Question

解读万有引力的前世今生，来看爱因斯坦如何诠释引力的本质

Answer 1

引力，让我们可以站在地球上。万物之间都有引力，但就是这个在我们身边无处不在的引力现象，科学家们也是经过很长时间才发现的。

如今我们知道牛顿发现了万有引力，但在牛顿之前，有几位伟大的科学家为牛顿发现万有引力打下了坚实的基础。也难怪牛顿会发出这样的感叹：我站在巨人的肩膀上，所以才会看得更远。

这些巨人都有谁呢？

让我们从哥白尼说起。我们都知道哥白尼提出了日心说，结果被宗教界判定为“大逆不道，违背了上天的旨意”，被活活烧死。

后来布鲁诺继承了个哥白尼的日心说，同时还更进一步，他认为我们的宇宙是无限大的，而太阳只不过是其中非常普通的一颗恒星而已。

布鲁诺的言论里透出出“地球和太阳非常渺小”的思想，让当时的罗马教廷勃然大怒，最后像他前辈哥白尼一样，同样被烧死。

宗教界的残酷并没有阻挡科学的发展。之后的天文学家开普勒继承了前辈们的发现，通过自己的不断研究，提出了著名了开普勒三大定律（这里不再详述），这三大定律成为牛顿提出万有引力定律公式的基础。

还有一个非常重要的人物，他就是伽利略。伽利非常善于观察总结，他发现，一个物体在没有受外力的情况下（或者说合力为零），总是会保持原有的状态不变，总会保持静止或者匀速直线运动。其实这既是惯性定律，只不过当时没有被提出来而已。

在前辈们的各种发现的基础上，牛顿提出了著名了万有引力定律。

牛顿这样思考问题，地球并没有做匀速直线运动，这说明一定有外力作用于地球，到底是什么力呢？

或许真的是受到苹果落地的启发，让牛顿豁然开朗，终于提出了万有引力定律，是太阳给了地球一种力。

太阳和地球之间就好像有一个隐形的绳子一样，太阳拉拽着地球，之所以地球没有坠落到太阳上，是因为地球的速度很快，有一个切线速度，于是围绕太阳运动。

同时，利用开普勒定律，牛顿提出了万有引力公式。

万有引力是伟大的发现，如今万有引力定律依旧统治着人类生活，人类发射的火箭，卫星，空间站等，都是万有引力定律的实际应用。

但牛顿并没有解决一个更深层的问题：引力到底是如何产生的？也就是说，太阳为什么会吸引地球呢？

在人们的日常生活中，我们很容易发现，力的作用必须依靠某些物质，也就是说，力的传播是需要介质的，那么引力传播的介质是什么呢？

当时的科学家们找不到引力的介质，于是提出了一个假想的概念“以太”，以太存在宇宙的每个角落，也是引力的传播介质。

以太的概念确实也推动了科学的发展，但随着科学的不断发展，以太的概念显得有些落伍了，科学家不但找不到任何以太存在的证据，反而会带来更多的麻烦。

秉承“奥卡姆剃刀原理”的“如无必要勿增实体”的思想，爱因斯坦把“以太”咔嚓掉了，提出一种全新观点。

爱因斯坦认为，所谓的引力只是表象而已，引力的本质其实是时空弯曲，也就是说引力其实是不存在的。

大质量天体可以造成周围时空弯曲，而周围的天体（比如说地球）能感知到这种时空弯曲，然后沿着弯曲的时空做测地线运动，体现出来的就是引力。

当然，所谓的时空弯曲并不是像示意图那样的“向下”弯曲，而是朝向物体的质心。示意图是为了更通俗地解释，更方便我们理解，并不严谨，更严谨的应该是以下的弯曲方式：

虽然爱因斯坦的广义相对论诠释了引力的本质，但日常生活中我们并不会把万有引力剔除掉，因为在我们生活的世界里，万有引力定律已经足够精确了，没有必要用更精确但相对复杂的广义相对论，我们生活在一个低速低引力的宏观世界。