來源： 量子科學
時空彎曲示意圖（圖片來源于網絡）
時空彎曲，是相對論裏面燒腦指數爲五顆星的難題。一根鐵棍會彎曲，一根大樹會彎曲，甚至一塊石頭在一定的技術處理之後也可以彎曲，等等，看得見摸得著的事物，只要技術許可，都可以彎曲，理解起來毫無困難。時空在人類的大腦裏面，近乎一種抽象的存在，理解起來已經夠困難了。可是，相對論竟然還認爲時空可以彎曲，這難度已經不是燒腦級，而是爆頭級的了！
可是，作爲現代人，你根本不能忽視相對論描述的怪異時空現象。例如，我們每天出行要用到的衛星導航，就必須得考慮相對論效應。衛星上的原子鍾，因高速運動而導致時間變慢（-7.2微秒/日），同時又因爲承受著（相對地面）較弱的重力場而導致時間變快（+45.9微秒/日）。不要小看這一天相差的38.7微秒，由此帶來的導航偏差大約是11公裏，可謂差之毫厘謬以千裏。導航軟件必須要精確地計算出兩者相互抵消後的時間誤差，才能確保定位准確。否則，開車導航走錯路是小事，飛機降落到居民區、導彈打進大城市，就是災難性後果了。
相對論經曆了從狹義相對論上升到廣義相對論的過程，二者的區別在于時空觀念的不同。狹義相對論的背景時空是平直的；廣義相對論的背景時空則是彎曲的。
在狹義相對論之前，人們認爲時間、空間和物質，三者是各自獨立的，相互之間不會産生關聯。時間和空間只是物質運動的背景，只是計算物質運動狀態的參數。牛頓力學就沒有牽涉到物質加速運動，會導致空間縮小和時間變慢的問題，屬于絕對時空觀。
相對論首次提出了“四維時空”的概念，認爲時間與空間之間，不是相互獨立的，毫無瓜葛的，而是一個整體——時空。愛因斯坦的相對論，刷新了人類的世界觀。相對論的時空觀革命，讓人類大腦中的絕對時空觀蛻變爲相對時空觀。
在廣義相對論裏，引力質量與慣性質量等效。引力，實質上並不是一種“力”，而是一種時空彎曲效應。物體的質量，能夠産生時空的彎曲。
相對論中的“引力導致時空彎曲和時間變慢”觀念，爲科幻文學提供了新鮮素材；穿越時空蟲洞，時光倒流機器等，成了耳目一新的科幻題材。
相對論的時空，是連續的、平滑的；而量子力學的時空，是不連續的、離散的。相對論適用于宏觀運動的物體，而量子力學適用于微觀運動的物體。相對論與量子力學的時空觀尖銳對立，二者無法調和，無法統一。有人提出用弦理論來統一相對論和量子力學，在數學上得到了完美的和諧一致。然而弦理論因爲涉及到的時空太微小，目前還無法驗證，嚴格說來，還屬于哲學範疇。
弦是什麽，弦振動的能量來自哪裏，弦理論本身也說不清楚。可笑的是，有人還煞有介事地說：振動得快的弦，是意識；振動得慢的弦，是物質。我想問：那振動得不快不滿的弦，又是什麽呢？你不要告訴我，那是“能量”。頻率在什麽範圍的算作快，哪個範圍屬于慢？總得有個大致的概定嘛。
怎樣用量子力學的離散性時空觀念，去理解相對論的彎曲時空，今天談點個人看法。
時空在微觀尺度上上離散的，而在宏觀尺度上是連續的，其實並不矛盾。就像你站在輪船上看大海，眼睛裏呈現的是波濤起伏的畫面，而坐在飛機上的人看大海，眼睛裏呈現的卻是水平如鏡的畫面。
連續的時空不能産生波動，離散的時空才能産生波動。例如，沒有凝固結冰的水，水分子與水分子之間，是不連續的，水面一旦受到擾動，就會産生水波；如果水凍結成爲冰塊，水分子與水分子之間，就變成了連續的，冰面受到擾動，就不會産生水波。從這個角度理解，引力波的發現，不僅證實了相對論的時空觀，同時也證實了量子力學的時空觀。
時空在微觀尺度上是離散的，則時空與時空之間就可能存在不同的組合結構。物質質量大的地方，時空密度大；物質質量小的地方，時空密度小。時空密度大，時間流逝速度就慢；時空密度小，時間流逝速速就快。
光線折射（圖片來源于網絡）
物質在時空之中的分布不均勻，有的地方大，有的地方小，由此導致的時空彎曲和時間變慢，就好理解了。光線在不同介質裏面，傳播速度就會不一樣。在真空裏面最快，進入大氣層就會變慢，進入水或者玻璃，就會更慢。光線從真空進入大氣層，會發生折射，從空氣進入水或者玻璃，也會發生折射。這種折射，就是由于介質的密度不一樣而導致。物質和時空是有機統一的整體，介質密度不一樣，也可以說是時空密度不一樣；時空密度不一樣，就會導致光線彎曲（折射）。如果說時空在微觀尺度，也是連續的、平滑的，那麽，不同介質的時空也應當是連續的，平滑的，光線傳播就應當不會受到影響，就不會發生光線彎曲（折射）的現象。
時空在微觀尺度上是離散的，而在宏觀尺度上看起來是連續的，或者說，只是近似連續的。
