我讀《時間簡史》 - 史蒂芬 · 霍金 / 關於測地線

我讀《時間簡史》 - 史蒂芬 · 霍金 / 關於測地線


1、什麼是測地線

引用百度百科的解釋 , 傳送門

測地線又稱大地線或短程線,可以定義爲空間中兩點的局域最短或最長路徑。測地線(Geodesic)的名字來自於對於地球尺寸與形狀的大地測量學(Geodesy)。

如何定義測地線

類似地球這樣的物體並非由於稱爲引力的力使之沿着彎曲軌道運動,而是它沿着彎曲空間中最接近於直線的稱之爲測地線的軌跡運動。例如,地球的表面是一彎曲的二維空間。地球上的測地線稱爲大圓,是兩點之間最近的路徑。由於測地線是兩個機場之間的最短程,這正是領航員叫飛行員飛行的航線。在廣義相對論中,物體總是沿着四維時空的直線走。儘管如此,在我們的三維空間看起來它是沿着彎曲的途徑(這正如同看一架在非常多山的地面上空飛行的飛機。雖然它沿着三維空間的直線飛,在二維的地面上它的影子卻是沿着一條彎曲的路徑)

2、關於測地線

小學,初中的時候就看過非常多的關於愛因斯坦的書籍,狹義相對論,廣義相對論,時空曲率等都比較瞭解,對於霍金對這些的解釋倒是並不怎麼特別引起注意,霍金的書倒是沒怎麼看,但是他時間簡史的大名倒是聽的不少。

之前也有疑問爲什麼南極洲在世界地圖上那麼大,實際上面積缺很小,後面有瞭解到,世界地圖是把一個橢圓的面拉伸了,所以越靠近兩極的地方的拉伸會越大。但是也並沒有怎麼在意,只是理解這麼個東西

測地線給了這個事實一個很好的證明。

在這裏插入圖片描述

圖一,我們知道兩點之間直線距離最短,但是由於越靠近兩極,拉伸越嚴重,所以,實際上,拐彎的線比直線距離更短。
但是,如何確定這條線呢?球上兩點最短的距離,是與這兩點相交的圓周線的距離。
以紐約和馬德里兩點,做一條圓周,那麼,沿着這條圓周運動,將以最短的距離的到達對面。
所以,飛機的航線,要按照這條線進行飛行,可以更加經濟實惠。

宇宙中,運動的天體,也包括光等,都是按照測地線運動的,但是由於時空彎曲,讓我們看起來不是直線。

3、前面七章

前面的七章從人們思考宇宙開始,講了人們是如何一步步思考宇宙的

從牛頓,麥克斯韋,到愛因斯坦。

牛頓的理論雖然不足,但是仍然適於用日常生活中的大部分地方。所以我們仍然沿用牛頓理論。

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