牛頓定律

“是什么力量讓星球都懸浮在太空中，它們會(huì)掉下去嗎？會(huì)掉到哪里去呢？”，其實(shí)會(huì)有這樣的問題，還是因?yàn)闆]有徹底地理解牛頓定律。所以，我們可以先來簡(jiǎn)單聊一下牛頓到底說啥？

牛頓三定律概括下應(yīng)該是這樣的：

第一定律：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；

第二定律：力的作用效果是使得物體獲得加速度；

第三定律：力是物體間的相互作用，力的作用是相互的。

我們主要關(guān)注第一條就可以，我們可以想象一下，為啥地球表面上的物體會(huì)有往地面上掉的趨勢(shì)？按照牛頓理論，則是需要有個(gè)力從網(wǎng)下拽著。

其實(shí)這就是地球的“引力”，所以是有“力”的作用。

可太空并不是這樣的，太空可沒有某個(gè)“下面”的地方在給地球提供吸引力。因此，在太空中，其實(shí)失重的狀態(tài)。

所以，我們是因?yàn)樯钤诘厍蛏?，所以才?huì)覺得如果沒有東西托著，東西就會(huì)往下掉，而忘記了之所以東西會(huì)掉落到地上是因?yàn)榈厍虻囊Α?/strong>

在太空中吸引地球的，其實(shí)主要是太陽的引力，這是因?yàn)樘柕馁|(zhì)量占到了整個(gè)太陽系的99.86%，而根據(jù)萬有引力公式，萬有引力與質(zhì)量的成正比。所以，要說地球要?jiǎng)樱彩峭柕姆较蚩?，而不是所謂的往下掉，畢竟“下面”也沒有什么大型天體在吸引。

只是因?yàn)榈厍蚓哂幸欢ǖ某跛俣?，所以，地球才是繞著太陽轉(zhuǎn)，如果地球沒有初速度，那結(jié)果肯定是掉入太陽當(dāng)中。太陽受到的是銀河系中心物質(zhì)和銀河系內(nèi)暗物質(zhì)的吸引力，所以太陽帶著太陽系繞著銀河系運(yùn)動(dòng)。

引力的本質(zhì)

剛才，我們解決的是“地球不回往下掉的”的問題。不過，可能你也要問了，那引力到底是什么呢？其實(shí)對(duì)于“引力”的拷問，一點(diǎn)不亞于那些諸如“生命的起源”，“宇宙的起源”等終極問題。我們可以客觀描述一下，引力所描述的現(xiàn)象。說白了就是很多天體都繞著大質(zhì)量的天體在轉(zhuǎn)動(dòng)，而且這個(gè)轉(zhuǎn)還有個(gè)特點(diǎn)，不僅僅是簡(jiǎn)單的圓周，而是橢圓軌道，

不僅是橢圓，這個(gè)橢圓軌道還會(huì)動(dòng)。這也被我們叫做：進(jìn)動(dòng)。

不僅軌道會(huì)動(dòng)，還天體們還都是繞著質(zhì)心在運(yùn)動(dòng)。

對(duì)于這種現(xiàn)象，早期的學(xué)者是一頭霧水的。直到牛頓出現(xiàn)，才解決了大部分的問題。牛頓的萬有引力定律，其實(shí)能解決的是橢圓軌道的問題，也能解決繞著之心運(yùn)動(dòng)的問題。但是“進(jìn)動(dòng)”的問題，一直也沒有解決好。

如果，你要問牛頓，引力的本質(zhì)到底是什么？說實(shí)在的，他會(huì)跟你說：讓后來的人去解決吧。因?yàn)樗_實(shí)不知道。而且由于牛頓的萬有引力定律當(dāng)中沒有時(shí)間參量，所以牛頓認(rèn)為引力是一種超距作用，具體來說就是，引力的傳播是瞬間完成的。如果太陽突然消失了，那太陽系所有的天體就會(huì)好像同時(shí)收到短信一樣，同時(shí)都沿著軌道的切線方向飛出去。

關(guān)于引力的本質(zhì)問題，在牛頓之后200余年，有個(gè)叫做愛因斯坦的科學(xué)家，開始著手研究，并提出了廣義相對(duì)論。他認(rèn)為，地球是“被迫”繞著太陽轉(zhuǎn)的。為什么這么說呢？

他認(rèn)為，時(shí)間和空間并不是分立的物理量，而是構(gòu)成了三維時(shí)空，而光速就是三維時(shí)空的特殊屬性。

至于引力，說白了就是因?yàn)樘柕馁|(zhì)量特別大，扭曲了三維時(shí)空。

為了方便描述，我們把三維時(shí)空投影到二維來描述。那地球之所以會(huì)繞著太陽轉(zhuǎn)，實(shí)際上太陽并沒有施加了所謂的“引力”。而是地球在沿著自己的路徑在運(yùn)動(dòng)，它其實(shí)就類似于地球在二維平面里走直線，這是符合牛頓第一定律的，只不過在三維時(shí)空中這條路徑被太陽給扭曲了。

我們稱這種運(yùn)動(dòng)叫做沿著三維時(shí)空的測(cè)地線在運(yùn)動(dòng)。只是，從我們的視覺上看，它是在繞圈圈，對(duì)于三維時(shí)空而言，它其實(shí)是在“走直線”。

所以，在廣義相對(duì)論當(dāng)中，愛因斯坦認(rèn)為，引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲。而這個(gè)理論很好地解釋了“進(jìn)動(dòng)”的問題，并且在描述引力時(shí)，與現(xiàn)實(shí)的誤差甚至小于牛頓定律，也就是比牛頓定律還要精準(zhǔn)。因此，愛因斯坦的廣義相對(duì)論成為了詮釋引力本質(zhì)的主流理論。

所以，這也解決了開頭的問題，其實(shí)地球是沿著自己的路徑在運(yùn)動(dòng)，而這條路徑看起來就好像是地球繞著太陽轉(zhuǎn)一樣，地球并不會(huì)掉到哪里去，因?yàn)樗呀?jīng)在“三維時(shí)空的地面上了”。