1樓：蟲子
題主所說的是廣義相對論的推論之一。
這其中所謂彎曲的保鮮膜，在真實情況中，是物質造成空間和時間的彎曲，即所謂的四維時空。借用世界線的概念，可以幫助我們想象四維時空是一種什麼樣的表現。
在橘子和膜的模型中，膜要比橘子少一維，這是為了方便讀者想象和理解而且也便於科普，但對於像你這樣多想了一層的讀者，細思之後就會發現這樣的模型中存在很大缺陷，很容易讓人產生誤解。比如說你關於宇宙中不分上下之類的思考，在這種不完美的模型下都是合情合理的。
而真實情況中，「膜」要比「橘子」多一維，這也是造成原來的那個模型不完美的原因。如果可以的話，我們可以不要借助想象來理解廣義相對論，而是以純理論的視角去看待它。廣義相對論是一種很抽象的理論，其中東西要想靠在日常生活中一一對應地來想是不能很好地理解的。
2樓：shawn
那只能說明你完全沒有理解這個模型.
這個模型和重力一毛錢關係沒有.
是因為對於初學者或者普通人來說, 大腦裡想象四維空間(或者說三位空間的彎曲)實在是太困難了,
所以為了便於大家理解, 我們就用了一張薄膜來表示二維空間, 來觀察思考二維空間彎曲時候的情況.從而希望你能自己思考, 退到理解三位空間彎曲的問題.
所以這個模型中有幾個關鍵的理解點.
A 薄膜不是薄膜, 而代表的是二維空間.
B 二維空間中根本沒有上下之分.只有X Y 兩個座標, 沒有Z軸.
C 我們思考這個模型時, 是以三維空間的觀察者來看二維空間的, 請不要把三維空間的物理規律帶入二維空間中去.
明白了上面這三個點, 現在讓我們重新審視一下這個模型, 盡量嚴謹一些, 不要把雜七雜八的概念混在一起.
假設在我們的三維空間中, 有一張薄膜, 這張薄膜是乙個理想薄膜, 並不是你家裡的保鮮膜. 所以他厚度為0, 沒有表面張力, 絕對非彈性, 也沒有任何我們三位空間中材料的性質, 它實際上就是乙個二維空間.
為了避免對你的思維造成干擾, 我們假設這個薄膜位於宇宙的偏遠地區, 這裡荒蕪一片,什麼都沒有, 沒有任何行星,恆星,星雲等物質. 也就是說, 引力場為0.
那麼,當我們把乙個有質量的大球放到這張薄膜上會發生什麼? 你可能會覺得,因為沒有重力, 大球會停在薄膜表面. 但是我前面說了, 這張薄膜既不是保鮮膜,也不是橡皮膜, 是乙個二維空間, 根本沒有彈性.
所以當你把大球往下按的時候, 一定會薄膜壓凹陷進去. 並且, 你鬆開手, 薄膜仍然會保持彎曲的狀態.
好了, 這個時候如果有另外乙個小球放在薄膜上, 給它乙個初速度, 他會一直沿著直線向前運動, 當小球運動到達大球產生的凹陷的時候, 會怎麼樣? 沒錯, 因為沒有重力, 它仍然會沿著直線運動, 飛過凹陷. 也就是說, 根本沒有產生引力.
這是沒有錯的, 二維空間的彎曲,並不會對三維空間產生引力!
但是, 你有沒有想過, 二維空間會怎麼樣?現在假設薄膜空間上的乙個點, 也就是二維空間的質點. 你給他乙個初速度, 它勻速直線運動到剛才大球產生的凹陷的地方會怎麼樣?
乙個平面上的點可以飛出二維空間嗎??? 當然是不能, 二維空間的點就只能限制在二維空間內運動, 所以薄膜上的點就只能限制在薄膜上運動. 當這個點運動到大球產生的彎曲的時候, 不可能像三維球一樣飛出二維空間,仍然沿著直線運動.
所以薄膜上的點, 一定會沿著彎曲的薄膜, 向著大球的中心做曲線運動. 空間的性質限制了這個點沒有別的路可走.
以我們三維生物的觀點來看, 小球在做曲線運動. 但是以二維生物的觀點來看, 他們根本看不到自己所在的平面是彎曲的, 他們只能認為, 乙個點被另外乙個更大的點吸引過去了.
這就是二維空間彎曲所產生的引力!
所以我你現在應該明白我說的, 這個模型僅僅是便於你理解, 並不是薄膜真的產生了引力.因為地球上的薄膜都是有厚度的, 都是有彈性的. 薄膜並不是空間!
但是你可以以此類推到三維空間中去, 我們所在的三維空間, 是真正的空間, 並不是物質, 所以也就沒有彈性, 不存在表明張力. 質量使我們的三維空間彎曲, 並不是你說的那樣必須要有乙個力去把空間壓彎!!
如果你要是再槓一些, 說剛才你描述的模型中, 小球是如何在薄膜上產生彎曲的呢? 你剛才說你用手把小球往下按了一下, 那麼難道說有人在四維空間把地球按了一下, 才產生了引力?
很顯然不是. 那麼為了解釋這個問題, 我們就要換乙個思路.質量到底是什麼???
