空間彎曲,、時間延遲,，聽起來似乎很奇妙。探討時空彎曲能令我們激發(fā)起好奇心和想象力,。我們在驅(qū)車旅行時的導(dǎo)航就嘗試了時空彎曲的應(yīng)用成果,。（由于空間和時間不可孤立，文中所用“時空”,、“空間”,、“時間”具相同概念）

今天，時空彎曲已經(jīng)得到了多方面的驗證,，它與質(zhì)量的運動和分布密切相關(guān),。愛因斯坦認(rèn)為，質(zhì)量在四維時空（3維空間+1維時間）中施加了影響,。一條直線在大質(zhì)量物體（如恒星）的影響下會輕微地彎曲,。那么沿直線運動的任何東西，比如一顆行星或一束光線,，在大質(zhì)量物體的作用下,，開始沿著彎曲的軌道移動（牛頓稱之為引力作用）。


愛因斯坦應(yīng)用思想實驗和數(shù)學(xué)方法,，解釋了引力是如何與時空彎曲聯(lián)系起來的,。他指出，物體使周圍空間,、時間彎曲,，在物體具有很大的相對質(zhì)量（如太陽）時,，這種彎曲可使得從它旁邊經(jīng)過的任何其他事物，即使是光線,，也改變路徑,。這源于大質(zhì)量物體所形成的時空曲率。例如,，黑洞是極大的質(zhì)量的濃縮,，其周圍的時空曲率非常大，即使是光線也無法逃逸,。

上世紀(jì)初，廣義相對論中提出的諸如四維幾何,，質(zhì)量-能量和時空彎曲,，引力場，水星軌道近日點進(jìn)動等命題,，如今這些都可用大質(zhì)量恒星附近的時空彎曲來解釋,。

著名的愛因斯坦引力場方程是：
方程意味著左邊與右邊等效。左邊描述了時空的彎曲,，而右邊描述了質(zhì)量的分布,。如果改變質(zhì)量分布，那么時空的彎曲程度也會隨之改變,。反之,，如果改變時空曲率，質(zhì)量（物質(zhì)）運動也會隨之改變,。

引力場方程是時空與質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá),。美國物理學(xué)家惠勒（Wheeler）把方程翻譯成這樣的語言：“物質(zhì)告訴時空如何彎曲，時空告訴物質(zhì)如何運動,。”

一個相對靜止的恒星可以造成周邊空間靜態(tài)彎曲,；而最新探測到引力波則是空間彎曲的動態(tài)（振動）傳播。
1919年一次日全食期間,，科學(xué)家成功地測定了一顆恒星的位置,，觀測到了被時空曲率彎曲了傳播路線的星光，其偏折角度的大小與愛因斯坦的預(yù)言吻合,?？臻g靜態(tài)彎曲的星光偏折預(yù)言被首次證實。
2015年9月14日,，美國天文學(xué)家利用激光干涉觀測站LIGO,，探測到了引力波的微小振動。這是外太空兩個黑洞碰撞合一,，在歷經(jīng)了13億光年的旅程之后,，其空間的波動漣漪以光速傳至地球,，百年引力波預(yù)言被證實。引力對空間的扭曲是隨時間變化的,，這個被命名為GW150914的引力波信號,，在不到1秒的時間，把地球時空拉伸和壓縮了10^21分之一,。

同時,，廣義相對論還預(yù)言了引力紅移（時間彎曲）。我們既然討論時空彎曲,，時間自然也會受到大質(zhì)量物體的影響,，即越靠近大質(zhì)量物體（如恒星），時鐘就會走得越慢,。換言之,，在一個強(qiáng)引力環(huán)境中時間會變慢。

比如,，在上海中心大廈632米高的頂上,，其時鐘會走得更快一些。如果一束光從黃浦江船上射向樓頂,，在樓頂?shù)娜丝磥砥洳ㄩL略長一些,，理論上顏色偏紅一些（盡管量值微小）,。有人計算過,，珠穆朗瑪峰上的時鐘要比海平面每年快1/30000秒。
哈佛大學(xué)曾于1959年實驗證實了愛因斯坦時間隨引力增強(qiáng)而變慢的預(yù)言（引力紅移預(yù)言）,。這么看來,，沒有什么是絕對的，包括時間的流逝,。

如果我們的車載導(dǎo)航不考慮引力紅移的時間彎曲（時間延遲）效應(yīng),，那么GPS系統(tǒng)將無法正常工作，因為衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球引力場,，它的時間走得比地面快一些,，汽車定位就會每小時偏離很多米。所以現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)必須對時鐘輕微調(diào)節(jié),。

（戲說宇宙,，歡迎關(guān)注）