内容提要：广义相对论将引力描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，并由此建立起来一种新的引力理论。实际上广义相对论所揭示出的宇宙奥秘远不止这些。通过研究，发现电磁波和引力波与时空之间存在极为密切的联系。原子内部振荡周围时空，时空依次向外传递能量，这就是电磁波。电磁波的传播介质实质上就是时空。这一结论通过改变迈克尔逊·莫雷干涉仪光线传播方向进行实验可以得到验证。时空向外传递能量，能量会不断扩散递减，能量在时空传递过程中分布不均引起时空弯曲。这是引力波的本质。
关键词：时空、电磁波、引力波、
引言：1887阿尔伯特·迈克尔孙与爱德华·莫雷在美国克利夫兰进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验，实验结果否定了光的传播介质“以太”的存在。随后更多人进行了更为精确的实验，然而实验结果却令所有人失望，无论怎样旋转装置，干涉条纹偏移量总是无法与理论计算值相吻合。实验结果改变了二十世纪物理学界的发展方向。其产生的深远影响持续至今。本文将从迈克尔逊·莫雷实验的理论依据讲起，最终推导出电磁波本质上是时空向外传递能量的波，引力波本质上是由能量在时空中分布不均引起的。
正文：
一、
19世纪末期，支持光是波动论的人们普遍认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响，这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。迈克尔孙-莫雷实验就是在这个基础上进行的。实验所获得的结论是确凿无疑的，在地球围绕太阳运转方向上，的确没有“以太风”的存在。
1916年，阿尔伯特·爱因斯坦发表了广义相对论，提出了引力实质上是时空的一种几何属性（曲率）。广义相对论否定了牛顿力学里的绝对时空观，提出了相对时空观。在相对时空观中，时间和空间被联系在一起，它们互相联系又互相制约，物质的运动状态改变会对时空产生影响。如果将相对时空观纳入到光传播介质这个问题上，一切问题都将明朗。
光在时空中传播，迈克尔孙·莫雷实验否决了时空中存在光介质“以太”，那么可否认为光传播的介质就是时空本身？实验是检验理论的唯一标准，要想证明时空可以作为光传播的介质，就必须使一束光通过半透镜分成两束光，这两束光分别通过曲率不同的时空，经平面镜反射并再次通过半透镜汇聚成一束光，这束光被检测器接收。在检测器端将会看到干涉条纹位移。干涉条纹位移量与两束光通过时空的曲率大小有关。
迈克尔孙·莫雷实验为什么没有检测到干涉条纹位移？原因在于他们将一束光通过半透镜分成两束光后，这两束光通过的时空曲率是相同的。所以才不会观测到干涉条纹位移。迈克尔孙·莫雷的实验装置平行于地面布置，在这个实验装置上，光线所经过的路线完全平行于地面。为什么与地面平行的时空曲率是相同的？广义相对论认为时空曲率与处在时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式既是爱因斯坦的引力场方程。时空曲率与物质的运动状态有关。地球围绕太阳转动，相应的就会改变周围时空的曲率。
物体做变速运动会改变周围时空的曲率，首先从自由落体运动说起。真空状态下，在高速摄像机镜头前，一滴水在未做自由落体运动之前，挂在物体上保持下大上小类似橄榄球形状。一旦增加更多的水进入这个水滴里，水滴将会承受不住自身重量，向下坠落并做自由落体运动。经过一段时间，在高速摄像机镜头里，水滴将呈现完美球形，这与水滴漂浮在太空舱内的形状一样。水滴在未坠落之前，受到周围时空弯曲作用，产生向地面坠落的趋势，同时由于水自身具有一定的粘滞力，使水滴自身重量与水具有的粘滞力达到平衡，所以水滴挂在物体上未曾坠落，并保持下大上小橄榄球形状，此时周围弯曲的时空对水滴是有作用力的，这种作用力可以从水滴的形状看出来。水滴在下落过程中，形状改变为完美球形，此时水滴不受周围时空曲率作用，水滴处于失重状态。为什么弯曲的时空对自由落体运动的水滴不产生作用力？如果说弯曲的时空对自由落体运动的水滴产生作用力，那么水滴在坠落过程中其形状就会相应的改变。做自由落体运动的水珠与太空舱内失重环境下的水珠形状都是相同的。说明做自由落体运动的水珠弯曲了周围时空，并同时抵消了周围弯曲的时空，使水珠所处的时空处于平直状态，水珠才能在只受到自身表面张力而处于完美球形状态。
对于围绕地球做椭圆轨道运行的空间站来说，空间站被迫围绕地球运动也是处于失重状态，空间站内部的航天员和设备都处于失重状态。如果此时由于某种不明故障，空间站突然停止围绕地球转动，那么存在于空间站内的人和设备都将会感受到周围时空曲率的作用。空间站被迫做椭圆轨道变速运动实质上是弯曲了自身所处的时空，而这种弯曲恰好抵消了地球对空间站所处时空的曲率，空间站所处时空是平直的，才使空间站自身保持失重状态。
