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1.光线也必须在时空中遵循测地线。时空是弯曲的意味着光线在空间中看起来不是沿着直线旅行。这样,广义相对论预言光线必须被引力场折弯。
2.广义相对论的另一个预言是,在像地球这样的大质量的物体附近,时间显得流逝得更慢一些。这是因为光能量和它的频率(光在每秒钟里波动的次数)有一种关系:能量越大,则频率越高。当光从地球的引力场往上行进,它失去能量,因而其频率下降(这表明两个相邻波峰之间的时间间隔变大)在上面的某个人看来,下面发生的每一件事情都显得需要更长的时间。
3.牛顿运动定律使在空间中的绝对位置的观念寿终正寝。而相对论摆脱了绝对时间。
4.广义相对论中,空间和时间变成为动力量:当物体运动,或者力作用时,它影响了空间和时间的曲率;反过来,时空的结构影响了物体运动和力作用的方式。
5.空间和时间不仅去影响、而且被发生在宇宙中的每一件事影响。正如人们没有空间和时间的概念不能谈论宇宙的事件一样,同样地,在广义相对论中,在宇宙界限之外讲空间和时间也是没有意义的。
6.罗杰·彭罗斯和霍金证明了,爱因斯坦广义相对论意味着,宇宙必须有个开端,并且可能有个终结。
第二章膨胀的宇宙
1.恒星的视亮度取决于两个因素:它辐射出来多少光(它的光度)以及它离我们多远。(说明可以通过光度测量很行与地球的距离)
2.从任何不透明的灼热的物体发出的光,有一个只依赖于它的温度的特征光谱——热谱。这意味着可以从恒星的光谱得知它的温度。
3.此外,我们发现,某些非常特定的颜色在恒星光谱里丢失,这些失去的颜色可依不同的恒星而异。由于我们知道,每一化学元素吸收非常独特的颜色族系,将它们和恒星光谱中失去的颜色相比较,我们就可以准确地确定恒星大气中存在哪种元素。
4.在20世纪20年代,当天文学家开始观察其他星系中的恒星光谱时,他们发现了某些最奇异的现象:它们和我们的银河系一样具有吸收特征线族,只是所有这些线族都向光谱的红端移动了同样的相对量。
5.多普勒效应
(1)可见光由电磁场的起伏或波动构成。光的波长(或者相邻波峰之间的距离)极其微小,约为0.0000004至0.0000008米。光的不同波长正是人眼看成不同颜色的东西,最长的波长出现在光谱的红端,而最短的波长在光谱的蓝端。
(2)现在想象在离开我们固定的距离处有一个光源——例如一颗恒星——以固定的波长发出光波。显然我们接收到的波长和发射时的波长一样(星系的引力场没有强到足以对它产生明显的效应)。现在假定这恒星光源开始向我们运动。当光源发出第二个波峰时,它离开我们较近一些,这样两个波峰之间的距离比恒星静止时较小。这意味着,我们接收到的波的波长比恒星静止时较短。响应地,如果光源离开我们运动,我们接收的波的波长将较长。这意味着,当恒星离我们而去时,它们的光谱向红端移动(红移);而当恒星趋近我们而来时,光谱则被蓝移。
6.星系红移的大小也不是随机的,而是和星系离开我们的距离成正比。或换句话讲,星系越远,它离开我们运动得越快!
7.宇宙不能像人们原先所想象的那样处于静态,而实际上是在膨胀;不同星系之间的距离一直在增加着。宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智力革命之一。
8.静态的宇宙在引力的影响下会很快开始收缩。然而现在假定宇宙正在膨胀,如果它膨胀得相当慢,引力就会使之最终停止膨胀,然后开始收缩。但是,如果它以比某一临界率更大的速度膨胀,引力则永远不足够强到使它停止膨胀,宇宙就永远继续膨胀下去。
9.早期的宇宙一定是非常密集的、白热的。我们应该仍然能够早期宇宙的白热,这是因为从它的非常远的部分来的光,刚好现在才到达我们这儿。
10.弗里德曼的模型中,任何两个星系相互离开的速度和它们之间的距离成正比。
弗里德曼对于宇宙作了两个非常简单的假定:我们不论往哪个方向看,也不论在任何地方进行观察,宇宙看起
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