为什么重力有时不是竖直向下(为何重力会向下而不是向上)

重力是万物拥有质量或能量的原因,这一观点让每个人都沉醉其中。这也解释了苹果为什么掉落到地上以及行星为何绕恒星旋转。

引力会吸引一些金属,但是引力也会排斥其他引力。那么,如果只受重力的拉力影响,你会产生何种感受?

为什么重力有时不是竖直向下(为何重力会向下而不是向上)(1)

1915年,阿尔伯特.爱因斯坦发表了广义相对论,并回答了这一问题。重力之所以会将你拉到地面是因为,所有物体都有质量,正如我们的地球,正是这些物体弯曲了宇宙的结构,即太空时间。曲率即是你对重力的感受。

为什么重力有时不是竖直向下(为何重力会向下而不是向上)(2)

什么是太空时间?

在了解复杂的重力世界前,你需要先理解太空时间。

太空时间实际上是太空的第四维度,即除了长度、宽度以及高度这三种维度之外的时间维度。爱因斯坦是第一个通过卓越的数学演算方式认识到宇宙中的物理世界规则的人,即在太空中,时间和空间是融合的。

也就是说,时间和空间是相互联系的,如果你在空间中移动的速度足够快,那么相比于其他移动速度较慢的人,你的时间会减速。这也是太空中快速移动的宇航员会比地球上的人们衰老的慢一点的原因。

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地球弯曲了太空时间,因此你会落回地球,而不是离开地球。

物质形成重力井,而不是重力山。

记住,重力是太空中物体因太空时间弯曲而形成的相互吸引。在爱因斯坦的广义相对论理论中,他表示,所有太空物质都能歪曲太空时间。这里的物质便是物理术语质量和能量。

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由于你的大脑总是从三个维度来认识世界,因此,你很难单独用太空时间这一第四维度来认识世界。为了让这一解释更形象,你可以想象一个蹦床的表面。如果蹦床上面没有东西,那么它就是平的。但是,如果你站在蹦床上面,它会在你的脚周围凹陷,并以你为中心形成一个凹陷坑。如果蹦床上放一个球,那么这只球将会滚到你的脚下。

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这是太空时间运行的二维示例。你的重量使蹦床产生了凹陷,并产生了所谓的重力促使球滚向了你。这与物体重力将你我这样的重物拉向它的工作机制非常相似,就像我们的地球。

为了让事情更加有趣,我们可以考虑一下,由于时间可空间是相互联系的,因此时间也会因重物而产生歪曲。

你越重,你的蹦床凹陷的也越深。这也是太空中非常重的物质如太阳或黑洞会比地球的引力更大的原因。

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那么,为什么重力会把你拉向地面而不是往外推呢?

想象一下,一个人从蹦床上跳起并弹向高空的场景。在你弹起的那一刻,球也会飞走,此时便形成了重力井,而非重力谷。正如科学家所知,质量或者说物质总是形成重力井而不是重力山。当然,科学家也可以想象一个由极重的质量或能量构成的物体,它能够将你抛向太空。只是,直到现在,还没人发现这一事物。

相关知识

重力(英语:gravitation/gravity),是指具有质量的物体之间相互吸引的作用,也是物体重量的来源[1]。

为什么重力有时不是竖直向下(为何重力会向下而不是向上)(7)

引力与电磁力、弱相互作用及强相互作用一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中,引力是最弱的一种,但同时也是一种长程有效作用力[2]。在现代物理学中,引力现象一般由广义相对论来精确描述,认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。

为什么重力有时不是竖直向下(为何重力会向下而不是向上)(8)

在地球上,地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量,并使物体落向地面。在宇宙中,引力让物质聚集而形成天体,同时也让天体之间相互吸引,形成按照轨道运转的天体系统。此外,月球以及太阳对地球上海水的引力,形成了地球上的潮汐。

BY: Mario Borunda

FY: 秋

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