方向彎曲而縮短的距離
用此公式可以算出太陽地球
GM 1.32×10^20 m3/s2 3.98×10^14 m3/s2
R 695,990 km 6,371.0 km
Rs 2.953 km 8.870 mm
在半徑方向縮短的距離?R分別為492 m 1.48 mm

就算是地球附近，這種時空彎曲仍很微小，我們對距離的變化完全感受不到，除了作用在我們身上的引力。

但是如果星體的質量夠大，我們就可以「感受」到三維曲面的形狀。
那這一切是怎麼發生的呢。方便大家理解，這裡要建立一個數學模型。

假設平直三維空間中有一個質量m，直徑d的物體，當m很小，空間仍是平直的，你從物體一端到物體另一端的距離為d。
當m變大，三維曲面開始彎曲，而且彎曲程度（即時空曲率）與m成正比，與距離平方成反比，這是你慢慢發現：這個物體正在緩慢收縮，如果你再次測量該物體的直徑，會發現其結果仍然是d，不是因為物體變小，而是因為它所在的空間被彎曲了。

假如如果你不受任何力作用，你身體里的粒子也沒有相互作用力，理想假設方便理解，實際不存在，就不管是死是活了，你會發現這個物體的表面會不斷的和你遠離（看起來好像自己騰空飛起）；假如你垂直這個物體的表面站立，會發現自己的身高也隨著m增加而增加；當你躺下來，會發現自己的胸圍也在不斷變大（當然你的腰圍也變大了）。然而沒有任何粒子在變大，實際上變大的只是粒子間的距離。

關於如何知道自己所在空間的距離發生變化，你需要找一個無限遠的恆星和一顆有限遠並靜止的恆星作為參照物。當m變大，引力透鏡效應變得明顯時，計算過程會很複雜。

糾結於這種物理名詞字面上的理解其實沒太大價值。真的感興趣就去學學GR，其實沒什麼難的。脫離了數學，這種字面意思＋想當然的推理基本沒用。

質量（能量）-&> 空間彎曲 &<-&> 引力（廣義相對論）

引力不是質量對空間的扭曲，而是質量對時空的扭曲（時間+空間）。我們現在的維度是3+1維，我們在三維世界裡看到引力所表現出的效果其實是物體在四維時空中的運動痕迹。
-----------------------------獲得兩個贊同，準備多說幾句------------------------------------------------
為什麼引力這麼特別呢？因為在直覺上，引力是一種超距作用，這是日常經驗中最難理解的地方。因為按照我們通常的經驗，兩個電中性的物體在沒有接觸的情況下怎麼會有力的作用呢。而且愛因斯坦相對論假設光速是速度的上線，那麼如果真的有這種超距作用的話，以地球和太陽作為例子，如果太陽一下消失，那麼這種超距作用就會立馬消失，那麼地球應該瞬間就會感受到引力的消失從而被甩出去，這就說明引力消失的速度居然會比光的速度還快，因為光從太陽到地球需要八分鐘的時間！愛因斯坦覺得自己的相對論肯定是沒錯的，如何才能說明引力的作用速度不會超過光速呢？老愛思索良久，突然靈光一現，說引力其實僅僅是一種幾何作用：質量把時間和空間組成的時空扭曲（之所以不是對空間的扭曲是因為我們就生活在三維空間里，如果是空間扭曲，我們是可以觀測到的），假如一個原本直線運動的行星經過一個質量巨大的恆星，那麼就相當於這個行星前面有一個3+1維的大坑（究竟是啥誰也不知道，三維世界裡的生物無法構建四維時空的形狀，只能抽象的理解）。這個時候當恆星再次消失時，時空要恢復原來光滑的性質需要一定的時間，愛因斯坦說這個恢復的過程是引力波傳播的過程，速度是光速。這就和他的狹義相對論協調了。

