物质的时空弯曲使物质相互靠近，和物质相互吸引，是一种事情的二种解释，而以前者更接近事物本质。

所有物质向零空间、零时间趋向，是物质发展变化的总趋势。没有这个总趋势，就没有黑洞、奇点大爆炸，也同样没有现在的宇宙。

判断相对论的正确与否，用中国的俗语：解铃还须系铃人，要从迈克尔逊莫雷实验入手。要怎么用经典理论来解释迈克尔逊莫雷实验结果呢？光有波粒二象性，就分别用波动性和粒子性来分析迈克尔逊莫雷实验，看看经典理论能不能解释迈克尔逊莫雷实验结果吧！

一、用超声波来做迈克尔逊莫雷实验，超声波具有束射性，频率越高束射性越好，超声波具有折射能力，所以用超声波进行迈克尔逊莫雷实验是没问题的。根据声波的传播速度只与介质的温度密度等物理状态有关，不用做实验都能知道波在实验装置中处处的速率是相同的，传播到测试点的速度当然也是相同的。实验结果是声波的传播速度是不会受到地球运动速度影响的，实验的结果用经典理论就能解释，哪有尺缩效应啊！哪有声速不变原理啊！哪有声音传播不需要介质呢！如果有，就应该能推论出声速相对论。

二、用钢珠等高弹性圆球，来做迈克尔逊莫雷实验，把迈克尔逊莫雷实验装置中分光的玻璃镜片换成中心有个小洞的斜置钢板，把光源换成等速的钢珠发射装置，把反射镜换成反弹钢板。1、开启斜置钢板的小洞，发射钢珠，让钢珠通过斜置钢板的小洞，相当于光子的折射，当钢珠射到反弹钢板反弹时，关闭斜置钢板的小洞，钢珠射到斜置钢板弹射到测试点，如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。2、关闭斜置钢板的小洞，发射钢珠，钢珠射到斜置钢板后，向反弹钢板弹射，相当于光子的反射，当钢珠射到反弹钢板反弹时，打开斜置钢板的小洞，让钢珠通过小洞射向测试点，如果不计算空气的阻力钢珠运动到测试点的速度等于钢珠发射时的速度。实验结果钢珠的运动速度不会受到地球的运动速度影响，实验结果用经典理论就能解释了，哪有尺缩效应啊！哪有钢珠运动速度不变原理啊！如果有，就应该能推论出物体运动速度相对论。

用波动理论和牛顿运动定律，都能证明迈克尔逊莫雷实验结果是符合经典理论的，实验结果用经典理论就能解释了，爱因斯坦的非经典理论是不符合实际，没有依据的。

为什么引力会导致空间弯曲？

这是大多数朋友的理解，但其实引力和空间弯曲都是一个现象的两种不同说法，爱因斯坦的广义相对论告诉我们，时空是一个不可分割的整体，所以我们在解释“引力”与空间之间的关系时必须要和时空一起说明，否则这个观点就是不完整的。

一、人类对于时空的理解

古希腊哲学家亚里士多德认为，自然界不存在所谓的“绝对真空”，他认为空间总是伴随着物质以及运动的存在！这是人类对于空间最早的理解，尽管没有确切证据支持，但这个理解是超前的！

到了17世纪，艾萨克·牛顿建立三大运动定律，并且在哥白尼的日心说以及开普勒行星三大定律等的基础上，总结出了万有引力定律，开创了经典力学理论，开启了“绝对时间”和“绝对空间”的概念，也就是各位所熟悉的“绝对时空观”，牛顿经典力学认为，空间只是一个容器是独立存在的，而时间在宇宙的每个角落都一样，非常符合大众对于空间和时间的理解。

牛顿力学对于低速运动的描述以及现代科学体系的建立无疑充当了领路人的角色，因此牛顿的绝对时空观统治了科学界超过200年。但我们现在知道这个绝对时空观是不正确的，因为无论是支持绝对时空观的“以太”假设，还是水星进动等，都给绝对时空观当头一棒！1905年发表的狭义相对论认为时间与空间跟物体运行的速度有关。

而在1916年爱因斯坦发表的广义相对论出现将物理学家们从水深火热中解救了出来，广义相对论认为，引力是质量在时空中的表现，它在弯曲空间的同时也改变了时间。在质量体周围的时空存在的是空间与时间的梯度。

