“时空”的探索仍在继续

　　据报道，时空结构是三维空间与四维时间相结合的概念模型。根据目前最好的物理理论，时空解释了物体在接近光速时产生的不同寻常的相对论效应，以及宇宙中大型物体的运动。

　　谁发现了时空？

　　著名的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在他的相对论中拓展了时空的概念。在他的开创性工作之前，科学家用两种不同的理论来解释物理现象，分别是牛顿的物理定律和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁模型，前者描述了大质量物体的运动，后者则解释了光的属性。

　　然而，在19世纪末进行的实验表明，光有其特殊之处。测量结果显示，无论发生什么情况，光总是以同样的速度传播。1898年，法国物理学家和数学家亨利·庞加莱（HenriPoin-care）推测，光速可能是一个无法超越的极限。大约在同一时间，其他研究人员也在思考物体的大小和质量随速度变化的可能性。

　　爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论，将所有这些观点综合在一起。狭义相对论假设光速是一个常数，要做到这一点，空间和时间必须结合成一个单一的框架，保证所有观察者看到的光速是相同的。一个乘坐超高速火箭的人，与一个步行的旅人相比，其观察到的时间流动将更慢，物体的长度更短。这是因为空间和时间是相对的，都取决于观察者的速度，因此，光速是比这两者更基本的概念。

　　时空如何运作？

　　如今，当人们谈论时空时，他们通常把它描述成像一张橡皮膜。这也来自于爱因斯坦，他在发展广义相对论的过程中认识到，引力的产生是由于时空结构中的弯曲。

　　如地球、太阳等都会在时空中造成扭曲。这些弯曲反过来又限制了宇宙中所有物体运动的方式，因为物体必须沿着弯曲的曲率运动。引力引起的运动实际上是沿着弯曲的时空在运动。

　　早在2011年，美国国家航空航天局（NASA）的引力探测器B任务测量了地球周围时空漩涡的形状，发现其与爱因斯坦的预测非常吻合。但对大多数人来说，时空结构的弯曲仍然难以理解。

　　科学家们仍在研究

　　尽管相对论十分复杂，但它仍然是解释我们已知物理现象的最佳理论。不过，科学家也知道目前的模型仍是不完整的，因为相对论仍然没有完全与量子力学相统一。量子力学非常精确地解释了亚原子粒子的属性，但并没有包含万有引力。

　　量子力学基于这样一个事实：组成宇宙的微小粒子是离散的，或者说量子化的。因此光子就像小块的光，以不同的方式出现。

　　欧洲航天局曾发射卫星，尝试对遥远宇宙的伽马射线暴进行超精确测量，从而进一步揭示时空的性质。

　　一些理论物理学家也推测，或许时空本身也以这些量子化的块体形式存在，在这点上，科学家们至今仍在研究。如果成功，那将会成为相对论和量子力学之间的桥梁。

　　（任 天）