關於質量。這是另一個很重要的概念，因為當你仔細一想，其實你是不知道質量是什麼的。質量其實分為很多種的，最大的兩類一個是慣性質量，另一個是引力質量。比如說光，就是一個沒有慣性質量（因為光不會有加速度），但是卻有引力質量的神奇傢伙（因為會被行星，恆星或是黑洞吸引）。愛因斯坦的質能方程告訴我們，質量，其實就是能量的一種表現形式。（這也暗示我們，引力本質上是能量對時空的作用。至於為什麼會有這種作用，我認為應該和熵增有關）
---------------------------感謝大家支持，繼續給予回饋--------------------------------------------------
{我想著是繼續完善一下這個回答，但是本人水平也有限，畢竟不是這個專業的，只能是靠自己的一知半解來和大家分享，希望大家支持，也希望有更專業的人士批評指正。}

關於時空，這個概念據我所知來自於愛因斯坦。這是一個不好理解的概念，因為按照我們的直覺，時間和空間是兩個完全不同的東西。時間是一直流失的，而空間則可以保持在一點不動。所以我們經常聽到說四維是空是3+1，因為三個是空間變數，一個是時間變數。然而，在此我要說明的是，所謂的四維時空，不是3+1，就是四維。因為。。。。。。。。時間和空間就是一個東西。。。。

神奇吧？那麼有人就要問了，這樣的話一秒的距離是多少呢？答案是3*10^8 米。對，就是光走一秒的距離。
為了幫助大家理解為什麼時間和空間是一回事，我給大家舉個例子。在我們通常的三維世界裡，如果我們固定一個角度看一個物體，我們可以區分出他的高度和他的寬度。然後其實我們知道，這樣的區分是和我們的觀測角度有很大關係的，換一個角度，原來的高度就可能變成寬度，原來的寬度也就可能變成了高度。也正是由於我們能在三維世界裡隨意移動，所以我們才能構建三維圖像。而對於四維時空而言，時間和空間就好比四維時空里的高度和寬度，由於我們局限於三維空間，所以本質上，我們在四維時空里已經被鎖定在一個特定的方向了，由此，我們無法靠直覺統一時間和空間。
除非，我們能達到光速。然後這是不可能的，因為我們的靜止質量不為零。
在此，我需要澄清一點的是，很多人以為自己生活在三維世界裡，所以對於更高的維度不能構建直覺，但是對於一維二維的直覺是有的。然後很不幸的是，這種感覺也是錯的。三維世界裡的人同樣不知道二維世界是啥樣。我們所看到的二維或是一維，是鑲嵌在三維世界中的，這和本身的二維世界是完全不同的。

比如說，三維世界裡的二維平面，我們可以構建出三維的效果: 你看電影的時候，電影屏幕是二維的，但是一個三維的世界可以反映在裡面。
然而，一個單純的二維世界，是永遠不會有這樣的效果的。。。。。。。。
這一點很重要哦親們，因為在現在很詭異的弦理論當中，我們所生活的這個看上去像是三維的世界，其實，可能是一個更高維度當中的二維膜裡面所投射出來的。哈哈，當讀到這裡的時候有沒有覺得物理學簡直在扯淡了。。。。。。。。
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我覺得我有必要略微補充一點相對論的知識來幫組大家更好的看懂我上面寫得內容，雖然現在國內的大學本科教育，基礎物理都會講相對論，但是我個人意見是，百分之九十的人學完依然不知道相對論說了個啥。這裡，我只局限於討論一下狹義相對論。

關於狹義相對論，一句話就可以說清楚，那就是：物體之間相對速度的大小不僅和物體自身的速度有關，還和光速有關關。其實就這麼一句話，但是轉化成公式，大家都懵了。
比如說，你和你女朋友逛街，兩人都以1m/s的速度前進，那麼你倆之間的相對速度是零么？
很可惜，不是的。(有朋友對這個產生了疑問，在此，我給出這個相對速度經過相對論矯正的值：v=1/(1+1/c^2)^(1/2)，如果有興趣這個是怎麼來的，請參考相關相對論的書）
{例子錯誤，請參見評論當中的討論，我不打算刪除這個錯誤的例子，畢竟發現錯誤才能進步，望有同樣誤區的同學收益}
這也就是為什麼坐上光速飛機測量光速依然得到能得到光速的原因。
這裡我只是把結論貼出來了，但是我覺得這個結論挺重要的，用物理的語言表述的話是：我們直覺上覺得坐標系符合的是笛卡爾坐標系轉換，但其實，應該是洛倫茲坐標系轉換。在此我不貼出兩種轉化的數學形式，因為我希望我這篇回答給大家構建一個physical picture。

