時空是什麼形狀? 三維空間的人類或許我們還不知道

06-22

150年前，天文學家發現，水星的運行軌道有點奇怪，它的公轉軌道很複雜，至少不是一個標準的圓形，而更像是一個拉長的橢圓。它的近日點距離太陽，大約有4600萬公里，而遠日點距離太陽將近7000萬公里。總之，用牛頓的引力定律，天文學家曾計算出一些精確的時間，預測水星掠過太陽表面。不過這個時間他們總是算不準，天文學家們預測了一次又一次，但每次的結果，總有一點點偏差。為了解決這個問題，科學家甚至構想出了一顆新的行星，名叫Vulcan，它能夠影響水星的軌道。接下來的幾十年里，天文學家苦苦尋覓Vulcan的蹤影，但從未有過任何發現，因為Vulcan壓根就不存在。

這個問題的真正答案，其實就存在於廣義相對論中。根據愛因斯坦的理論，空間其實並不「空」，而是充斥著一種叫做「時空」的結構，這種時空結構，能在天體的巨大質量作用下，發生變形、彎折、凹陷。宇宙中的所有東西都是彎曲的，構成宇宙本身的物質，扭曲了空間，不過扭曲的幅度都微乎其微。

但是對於行星、恆星以及星系來說，它們的巨大質量，能使時空發生強烈的扭曲，這就是相對論的精髓所在。宇宙萬物都是沿直線運動的，只不過時空本身發生了扭曲，所以，我們看到的行星軌道，其實是它落入大質量恆星的時空塌陷的過程。這樣就能糾正水星軌道的錯誤計算了，因為它距離太陽很近，時空扭曲效應對於水星的影響，比太陽系其他行星都要明顯得多。

扭曲時空的概念，的確挺難想像，但如果我們能置身其外，能漂浮在時空之上，然後俯瞰宇宙，則會看到這番景象。我們會看到連綿的「山脈」和「低谷」，會看到行星和衛星，在時空上形成的微小漣漪，還會看到巨大的星系，產生出遼闊的時空深淵。

引力，就是宇宙萬物墜入時空塌陷的效果。月球正處在地球產生的時空塌陷中，地球正處在太陽產生的時空塌陷中，而太陽系又處在浩瀚的銀河系，產生的巨大時空塌陷之中。愛因斯坦的廣義相對論不僅意義深遠，而且美妙之處在於，它可以描繪出，宇宙空間本身的結構與形狀。