在质量周围的不同位置，空间的弯曲程度和时间的改变程度是不一样的，这个关系可以用如下公式来表示。

G为万有引力常数，M为质心的质量，r为距离质心的距离，c为光速。当然公式记忆起来非常枯燥无味，其实我们根本无需这样去死记硬背，只要记住美国物理学家惠勒对广义相对论的经典总结即可“质量告诉时空如何弯曲，而时空弯曲告诉质量如何运动”！

二、质量来自何方？

广义相对论解释了质量为什么能弯曲时空，也就是各位形容的引力弯曲时空，但却没有解决一个本质问题，质量是从哪里来的？可能很多朋友会马上向大一个等式，就是质能方程：

质能等价，听上去似乎是这样，那么是能量扭曲空间吗？似乎更掉进了一个死胡同，我们还是得回到事物的本质上来！看起来爱因斯坦的相对论已经有所局限，也许我们要从量子力学中去寻找答案。

量子力学发展到现在，我们已经站在了揭示物质本质的前夜，我们知道了组成物质的费米子，比如各种夸克和电子以及中微子等都是费米子，和将这些费米子粘合起来的玻色子，比如光子（传递电磁力），胶子（传递强作用力）和弱力（W玻色子和Z玻色子）

传递引力的引力子到现在为止我们没有找到，但广义相对论中已经定义了传递引力的方式，我们不妨暂且就信了广义相对论。似乎物质世界已经齐备了吗？完全不是，因为还有一个曾经预言中亚原子粒质量生成机制的粒子，后来在2012年7月4日欧洲强子对撞机中找到了传说中的希格斯玻色子。

上世纪六十年代，物理学家提出一种利用自发对称性破解来赋予基本粒子质量，但同时又不会与规范场论冲突。物理力学家们假设宇宙中遍布希格斯场，这种粒子可以与基本粒子相互作用，利用自发对称性破缺使基本粒子获得质量。

希格斯玻色子是希格斯场的量子激发，根据机制基本粒子与希格斯场耦合获得质量。从希格斯场理论诞生到2012年欧洲强子对撞机找到希格斯玻色子，整整过去了将近半个世纪，希格斯玻色子质量为：126.5GeV（5个标准差），具有零自旋与偶宇称，与预言中的基本特性一致，但仍然存在部分与理论预测不相符的结果。

建设中的CEPC

正在建设中的CEPC（高能环形电子对撞机）可以将LHC的发现的希格斯玻色子测量精度提高10倍，达到1%左右，也许能解开标准模型中给基本粒子带来质量的希格斯玻色子更多的秘密。

三、传递引力的是什么介质？

广义相对论认为引力是质量在时空中的表现，在弯曲时空中运行就是引力的直观体现，量子力学认为是引力子在传递两者之间的关系，而且也找到了希格斯玻色子这个赋予基本粒子质量的粒子，但对于引力子也无能为力！

弦理论却对引力有一番解释

弦理论认为基本粒子都是由弦的振动形成，弦的不同振动状态对应着不同的基本粒子。弦的状态有两种，一种如扁面条一样的开弦，另一种则是犹如弹簧一样的闭弦，弦理论认为，传递电磁力的光子是由开弦的横向振动形成，而引力的传递方式有两种：

在“开弦”之间，通过交换“闭弦”传递引力

在“闭弦”之间，通过交换“闭弦”传递引力

弦理论试图将物质以及空间与时间统一起来，而且弦理论对于空间维度的描述是令人震惊的，但到现在为止我们仍然无法证实这些猜测，但时间也许会我们答案。

引力和时空弯曲在某种意义上来说等同于相同的概念，引力作为四大基本作用力之一被牛顿发现。先不说故事真假，牛顿认为苹果熟透落在地面之上和月球“漂浮”在天空之上的力是相同性质的力，也就是万有引力。牛顿也给出了引力的计算公式，大家最早接触这个公式是在高中的物理课堂之上，引力和两个物体之间的距离平方成反比，物体乘积成正比，再乘上引力常数就是引力的计算公式