完結
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（感謝大家的支持！通過諸多朋友的指正，在這裡我澄清一些錯誤和表述不準切的地方）
關於超距作用，我文章里提到這個僅僅是在敘述引力理論發展的歷史，並不是說引力是超距作用，也相信大多數看完我文章的朋友明白這一點。
據我所知，量子糾纏是現在存在的一種超距作用，也是直接和愛因斯坦的局域實在論相衝突的地方。
關於女朋友的速度的那個例子，是被詬病最多的地方。其實這個例子的來源就是一個人以光速運行，那麼他如果測量光速的話依然得到光速，而不是和光相對靜止。所以我認為這種相對速度的不同不僅僅只在光速的時候成立。當兩個物體都以0.5c運動的時候，相對速度也不會是零，當兩者以0.05c的速度一起運動的時候，相對速度也不是零…所以我就認為兩個人都以1m/s的速度運行時，相對速度也應該不是零。
還請專業人士予以細緻地回答，畢竟，我是研究材料的，也希望大家對我的回答批判的接受，不要忘了點贊喲！

引力是時空不均勻的體現，時空不均勻，樓上說的對，他倆確實是一回事。

這個我認學好為是引力使空間扭曲，主要是因為引力產生於質量很大的物體，是的想一下，你在一個充滿彈性的果凍上，放一個玻璃球，而這個果凍很彈，並沒有被壓碎，那麼會出現什麼情況呢！答案就是果凍表面被壓彎，假設這個果凍表面就是空間的話，那麼說明在上面放大質量物體讓空間產生了扭曲，因為物體具有引力。
比如說地球吧！它所產生的引力就會使空間產生扭曲，月球之所以能圍繞地球，太陽之所以能讓地球圍繞它，都是因為大物質，扭曲了時空，使得小物質圍繞那扭曲的時空，做圓周運動前進，如果物質質量越大它產生的引力就會越強！
我給你打個比方，黑洞是一種密度大到無法想像的天體，原因是因為它的質量很大，而且也在不斷吸取物質中得到質量！

好！就點贊！

物理客體運動時走測地線，測地線方程與質量分布有關，測地線方程描述的運動在三維空間中表現出來的運動和勻速直線運動的差異，我們就認為是「引力」。當然，其它性質的「力」也能劃歸為測地線方程的不同項。引力理論裡面是不存在「力」的。

`打個比方。

空間就是一張床，很軟，很平整，放一個乒乓球（質量有，但無限小）上去它不會動。

現在我們扔一隻貓上去

床會因為貓的質量壓上去而產生凹陷，乒乓球會像貓的方向運動。

產生了貓對乒乓球的引力

這就是質量→空間扭曲→引力
這一體系在二維平面床上的相似模型，它的空間扭曲是因為第三維垂直於床的方向上的萬有引力作用在質量上，第三維的坐標發生了改變，從而引起空間扭曲

而三維空間，其扭曲也應該是由第四維坐標的變化而產生的。這個維度上必然有一個力場，使質量的加入能引起該維度上的變化。就像萬有引力存在，貓才能使床形變。

我們假設這個第四維度是時間。

那麼質量的加入會導致時間軸方向的凹陷，那麼就是說不同質量物體處於不同的時間。就是說比你質量大的東西處於你的過去(或未來)

