时空弯曲是怎样证明的？

Answer 1

空间弯曲是广义相对论的四大预言之一。好像还是第一个被实验检验的预言。

当时爱因斯坦给出的检验方法很简单，就是测量经过太阳附近的光线，只要对照太阳背后的星光在经过太阳附近时的位置变化，就能确定光线是否弯曲。由于太阳光强度太大，白天它周围是看不见星星的，幸好在广义相对论发表三年后，就发生了一次日全食，英国天文学界就组织了两支观测队分别前往两个全食带经过的地区，其中由爱丁顿带领前往非洲的观测队成功拍摄到全食照片，虽然有点模糊，但还是能分辨出星星位置确实发生位移，并且当时公布位移量与广义相对论的计算结果吻合。

这是爱丁顿当时拍摄到的日全食照片。

虽然光线弯曲被实验验证了，但是很多人并不服气，凭什么光线弯了就是空间弯曲造成的？这个貌似可以通过狭义相对论中的光速不变论证，不过这就太长篇了，我不想写那么长(◔◡◔)

说完空间弯曲，下面来说时间弯曲吧，这其实就是引力场时间膨胀。这个已经有大家非常熟悉的GPS卫星导航系统精确证明了，在不同的高度下，卫星时间需要根据狭义相对论和广义相对论对速度和高度引起的相对时间同时进行修正。

你可能会奇怪时间弯曲跟时间膨胀有啥关系，怎么说时间弯曲会扯上时间膨胀？其实这个问题可以用前面空间弯曲来辅助理解，因为在我们的惯性思维下，空间弯曲比时间弯曲更好理解。

用这个黑洞二维图理解一下。这图代表了黑洞在二维里的弯曲，网格线代表平直空间里的尺度，越靠近奇点，空间越弯曲，（图中越垂直表示空间越弯曲）同时网格越小了，这就是尺缩效应。没错，引力场不单会导致时间膨胀，同时也会导致空间收缩，这两个效应永远是同步产生的，否则光速就要变了。但你可能会发现，横向收缩了，垂直方向好像没收缩啊，那是因为这个图是侧面看的，你如果从黑洞的上方看，就会发现现在的垂直网格也收缩了。而在三维空间看黑洞，我们实际上只能从它上方看，你永远不可能从侧面看。

三维空间看黑洞是360°无死角的ʘᴗʘ上图就显示，黑洞背后的吸积盘都弯到前面来了。(◔◡◔)

通过上面空间弯曲的分析你会发现，空间弯曲导致了尺缩效应，反过来我们通过GPS时间同步证明了时间膨胀也就同时证明了时间弯曲。

Answer 2

相对论第三期广义相对论，时空弯曲如何造成时间的变化，GPS的工作原理是什么？广义相对论

Answer 3

其实这是非常好证明的，当我们在水平面上看到一艘船消失在我们眼前的时候，我们看到的往往都是一部分一部分的消失，而不是这艘船整体消失。

Answer 4

通过证明光线弯曲证明时空弯曲。引力场不单会导致时间膨胀，同时也会导致空间收缩，这两个效应永远是同步产生的，否则光速就要变了

Answer 5

因为当光透过水的时候会弯曲，所以来证明时空是会弯曲的。