时空的曲折与引力的工作原理

爱因斯坦利用曲面的这一特性展示了引力的工作原理。对于小范围的时空，引力确实不存在，比如匀速漂浮在空间的那个装有物理学家的盒子。盒子里的所有内容均遵从狭义相对论的时空定理。我们可以将狭义相对论（未涉及引力）中的时空类比为一个平面，便于我们直观地研究时空上的运动。一个物体匀速地在时空中运动，只要没有外力影响，它会始终沿直线运动。

爱因斯坦关于引力波在空间中传播的设想

现在我们加入引力，比如在物理学家的运动路线中放置一个大型天体。根据牛顿的理论，这个天体会对周边所有物体施加一个力，于是这个倒霉的物理学家第一次感受到了加速度，他的运动路线开始弯曲，带他向这个天体飘去。(www.xing528.com)

爱因斯坦的引力论另辟蹊径，他认为质量不会施加力，而是会扭曲时空。空无一物的时空（狭义相对论中的时空）就是一个平面。但当一个物体出现时，时空便开始弯曲，就像球体表面没有直线一样，这时时空上也不存在直线。和球体一样，在弯曲时空中，我们可以得到的最直的线也是测地线。实际上，朝天体飘去的物理学家并没有脱离其原有的直线路线，只是天体的出现扭曲了时空，直线变成了曲线。这重新定义了时空的几何学。从广义相对论的角度看，时空中的物体沿直线测地线运动，但从三维角度看，这条路线是曲线。

地球也使时空凹陷，在被地球弯曲的时空中，月球沿直线运动，但在我们看来，月球沿圆形（更接近椭圆形，因为月球也会使时空弯曲）轨道绕地球运动。广义相对论预测，引力场也会使光线弯曲，因为时空中的光线也沿测地线运动。这一现象第一次证实爱因斯坦的理论是正确的。