很明顯現在還不能解釋。

那我們換個假設，第四維是時間尺度。
就是說比你質量大的東西，它經歷的一秒鐘要比你長一點。

這樣就能很好的解釋黑洞中心為什麼時間無限拉長的現象。因為它的時間尺度無限低於我們。

這就是質量→時空扭曲→引力

而時間和時間尺度這種概念沒有什麼具體的表現方式。所以你感覺不到。

至於力能否使空間扭曲，只能說目前我們認識的維度太少，掌握的物理量太匱乏，也許未來我們能夠發現一種類似質量的物理量，它是空間所具有的性質，同時能接受力的作用，並且不與三維空間平行。那麼這一說法也是有可能成立的。但至少目前，我們並不能說引力使空間扭曲。

質量導致的空間扭曲，然後空間扭曲體現為引力

都是數學表示，怎麼方便怎麼來...
你當然可以定義一套不需要扭曲時空解釋的廣義相對論，所以自然就沒有了「扭曲」，所以「扭曲」不是因...同理，「引力」也不是因...

根據廣義相對論，引力是物質在時空中的幾何效應，實際不存在引力。物質引起時空形變，時空形變引起物質運動軌跡的改變，這種改變體現為引力。所以實際上受到引力作用的物質其實是在時空中自由運動，它們沒有受到引力，只是在我們看起來好像受到引力作用。

粗略看了所有的回答，或多或少都不完整，不正確的地方（包括那些高票答案）。
下面說幾點我注意到的錯誤：

1.並不是「質量使空間彎曲」，而是「能量使時空彎曲」。不能把空間和時間分離開來（要滿足洛倫茲不變），並且能量和質量是一個東西（見質能方程）。

2.這種時空彎曲的效果就是「引力」。

3.時空扭曲並不是質量，質量和能量是產生引力波的源，也是產生時空扭曲的源。

4.引力並不是超距作用，引力作用由引力波傳遞。事實上，任何相互作用傳遞速度的上限是光速。

5.速度的上限並不是真空中的光速c。能傳遞信息的速度上限才是c。例如，波的相速度就可以超過c。

P.s:
6.關於維數。學習弦論的時候，老師說根據對稱性要求，我們的時空是26維的。（在此未貼出繁瑣的計算過程）

補充一下，在愛因斯坦提出狹義相對論不久，他就不滿足於狹義相對論只能用於慣性系的局限性，於是他想擴充。
然而，他做了一個思維實驗——有名的電梯實驗。於是意識到了有加速度的參考系和引力其實是一回事兒，還得出了光在引力場中會偏轉的結論。這後來被愛丁頓證實了。
於是他就考慮地球，地面上的人收到引力相當於人站在地面，地面向上做加速度為g的加速運動。可是不可能地球每個部分都在向外擴張啊！於是過了好久，他突然想到可以考慮為時—空幾何的彎曲。於是藉助於一門很偏僻的黎曼幾何（黎曼幾何當時沒有被重視，它能讓曲面上的小蟲子做一系列測量而不用飛起來觀察就能知道它所在的曲面的曲率，也就是不用飛到更高的維度中，僅在曲面內部測量就能得到曲面的性質。這對當時的人來說，是個好點子但是然並卵。）給出了廣義相對論的數學模型。

「黑洞附近因為巨大的引力產生了空間扭曲」這只是說給外行人的通俗說法，不嚴謹。如果正確來講的話，是因為黑洞的質量太大，才導致時空彎曲。你是不是想再問一句，為什麼質量大的物質會導致時空的彎曲？可能的答案就是：我們四維時空宇宙的基本維度單位是一維線（類似弦理論里的弦）質量能量越大的粒子弦振動的越劇烈，進而撕扯時空越劇烈——所以這就解釋了，為什麼質量大的物體，會導致時空彎曲

質量扭曲了時空，引力是它的一種表現。

沒有誰導致誰一說。時空是彎曲的，質點在時空中運動軌跡在觀察者看來也是彎曲的，我們管這種彎曲叫引力效應。

引力可以把它理解為並不存在，質量產生空間的扭曲，進而又對其他存在質量的物體產生影響，這種影響就是人們認為的引力。

這倆是一回事