牛頓定律“是什么力量讓星球都懸浮在太空中，它們會掉下去嗎？會掉到哪里去呢？”，其實會有這樣的問題，還是因為沒有徹底地理解牛頓定律。所以，我們可以先來簡單聊一下牛頓到底說啥？ 牛頓三定律概括下應該是這樣的： 第一定律：力是改變物體運動狀態(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有往地面上掉的趨勢？按照牛頓理論，則是需要有個力從網(wǎng)下拽著。 其實這就是地球的“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“下面”的地方在給地球提供吸引力。因此，在太空中，其實失重的狀態(tài)。 所以，我們是因為生活在地球上，所以才會覺得如果沒有東西托著，東西就會往下掉，而忘記了之所以東西會掉落到地上是因為地球的引力。 在太空中吸引地球的，其實主要是太陽的引力，這是因為太陽的質(zhì)量占到了整個太陽系的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，要說地球要動，也是往太陽的方向靠，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。 只是因為地球具有一定的初速度，所以，地球才是繞著太陽轉，如果地球沒有初速度，那結果肯定是掉入太陽當中。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動。 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？其實對于“引力”的拷問，一點不亞于那些諸如“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)量的天體在轉動，而且這個轉還有個特點，不僅僅是簡單的圓周，而是橢圓軌道， 不僅是橢圓，這個橢圓軌道還會動。這也被我們叫做：進動。 不僅軌道會動，還天體們還都是繞著質(zhì)心在運動。
如果，你要問牛頓，引力的本質(zhì)到底是什么？說實在的，他會跟你說：讓后來的人去解決吧。因為他確實不知道。而且由于牛頓的萬有引力定律當中沒有時間參量，所以牛頓認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好像同時收到短信一樣，同時都沿著軌道的切線方向飛出去。 關于引力的本質(zhì)問題，在牛頓之后200余年，有個叫做愛因斯坦的科學家，開始著手研究，并提出了廣義相對論。他認為，地球是“被迫”繞著太陽轉的。為什么這么說呢？ 他認為，時間和空間并不是分立的物理量，而是構成了三維時空，而光速就是三維時空的特殊屬性。 至于引力，說白了就是因為太陽的質(zhì)量特別大，扭曲了三維時空。
為了方便描述，我們把三維時空投影到二維來描述。那地球之所以會繞著太陽轉，實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動，它其實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，只不過在三維時空中這條路徑被太陽給扭曲了。
我們稱這種運動叫做沿著三維時空的測地線在運動。只是，從我們的視覺上看，它是在繞圈圈，對于三維時空而言，它其實是在“走直線”。
所以，在廣義相對論當中，愛因斯坦認為，引力的本質(zhì)是時空的彎曲。而這個理論很好地解釋了“進動”的問題，并且在描述引力時，與現(xiàn)實的誤差甚至小于牛頓定律，也就是比牛頓定律還要精準。因此，愛因斯坦的廣義相對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，其實地球是沿著自己的路徑在運動，而這條路徑看起來就好像是地球繞著太陽轉一樣，地球并不會掉到哪里去，因為它已經(jīng)在“三維時空的地面上了”。 |
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對于這種現(xiàn)象，早期的學者是一頭霧水的。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，其實能解決的是橢圓軌道的問題，也能解決繞著之心運動的問題。但是“進動”的問題，一直也沒有解決好。