在目前所有的物理定律中, 我們能定義質量的方法就只有兩個, 乙個是引力, 乙個是慣性. 也就是說, 目前質量這個玩意就兩個作用, 第一產生吸引力, 第二阻止物體加速(牛二定律). 引力質量和慣性質量的關係咱們先不談, 就但說說引力的問題.
既然空間彎曲的數學模型可以完美的解釋引力, 那麼我們彎曲有理由認為, 質量實際上就是空間彎曲!!
什麼意思, 回到剛才的模型上, 我們為了解釋引力, 創造了乙個二維宇宙, 並且拿來了乙個大球來使我們的二維宇宙產生了彎曲.
但是, 這個大球是我們三維生物的玩意, 這個東西是不屬於我們創造的二維宇宙的(薄膜)啊.
那麼, 在這個二維宇宙中, 質量是什麼? 讓我們換一一張薄膜來說明.
現在我們要創造宇宙了,請先拋棄一切物理定律.
這張新的薄膜, 根本就不是光滑平坦的. 仔細用放大鏡看, 這張薄膜上有乙個乙個的彎曲小坑, 這些小坑可以在薄膜上自由移動.(我再次強調一遍, 薄膜並不是真的薄膜,而是二維空間,請不要用實際物體來模擬).
注意, 對於薄膜上的二維生物, 他們是察覺不出來這些彎曲的小坑的存在的, 因為二維生物只能在薄膜表面運動, 而坑是我們三維生物才有的概念.
最初, 薄膜的表面布滿了密密麻麻的小坑, 但是慢慢的, 兩個小坑的邊界以某種方式相互融合, 形成稍微大的坑. 稍微大的坑又形成更大的坑.
於是不久之後, 薄膜變成了這個樣子, 一些地方是平坦的, 而一些地方是有微小坑聯合形成的乙個大坑.
說到這, 你明白了嗎? 小坑實際上就是基本粒子, 而大坑就是形成的物質, 質量實際上就是空間彎曲, 而空間彎曲是空間的基本性質, 也就是說, 空間誕生的時候本來就是這樣的.
3樓：Ivony
其實有乙個問題很奇怪，廣相涉及的高維非歐空間在數學上出現不知道多少年了，從來沒有人打算通俗的描述這個東西，甚至從未嘗試過直觀的描述高維空間。直到這玩意兒披上物理的外衣的時候就有無數的人打算通俗和直觀的給人科普了。
4樓：melonsyk
一張保鮮膜被壓彎了，小球往裡滾，那不正是地球引力和保鮮膜的支撐作用導致的嗎？
這個模型為了解釋【物質彎曲時空】，借用了重力。這裡是因為垂直於膜的重力，廣相裡是因為引力，原因不同，但是效果類似。也就是說這個模型不是要闡明原理，而是展現效果用的。
況且在宇宙空間裡，並沒有重力，也沒有上下左右的概念
因為模型是乙個降維的模型。廣相裡事實上可以嚴格計算一種稱為【鑲嵌圖】的東西，以體現時空的彎曲。首先選擇時間片，即把時間維投影掉，得到三維空間；然後通過對稱性把三維空間降成二維，即保鮮膜完全代表了三維空間；最後根據度規計算的proper length，通過把膜向垂直方向拉伸來保證膜上的長度等於proper length。
也就是說垂直膜的方向在廣相裡實際上是不存在的，是一種數學的【鑲嵌】技巧。模型裡膜因為重力向【下】彎曲，廣義相對論裡物質的引力使空間向乙個【不存在的方向】彎曲，以達到實際長度proper length和座標長度（鑲嵌圖裡投影到原平面上的長度）不相等的效果。另外需要說明的是，廣義相對論是關於【內秉幾何】的，為了描述時空的彎曲實際上並不需要引入這個【不存在的方向】，引入它只是為了視覺上的效果。
總結一下就是，廣義相對論裡，空間並不是朝乙個【下】的方向彎曲，而是其彎曲等價於向乙個假想的方向彎曲了，而模型裡則用垂直方向來代表這個假想的方向。
5樓：bo liu
這有什麼問題麼？
就拿太陽和地球舉例，地球受到的引力是指向太陽的。用薄膜做為模擬時，薄膜的支撐力和小球的重力的合力也是指向重物的（小球對薄膜的擾動忽略），這不是很好的模擬麼？
現實中，地球在太陽系中的確沒有「薄膜」作為支撐，但現實中，也沒有另乙個更大的太陽給地球乙個向「下」的引力讓地球掉「下」去。
好好的模型不要糟蹋了。
6樓：寒蕭
這只是乙個比喻好不好，不要糾結乙個比喻的細節。就好像我們一般說太陽是個「大火球」，這也是個比喻，要是真的糾結「大火球」的細節，那也一定能找出很多不合理的地方。
這種說法是為了讓普通人更好的理解空間彎曲的概念，是一種容易被理解的形容。
如果真的想深入研究，就請好好研究一下黎曼空間和度規張量。我們一般認為的平坦空間，應該叫做歐幾里德空間。而相對論引入的是黎曼空間，這種空間不是平坦的。
所以，你的問題其實是用歐幾里德空間的一些基本概念去理解黎曼空間，當然是會出現很多問題了。
有關於相對論的問題？
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