但是牛顿并没有从本质上解释引力，牛顿认为时空是绝对的，引力是超距作用的。怎么理解这个超距作用？举一个简单的例子：日地系统地球在引力作用下绕着太阳公转，按照牛顿万有引力公式可以看到，如果太阳瞬间消失的话，那么地球就会瞬间失去引力的作用而脱离原有轨道。

这种超距作用可是爱因斯坦最不喜欢的，因为光速不变不可超越，目前的超光速被公认的只有宇宙膨胀速度和量子纠缠速度。爱因斯坦在1915年把引力加入自己的理论之中提出了广义相对论，其核心就是时空弯曲。爱因斯坦从本质上解释了引力，因为引力是时空弯曲的外在表现。因为质量和能量的存在会使时空发生弯曲，而物质就在这弯曲的时空中运动。简单的理解就是：质量高速时空如何弯曲，弯曲的时空高速质量如何运动。

在这里也就解释了通了引力和时空弯曲之间的关系，两种不同的说法而已。而广义相对论对于引力的解释更接近于其本质，用广义相对论研究水星进动问题比牛顿定律研究水星进动问题更接近于实际测量，但依然存在误差。

可以说爱因斯坦的相对论提出，几乎对牛顿定律的所有公式都进行了修正，在低速世界中牛顿定律都适用，但是高速世界中用牛顿定律计算的一些结果就会表现出较大误差。但是相对论和量子力学之间的不可调节，意味着很可能有新的理论来统一量子力学和相对论，使结果误差更小。

对于引力的解释量子力学也想着来插一手，我们看粒子物理标准模型中的这六十多种粒子，包含了物质的基本组成粒子，也包含了三大基本作用力的交换粒子，缺的是什么？量子力学中提出的引力子，希望从另外一个角度解释引力，但是数学过程太过于冗杂又不能自洽，并且也没有实际发现该粒子。

因此目前来讲广义相对论从时空弯曲的角度来诠释万有引力是最本质的。

按照广义相对论的诠释，引力并不存在，引力的本质是时空弯曲，也可以认为引力是时空弯曲的表象，并不是引力导致了时空弯曲，恰恰相反，时空弯曲导致了引力！

牛顿创建了万有引力定律，让我们明白引力无处不在，但牛顿并没有解释引力形成的机制，也就是万物之间为何会有引力。这个问题留给了伟大的爱因斯坦，他用广义相对论诠释了引力的本质，同时也是具有颠覆性的诠释！

牛顿认为引力是一种超距作用，发生作用不需要时间，是瞬间传递的。而广义相对论认为引力传递也是需要时间的，引力的速度就是光速。广义相对论的观点在最近几十年不断地得到验证，也成为了现代物理学的基石，尤其是在宏观领域，相对论完全占据统治地位，可以说统治了宏观世界！

为何广义相对论如此被科学界接受？因为万有引力能解释的，广义相对论也能解释。而万有引力不能解释的，广义相对论同样能解释，为何不被接受呢？

那么，既然引力只是表象，本质上是时空弯曲，为何科学家仍旧用引力来描述我们的世界呢？

很简单，万有引力是广义相对论的近似值和特例，虽然如此，由于我们生活在低速低引力世界，万有引力已经足够精确了，而广义相对论公式又很复杂，我们没有必要用到，如果刻意追求精确就是要用广义相对论，反而会更麻烦。比如发射火箭卫星时，科学家们不会用广义相对论，仍旧会用万有引力。这就好像生活中我们用到圆周率时，3.14已经足够用了，已经很精确的，完全没有必要非得用到圆周率小数点后上万位，那不是自寻烦恼吗？

那么，物质时如何影响时空结构的呢？一个动图说明了一切：

总结就是：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动！

广义相对论并没有说引力会导致空间弯曲，恰恰相反，爱因斯坦在广义相对论里把引力看成是时空弯曲的几何效应。

广义相对论对引力的解释

大质量物体引起周围时空弯曲，小质量物体进入这个弯曲时空后，自然而然沿着弯曲时空作“测地线”运动。

所谓测地线即空间中两点之间的最短路径，在平直空间中它就是一条直线，而在弯曲空间中则是一条“短程曲线”。既然是弯曲时空，那这条测地线肯定是一条曲线，物体在大质量物体周围空间沿着曲线运动，看上去很像是受到大质量物体的一种吸引作用力，使小物体围绕着大物体转动，就像物体作圆周运动是因为受到向心力作用。由上面的叙述可知，实际上大小物体之间并不存在这种“吸引力”，这只是一个几何效应，但人们仍然把这种虚拟力称为“引力”，这就是广义相对论对引力的解释。总结一下：大小物体之间的“引力”是小物体沿着大物体周围的弯曲空间作测地线运动的几何效应，是时空弯曲产生了“引力”，而弯曲的时空就是“引力场”，平坦的时空是没有引力场的，当然也就没有“引力”。

