于从事件P发射膨胀光球面之内或之上。这样,在时空图中它们处于P未来光锥里面或上面。因为没有任何东西比光走得更快,所以在P所发生东西只能影响P未来事件。
类似地,P过去可被定义为下述所有事件集合,从这些事件可以等于或小于光速速度运动到达事件P。这样,它就是能影响发生在P东西所有事件集合。不处于P未来或过去事件被称之为处于P他处(图2.5)。在这种事件处所发生东西既不能影响发生在P东西,也不受发生在P东西影响。例如,假定太阳就在此刻停止发光,它不会对此刻地球发生影响,因为地球此刻是在太阳熄灭这事件光锥之外(图2.6)。们只能在8分钟之后才知道这事件,这是光从太阳到达们所花时间。只有到那时候,地球上事件才在太阳熄灭这事件将来光锥之内。同理,们也不知道这时刻发生在宇宙中更远地方事:们看到从很远星系来光是在几百万年之前发出,在们看到最远物体情况下,光是在80亿年前发出。这样当们看宇宙时,们是在看它过去。
图2.5
图2.6
如果人们忽略引力效应,正如1905年爱因斯坦和彭加勒所做那样,人们就得到称为狭义相对论理论。对于时空中每事件们都可以做个光锥(所有从该事件发出光可能轨迹集合),由于在每事件处在任方向光速度都样,所以所有光锥都是全等,并朝着同方向。这理论又告诉们,没有东西走得比光更快。这意味着,通过空间和时间任何物体轨迹必须由根落在它上面每事件光锥之内线来表示(图2.7)。
图2.7
狭义相对论非常成功地解释如下事实:对所有观察者而言,光速都是样(正如麦克尔逊——莫雷实验所展示那样),并成功地描述当物体以接近于光速运动时行为。然而,它和牛顿引力理论不相协调。牛顿理论说,物体之间吸引力依赖于它们之间距离。这意味着,如果们移动个物体,另物体所受力就会立即改变。或换言之,引力效应必须以无限速度来传递,而不像狭义相对论所要求那样,只能以等于或低于光速速度来传递。爱因斯坦在1908年至1914年之间进行多次不成功尝试,企图去找个和狭义相对论相协调引力理论。1915年,他终于提出今天们称之为广义相对论理论。
爱因斯
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