地球有引力 为什么生活中看不到弯曲的空间？可能被我们忽视了

引力是时空弯曲，我们能看到物体被地球引力吸引，为什么看不到“弯曲状态的时空”？首先我们要知道自爱因斯坦以后，空间是一个切实存在的实体，它能大能小，能表现出各种不同的曲率。而且你眼前能看到的任何事物的形状，空间都可以表现出来。其实弯曲的空间随处可见，只是我们没有察觉！下面就让我们将时间倒回100多年前，再回到爱因斯坦1905年首次发表相对论之后的几年。

广义相对论的出现

相对论的出现彻底改变了我们思考时空的方式。（这个时候还不能称为时空，时空的概念来自于1909年闵可夫斯基）。爱因斯坦在其相对论中还引入了一个速度不变的概念：光在真空中的速度，对于所有惯性观察者都有相同的测量值。

但是从爱因斯坦的角度来看，狭义相对论还一个严重的缺点。因为狭义相对论没有涉及引力的问题，那么如何兼顾引力呢？爱因斯坦就需要找到了他的广义相对论，可以平等对待引力和加速度。

现在想象一个观察者在一个均匀引力场中下落。如果下落的观察者没有外部的事物作为参考（例如，地面或感觉到风)，在引力场中观察者将无法知道他们是在加速下落，还是在空中漂浮！也就是完全处在失重的环境下。如果一个观测者处在一台密封完好，并且均匀加速上升的电梯中，他也无法知道自己的运动状态是处在静止的引力场中，还是在加速运动。这两个效果不论是对观察者的感受，还是任何物理实验都没有区别。

而两者的区别只是一个简单的几何变换。换句话说，一个处理加速系统之间几何变换的理论必然是一个新的引力理论。这就是我们常听说的加速度和引力的等效远离，爱因斯坦后来把这种想法描述为他一生中“最快乐的想法”。这个想法也就诞生了广义相对论。

我们能看到空间的扭曲吗？

正如我们所知，爱因斯坦在1915年末，发表了他的广义理论。(1905年的理论是一个涵盖大部分惯性运动的特例，后来被称为狭义相对论。）该理论既是引力理论，也是加速度理论，最终建立了一个框架：有质量或能量的物体会弯曲其周围的空间，物体会遵循弯曲的路径运动。我们确实可以看到，弯曲时空的引力作用，但我们为什么看不到弯曲的时空呢？

空间虽说是个实体，但如果我们把周围一切的事物都拿走，或者深处在黑暗的深空，我们能看到什么？在我们的宏观世界，真空空无一物，如果没有事物发射或者反射光线我们什么也看不到，很明显空间并不会于光子发生相互作用。唯一能做的就是弯曲光线。

广义相对论的提出也做了很多匪夷所思的预测，其中我们最熟悉、最神奇的就是大质量物体弯曲光线的预测，这个预测也在1919年的日食观测中得到了证实。那么弯曲光线的效应也会带来另一项推测，那就引力透镜效应，大质量的星系或星系团会在其周围弯曲光线形成透镜效应，并且扭曲周围的空间。下图：

上图可以清楚地看到背景星系的扭曲，因此我们可以通过大质量星系团造成的星光弯曲看到空间形状的扭曲。那么我们为什么在地球上看不到空间的扭曲呢？有两个因素。

首先地球的质量太小了，根本检测不到因为引力造成的光线弯曲；还有就是我们生活在地球上，如果真的因为引力造成了光线略微的弯曲，由于没有参考的物体，我们还是看不到。

那我们有没有机会看到空间的扭曲呢？

有！我们都知道一种东西叫引力波，它是空间的涟漪，就跟池塘的水波一样，水波经过的地方就会有波峰波谷，水面上的物体会随着波浪起伏。引力波也一样，会造成物体在一个方向上被拉伸，另一个方向上被压缩，并且是在一伸一缩中来回变化。

不过引力波这东西十分微弱，遥远黑洞合并，中子星膨胀造成的引力波冲击地球时，只会造成五公里长的激光探测器的长度在原子核半径的千分之一上变化。

因此，空间扭曲在宇宙中的引力透镜、星光偏转中随处可见，但在地球上我们看不到，但不能说不存在。我们每天都在引力波中来回荡漾。