爱因斯坦试图把引力与其他力统一的“统一场论”

爱因斯坦在创建相对论时就意识到，自然科学中的“统一”的概念或许是最基本的一个法则，他确信自然界应该满足简单性原则，他认为自然界的四种相互作用（强力、弱力、电磁力和引力）应该统一在同一根源。首先，他不认为引力是实在的力，并在广义相对论中成功地将其几何化，他对其他三种力的看法也是如此，所以接下来他试图把其他三种力也几何化，用单一场论同一原则下来解释所有相互作用基本粒子之间的关系。

遗憾的是，他后半生的精力虽然都致力于研究这一统一场论，但最终没有成功。不过他这一建立统一理论的思想始终吸引着人们不断去探索。

量子力学对引力的解释，以及其“大统一理论”的发展现状

现代科学的另一支柱――量子力学也试图建立大统一理论，不过却认为，引力与自然界的其他三种力一样，都应该是实在的作用（这一点与广义相对论对引力的解释是不同的。这大统一理论与爱因斯坦的统一场论是有区别的），这其他三种力都由媒介粒子来进行传递和交换实现相互作用，比如说强力由胶子来传递，主要存在于原子核里质子和中子这些重子之间，还有这些重子内部三个夸克之间。

弱力出现于放射性衰变中，由W及Z玻色子传递。电磁力最广泛，出现于我们的日常生活中，包括平常所说的弹力、摩擦力、压力、拉力、推力等等都属于电磁力，当然还有电力、磁力、电磁波等，电磁力由光子传递交换。

量子力学认为引力也应该由媒介粒子进行传递交换，并把这种粒子称为“引力子”，于是一场寻找引力子，建立大统一理论的行动开始了。

上世纪六十年代，格拉肖、温伯格和萨拉姆先把弱力和电磁力统一，用统一理论可以解释两种作用的各种现象。接着上世纪七十年代有人提出强力、弱力和电磁力的大统一理论，不过未获得成功。当然“引力子”至今也没找到，至于把四种力统一在一起的终极理论更是任重而道远。自上世纪九十年代到进入二十一世纪以后，科学家又陆续推出“超弦”和升级版“M理论”，但终未能证实，现在人们还在努力。

最后

目前对“引力”描述最成功的还是爱因斯坦的广义相对论，引力与时空是有关的，它们之间的准确关系，有句话说的好：物质告诉时空怎样弯曲，时空告诉物质怎样运动。
意思就是物质产生了时空并弯曲了时空，弯曲了时空才有了“引力”；离开物质就不能谈时间和空间，时空也不能脱离物质而单独存在，而物质也只能在时空中运动（引力体现）。

（一）经典实验——磁场之间的相互作用力

实验人：卢山 实验助手：赤壁一中实验班高二（4）班 卢婷

目的：观察磁场之间相互作用力的影响。

器材：1.按图安装，摆放实验器材。（如下图）

2.转动磁铁，观察圆磁珠的运动状态。

现象：圆磁珠随磁铁的转动而转动且同向转动，并缓慢围绕磁铁作不规则圆周运动，方向与转动的磁铁同向。当停止转动磁铁以后，圆磁珠随磁铁的静止而静止。圆磁珠转动时指南针不受影响，说明圆磁珠转动磁场与转动轴平行。（如下图）

