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广义相对论与曲率。

……我们说过,物质弯曲空间,决定宇宙、“宇宙超曲面”的几何。但是,在广义相对论中,曲率要么为正,要么为零。在我们的环境中,我们看到质量的集中:太阳、行星、恒星等等……在它们之间,有某种我们等同于真空的东西。但这个真空存在吗?

……物理学家的真空,是除去物质之后剩下的东西。但它并不是虚无。最极端的真空也总是充满光子。问题:光子在宇宙中会产生曲率吗?

……人们会倾向于回答“不会”,因为光子被认为质量为零。但这里说的是它们的“惯性质量”。它们有“引力质量”,对引力场有贡献吗?

在谈论光子之前,先谈谈反物质。刚才我们用两个锥形点制作了一个曲面。

……机械地,如果您制作了这个物体,您大概会把两个锥形元件朝同一方向放置。但您本可以换一种做法:

……但圆锥就是圆锥,无论它的“尖端”朝上还是朝下。如果您建造这个奇怪的物体,并用胶带在上面画出测地线,您会得到同样的结果。这两个锥形点S1和S2确实是正集中曲率的点。

……如果把曲率和质量等同起来,这始终是两个正点质量附近几何的教学图像。

……这作为物质与反物质二元性的图像还不算太糟,而且它让我们触及一件事:反物质具有正质量。像物质一样,它有助于局部地产生正曲率。

……物质和反物质相遇时可以湮灭,产生辐射、光子。反之亦然。因此,可以通过让两个顶点S1和S2靠近来给出光子的教学图像。然后您把A和B、C和D连接起来,制作您的两个锥形元件。

……顺便说一句,这个模型暗示光子是它自己的反粒子。事实上,人们再也说不清圆锥尖端朝哪个方向。

……怎么能让纸板经受这样的扭曲呢?但后面我们还会做很多这类事情。无论如何,如果您在让两个锥形点汇聚的那个点周围画一个测地线三角形,您会重新发现相对于欧几里得和的正超出量。

……光子,作为这种湮灭、这种物质与反物质结合的结果,正向地弯曲空间。

……在我们目前所处的阶段,一切都是正的:质量、曲率、能量。负质量会创造什么样的几何?如果这些质量存在,它们会创造局部负曲率。这引出了负锥。

负锥。

……要制作一个经典圆锥,一个“正锥”,我们去掉一个对应角度q的扇形,然后把边缘对边缘粘起来。这里我们要做相反的事。我们要在纸板上剪一刀,反而给它装上一个楔形平面,角度为q。

……右图画出了一个由测地线构成的三角形。这次和比欧几里得和小一个角度q。我们将说点S是一个负曲率集中点。如果边缘是圆的,我们会有:

……当然,如果由测地线构成的三角形不包含点S,和将等于π。这个负锥的“侧面”是欧几里得的,不含任何曲率。曲率是负的,集中在S点。

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