第309章 布魯斯場方程!一解一宇宙!
李奇維通過純粹的思維實驗,圓盤實驗,證明了引力的本質就是時空的彎曲。
緊隨而來,他就需要去描述時空彎曲的性質。
時空到底是怎麼彎的?
彎曲的程度是多少?
等等。
而這些就要用到數學知識了,尤其是幾何學的知識。
從這開始,也是廣義相對論最難理解的部分。
數學要人命啊!
上一章李奇維已經論證,太空中的圓盤,若是旋轉起來,則它就不是處在平直的時空了。
此時圓的圓周率大於π。
真實歷史上,愛因斯坦到這一步就犯難了。
眾所周知,愛因斯坦的數學功底不是很好。
因為那時的物理學界幾乎只能接觸到歐式幾何。
也就是我們最熟悉的平直時空幾何。
因為這種幾何形式跟日常經驗非常吻合。
物理學的很多實驗測量,都是用的歐式幾何的方法。
因此本來數學就不好的物理學家們,肯定不會專門再去研究其他的幾何學了。
那麼什麼是歐式幾何呢,它為什麼處理不了時空的彎曲問題。
早在牛頓之前,古希臘的科學家們就對空間進行了深入的研究。
其中數學家們根據經驗直覺,很容易就認為空間是平直的。
也就是三維的空間就好像一根根無限長的直線組成。
古希臘偉大的數學家歐幾里得,基於這種經驗,先是定義了點、線、面的概念,然後提出了五大公理。
所謂公理就是不證自明,是從宇宙中總結而出,好像天啟一般。
第一:任意兩點之間,有且只有一條直線連接。
第二:任意有限的直線可以無限地延伸。
第三:以任意點為圓心,任意長為半徑,可作一個圓。
第四:凡是直角都相等。
第五:兩條直線被第三條直線所截,如果同側兩個內角的和小於兩個直角,則兩直線會在該側相交。
(或:過直線外一點,僅可作一條直線與已知直線平行)
(即平行線不相交)
歐幾里得利用這五大公理,進行了邏輯嚴密的數學演繹,推導出23個定理,解決了467個命題。
由此構建了震撼人心的幾何學大廈,也被稱為“歐氏幾何”。
而歐幾里得本人則被尊稱為“幾何之父”。
歐氏幾何自從創建後,一直統治數學界兩千多年。
牛頓、笛卡爾等人都是在它的基礎上,才發明了更多更深奧的數學理論。
幾千年來,不僅是數學家,哪怕是物理學家,都認為歐氏幾何是完美的。
尤其是其在物理學領域的應用,非常符合客觀真實世界的現象。
因此,物理學家們深信不疑,空間就是平直均勻分佈的。
雖然狹義相對論否定了空間的絕對性,但它沒有否定空間是平直的。
不然的話,抨擊李奇維的人將變得更多了。
但是,除了物理學是不斷向前發展的,數學也是不斷向前發展的。
數學界的天才、大佬,絲毫不比物理學家弱。
數學界也有百年千年難得一出的超級天驕人物。
甚至從某種角度而言,可以認為數學家比物理學家更“聰明”。
當然,這裡指的都是兩個領域裡的最頂級存在。
很快,俄國數學家羅巴切夫斯基就發現,事情並非那麼簡單。
歐氏幾何的第五條公理存在問題!
1826年,他發表了一種全新的幾何體系。
在羅巴切夫斯基的理論裡,他繼承了歐氏幾何的前四條公理。
但是第五條公理,他是這樣描述的:
過直線外一點,至少可以做兩條直線與其平行。
基於這五條公理,羅巴切夫斯基發現,竟然也能邏輯自恰地推導出一系列幾何命題。
由此他就得到了一種新的幾何體系。
後來就被稱為“羅氏幾何”。
羅氏幾何和歐氏幾何的區別,就在於對第五條公理表述。
後來我們知道,羅氏幾何描述的其實就是雙曲幾何,其曲率是負的。(馬鞍的形狀)
在羅氏幾何裡,三角形的內角和不再是等於180°,而是小於180°。
可以說,羅氏幾何在發表時,對數學界造成了巨大轟動。