结论：具有变化磁场的磁铁在转动时，具有固定磁场（不变磁场）的圆磁珠发生相对运动，即圆磁珠自转并绕转动磁铁公转，自转和公转的方向都与转动磁铁的方向一致。

（二）行星自转和公转产生的原因

在太阳系八大行星之中，除了金星没有测出固有磁场以外，其余七大行星都有固有磁场。先来了解一下八大行星的磁场：美国的“水手10号”曾3次探测了水星的磁场，分别是1974年的3月29日和9月21日，以及1975年3月16日，水星赤道上的磁场约0.004高斯，两极处略微强些，约0.007高斯，水星的偶极磁场与地球的很相似，极性也相同。到现在已有多艘空间探测器探测了金星的磁场，包括“水手2号”、“水手5号”、“水手10号”、“先驱者金星1号”等。但都没有找到金星存在固有磁场的证据。地球磁南极的磁场强度为0.68高斯，磁北极的磁场强度为0.61高斯，磁赤道的磁场强度约为0.29～0.40高斯，具有偶极磁场。“水手4号”、“火星2号”、“火星3号”和“火星5号”先后探测了火星的磁性。火星存在微弱的固有磁场，极性同地球极性相反，在火星的磁赤道上磁场强度为0.0006高斯。“先锋10号”和11号宇宙飞船在1974年飞经木星时，对木星的磁场进行了测量。木星存在偶极磁场，在磁赤道面上磁场强度约为4.1高斯，磁极区的磁场强度约为8高斯，磁场的极性和地球磁场的极性相反。“先锋11号”飞经土星时，发现土星存在偶极磁场，磁性与地球磁场的磁性相反，赤道上磁场强度为0.21高斯。“旅行者2号”于1986年第一次探测了天王星的磁场，发现与木星、土星、地球一样存在较强的偶极磁场，磁场的磁性与地球磁场的磁性相反。其磁轴偏离自转轴，交角达55o之多，磁赤道处的磁场强度约为0.23高斯。1989年8月，“旅行者2号”飞近海王星探测磁场，发现海王星磁场竟与天王星磁场的磁性类似，磁场中心偏离行星中心，磁场强度为1高斯。

太阳系的八大行星都绕太阳不停的公转，且公转方向与太阳自转方向一致。由于天王星的自转轴差不多和公转轨道面重合，即是说天王星在轨道上躺着围绕太阳公转。金星由于没有固有磁场，自转方向与太阳的自转方向相反，其余七大行星自转方向都与太阳的自转方向一致。

通过以上经典实验证明，行星自转和公转产生的原因是由于太阳自转引起的，太阳在自转时具有变化的磁场，行星在自转时具有固有的不变磁场（金星除外），并且自转和公转的方向与太阳自转的方向一致。

为什么说太阳自转具有变化的磁场？从以下几个方面说明：第一，整个来说，太阳和地球相似，也有一个普遍磁场。不过由于局部活动区磁场的干扰，太阳普遍磁场只是在两极区域比较显著，而不象地球磁场那样完整。太阳极区的磁场强度只有1～2高斯。太阳普遍磁场的强度经常变化，甚至极性会突然转换。这种情况在1957年～1958年和1971年～1972年曾两次观测到。第二，如果让不成像的太阳光束射进磁像仪，就可以测出日面各处混合而成的整体磁场。这种磁场的强度呈现出有规则的变化，极性由正变负，又由负变正。大致来说，在每个太阳自转周（约27天）内变化两次对这个现象很容易作这样的解释；日面上有东西对峙的极性相反的大片磁区，随着太阳由东向西自转，科学家们就可以交替地观察到正和负的整体磁场。第三，一般说来，一个黑子群中有两个主要黑子，它们的磁极性相反。如果前导黑子是N极的，则后随黑子就是S极的。在同一半球（如北半球），各黑子群的磁极性分布状况是相同的；而在另一半球（南半球）情况则与此相反。在一个太阳活动周期（约11年）结束，另一个周期开始时，上述磁极性分布便前部颠倒过来。因此，每隔22年黑子磁场的极性分布经历一个循环，称为一个磁周。强磁场是太阳黑子最基本的特征。