地球围绕太阳做椭圆轨道变速运动实质上也是为了产生时空曲率，用以抵消太阳对地球所处时空的曲率。生活在地球上的人，从未感觉到地球在以每秒30公里做变速运动，每个人从地面原地起跳，还是会落在原地。罗纳尔多一脚凌空抽射也不会因为他脚下的地球在以每秒30公里的速度运动而射偏。当地球运转到距离太阳近日点时，由于此处时空曲率大于地球远日点处时空曲率，所以地球需要相应的增加速度，以使地球所产生的曲率能够抵消近日点处时空曲率。
无论是地球上的物体做自由落体运动，还是宇宙中星体之间的轨道运动，实质上都是因为物质无法在弯曲时空中静止，而被迫运动以抵消周围弯曲的时空。这也是引力场方程深层次的含义。假设一行星表面没有任何气体，处在真空状态，一艘密闭飞船因为故障而做自由落体运动，飞船内的人处在失重状态，他是无法区分自己的飞船是静止漂浮在平直时空中还是在弯曲时空中做自由落体运动。物体有三种运动状态是等价的，在弯曲时空中被迫运动的物体等价于在平直时空中静止的物体，同时也等价于在平直的时空中做匀速直线运动的物体。飞船无论是哪种运动状态，生活在密闭飞船内的人都无法判断。
地球围绕太阳做变速运动实质上等价于地球在平直时空中静止状态，虽然太阳弯曲了地球所存在的时空，但是地球做变速运动同时也抵消了自身所处时空的曲率。所以，在迈克尔孙·莫雷实验中，光线所经过的时空不受地球运动状态影响。地球所存在的时空仅受地球自身质量作用影响。越靠近地球内核中心，时空曲率越大，越远离地球内核中心，时空曲率越小。在迈克尔孙·莫雷实验装置中，一束光通过半透镜分解成相互垂直的两束光，其中一束光垂直于地面，另外一束光平行于地面。由于这两束光经过的时空曲率不同，当它们通过反射镜和半透镜再次汇聚成一束光时，在检测器端将会看到干涉条纹位移。或者将此装置安置在匀加速运动的交通工具上，一束光传播方向与交通工具运动方向同向，另一束光传播方向与交通工具运动方向水平，当它们再次汇聚成一束光时，在检测器端会看到干涉条纹位移，位移量与此交通工具加速度相关，加速度越大，干涉条纹位移量越大。物体运动状态改变会影响周围时空曲率，这是爱因斯坦的引力场方程得出的结论。
物体为什么会弯曲周围时空？热力学第三定理是解开这个答案的钥匙。热力学第三定理通常表述为“绝对零度不可达到”，或者可以理解为“宇宙中不存在摄氏温标为零下273.15度的物体”。这说明所有物体每时每刻都在不断向周围时空发射电磁波。电磁波的传播介质是时空，这可以从改进后的迈克尔孙·莫雷实验装置上得到证明。宇宙间所有物体都是由各种不同原子构成，不同原子是由一定数量质子、中子、电子构成，质子、中子这类强子是由更基本的单元——夸克组成的，而夸克之类的基本粒子实质上是由占有二维时空的“能量弦线”所组成，弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。那么“弦”是由什么构成的？在物理学界，如果要评价出对时间影响最为深远的物理公式，那毫无疑问首推1905年爱因斯坦发表的死亡公式E=mc^2。为什么说这是一个死亡公式，因为1945年8月6日美国向日本广岛、长崎投下的原子弹，大约20万人在这两颗原子弹爆炸中丧生。而制造这两颗原子弹的理论依据就是E=mc^2。质能方程式说明了能量和质量是可以相互转换的。如果“弦”理论是正确的，那么毫无疑问，弦理论当中的“能量弦线”实际上是由极其微细极度弯曲闭合并不断振动的时空构成的。依据能量守恒定律和热力学第三定律，“能量弦线”并不会稳定存在，它会不断向周围释放能量，释放能量的方式就是不断振动临近时空。“能量弦线”所携带的能量是有限的，当能量完全释放后，由“能量弦线”构成的粒子就会消失。实际上构成宇宙的所有基本粒子都在不断衰减自身质量并释放能量，宇宙在不断降低自身质量。这也是为什么从地球上通过天文望远镜观测周围星系，所有星系不断加速远离我们的原因。
在宏观宇宙体系中，构成宇宙的所有物质都在不断衰减自身质量，宇宙是有限无界的，我们所能观测到的宇宙视界在不断扩大，而宇宙视界扩大所需要的能量实际上是由于构成宇宙的所有物体衰减自身质量提供的。
虽然所有粒子都在不断衰减自身质量，但粒子的半衰期与构成粒子的“能量弦线”数量有关，“能量弦线”数量越多，周围时空振动频率越大，单位面积上分布的能量越大，粒子半衰期越短。在元素周期表上，构成原子的质子数和中子数越多，半衰期越短。
物理体系里，无论是牛顿的(原理)一书或者是爱因斯坦的（相对论），其中对于描述物体间相互作用力方面都有一个共同特性，那就是物体质量越大，对其他物体作用力越强。如果按照牛顿的万有引力来理解我们太阳系，那么太阳产生的引力大于地球产生的引力，地球产生的引力大于月球产生的引力。如果按照爱因斯坦的时空曲率来理解我们太阳系，那么太阳弯曲周围时空的能力大于地球弯曲周围时空的能力，地球弯曲周围时空的能力大于月球弯曲周围时空的能力。牛顿力学具有局限性，它只能在物体运动速度远低于光速情况下成立，对于高速运动物体，牛顿力学无能为力。
物体质量大小是由构成物体的原子数量决定，所以物体弯曲周围时空的能力是由构成物体的原子数量决定。单个原子内部振动时空，时空向外传递能量，单位面积上能量分布不均引起时空弯曲。单个原子所产生的时空曲率极其微小，然而由数量极多的原子构成的星体产生的时空曲率却极大，这是因为时空曲率是可以相互叠加的，众多原子产生的时空曲率产生的叠加效应，使得宏观星体周围时空曲率增大。