那么为什么金星的自转与太阳的自转相反呢？金星形成之初肯定是存在固有磁场的，是与太阳自转方向一致的，后来由于环境的恶化，加之金星上的火山经常爆发，不断形成现在恶劣的高温环境，致使其表面温度近500度，使固有磁场消磁了，而只存在行星际磁场了。在磁场“冻结”的情况下，太阳风的粒子带着磁力线跑，于是太阳磁场便弥漫于整个太阳系空间。因为太阳在自转，太阳风所携带的磁力线就不是直线，而是螺旋线。此外，日面上有整体磁场，相邻的极性是相反的。这些因素同时起作用，形成行星际磁场的扇形结构。它和太阳整体磁场密切相关，它们的极性几乎完全一致。太阳整体磁场的极性一旦转换，行星际磁场的极性立即跟着转换。金星随着固有磁场的消失慢慢停止转动，由于外层包围着行星际磁场，转动方向被磁场的排斥力而改为了相反的方向了。

为什么称实验为经典实验？因为这个实验是开启磁场与磁场间作用力的钥匙，也是开启新天体力学之钥匙。可以倒推得知恒星、中子星、磁星、星云、星系、超大星系、黑洞、超大黑洞等自转和公转的方向及能量或力之来源，也可以顺推行星原有卫星的自转和公转方向及能量或力之来源，甚至可以推理原子的运动结构和产生原理。可推出宇宙形成初期的第一作用力就是原始磁场与新兴磁场之间的相互作用力。由于暗能量是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，所以磁场与磁场间的相互作用力就是巨大的暗能量。宇宙之中所有星球都在自转和公转着，揭开了星球自转和公转的奥秘，也就揭开了宇宙中最普遍的自然现象，无数的世界之谜和宇宙之谜也将慢慢被揭开。新的天体力学将引领21世纪物理学，它将会超越量子力学，将会在星际开发、星际运输、星际移民、星际旅游等方面发挥不可估量的作用，并得到更为广泛的应用。

为什么引力会导致时空弯曲呢？

在回答你的问题时，我不由得想起一件事。记得刚参加工作时，在一次职工会议上，伴随领导讲话的声音，总会出现一种轻微的抖动声。这声音引起了我的好奇，我的目光盯在了立在领导旁边的铁皮黑板上。我发现，铁皮黑板随着领导讲话声发生了前后震动。实际上，领导讲话的声音是平缓的，并不高昂，也没有麦克风和扩音器，竟然会引起铁皮黑板的震荡？

会后，我仔细看了这个黑板的铁皮厚度，并用手推了推。

我发现，铁皮并没有随着我的推动发生前后位移。也就是说，铁皮并没有由于我用手给的外力来回震动。这让我感到非常惊讶，我用手推动的力，显然比领导讲话的声音产生的力大的多，为什么我用手推动黑板，黑板并没有什么反应，而领导的讲话声音会引起黑板震荡？显然，用共振解释这种现象让我感到迷惑。我觉得，这是声音在空气中引起的空气震荡产生的声波推动了黑板产生的黑板震荡，教课书用共振来解释显然是不完美的，共振的解释显然忽略了空气介质对声音的波导作用，同时忽略了声音在介质中形成的波的放大和推动作用。也让我们忽略了波的动能作用，也使我们忽略了波的作用，而对与波相关的描述产生了许多许多的误解。

回到本题，通过声波对铁皮黑板的作用，你可能已经明白了我对你的问题的解释。

实际上，引力波会导致空间弯曲犹如声音通过空气产生声波的道理一样。

我们说宇宙空间是真空的，是相对于我们地球的大气层来说的。宇宙空间虽然没有如我们赖以生存的大气层，却也充满了看见和看不见的各类物质介质和能量介质，也就是说，我们所说的宇宙空间是有这些介质形成的，各类物质的运动产生的引力都会这些介质中产生波动，形成引力波，这种引力通过宇宙介质产生的的波，从宇宙空间的角度来说，实际就是空间弯曲了。这种空间弯曲，从我们的视角来看，所有通过这个弯曲空间的物质的轨迹是弯曲的，而不是平直的。这也是时空给我们造成的错觉。

从我们的视觉习惯来说，我们习惯了在视觉观测中把时间和空间截然分开，用来观测和描述我们看到的一些东西，而忽略了时空是一个系统，或者是一个不可分割的整体。我们习惯了在描述距离时，忽略了时间的存在，这就无法让速度参与对距离的精确描述。这是因为我们视野距离和运动范围并不大，我们可以用我们人造的尺子测量距离，这也让我们忽略了距离与时间同在。准确的讲空间与时间具有不可分割性。如果我们把时间和空间分割开来，我们就难以解释我们观测的这个宇宙实际上已经成为了虚像。我们的宇宙实际上为我们呈现的是多维时空，这也让我们能够在非常遥远的距离观测星空，虽然这些星空从时间上来讲已经成为遥远的过去了，但多维时空依然让我们看到了宇宙曾经发生的绚丽多姿的事件。

回答这个问题前，时空不是字面上的“弯曲”。一个大质量的物体会修改其周围的适当时间空间隔，这样外部观察者会看到质量附近的物体经历较少的时间和空间间隔，从而相应地修改它们的空间成分。对我们来说，简单地说引力导致时空扭曲容易接受。

下面我会更详细地回答该问题。爱因斯坦发现空间和时间是不能分开的。它们是同一事物的一部分，引力实际上是在弯曲和扭曲这个“时空”时产生的，就像一个重球坐在一张弹性板上。

经典（或牛顿）物理学

时间可以被视为一个维度，就像距离一样。这样，我们的宇宙是四维的：三个代表空间，一个代表时间。在爱因斯坦理论出现之前，人们认为这些维度是固定的：任何人看到某物都会测量相同的距离，看到相同的事情同时发生。

狭义相对论

爱因斯坦意识到这不是真的。对于不同的观察者来说，在不同时间出现两个同时出现的事件似乎发生在不同的时间：不保留同步性。

他通过观察光并意识到光总是以同样的速度传播，不管你的传播速度有多快，即使你追逐一个光子，从你的角度来看，它总是以同样的速度（光速）离开你。

这是唯一可行的方法，如果时间和空间之间存在联系。我们不能再把它们看成是单独的东西了，时间和空间混合在一起，具体取决于您的参考系混。

这就是物理学家谈论时空的原因。就像x，y，z方向只取决于你把轴放在哪里，所以没有必要考虑x方向和y，z方向分开，因此时间维度不能与空间维度分开考虑，因为不同的观察者把他们的轴放在不同的地方。下图显示：当一个观察者认为z是空间方向，而ct是时间方向时，另一个观察者（相对于第一个观察者移动得很快的人）认为空间方向是z′，时间方向ct′。

广义相对论

爱因斯坦又向前迈了一步。他意识到，把时间和空间一起看作时空可以让他思考引力。爱因斯坦想象时空被重物弯曲和扭曲。这样，其他物体总是沿着直线运动，但这些直线在我们看来是弯曲的，因为时空本身是弯曲的。

例如，月球看起来像是绕着地球转一圈，但在时空中实际上是在直线上移动。这些直线叫做测地线。

下图显示了这一点。在这里，地球的质量使时空弯曲，月球在弯曲的空间中沿着测地线移动，就像水绕着塞子旋转一样。重要的是要意识到这张照片是一张3D图片，但是时空实际上是4D。我们脑海不能显示4D图片，因为我们的大脑不是为它而建的，但幸运的是，数学在4维下工作得很好。

如果让牛顿听到空间弯曲，他一定会感觉不可思议。牛顿虽然发现了万有引力，但却解释不了万有引力因何而来，更是从来没想过万有引力和空间有什么关系。

在我们直观的印象中，空间是看不见摸不着虚无缥缈的一个概念，空间既不是物质也不是能量，然而就是这么一个非实物、不可视的东西，竟然可以像很多物体一样会弯曲！第一次看到相对论讨论物质重量导致空间弯曲的时候，感觉真的是不可思议！爱因斯坦需要多大的脑洞，多么创新的思维才能够想到重量和空间弯曲的关系啊！然而事实和爱因斯坦预测的一样，大质量的物质，比如说一些天体，确实会导致它们周围的空间弯曲。一些光线经过它们周围时会发生偏转。还有黑洞的视界内，空间弯曲的太过于厉害以至于光都跑不出去。

这里说的是重量导致空间弯曲，而非引力，因为爱因斯坦相对论把引力描述为空间扭曲的结果。所以题主的提问并不科学，应该是为何重量会导致空间弯曲？

然而，这么一问却又让人无法给出答案。物质是如何通过质量作用于空间，是如何导致的空间扭曲，为何会产生这种效应，空间之外是否隐藏着有关空间弯曲的真理吗呢？这些问题都等着科学家们未来去解决。