任何有質(zhì)量的物體都會(huì)扭曲時(shí)空的連續(xù)性，我們把它感知為重力把我們“向下”朝向物體的中心。

長(zhǎng)期以來，國(guó)際空間站(ISS)的宇航員們一直在利用看似失重的太空來尋找樂趣——在空中追逐他們的晚餐，玩拔河比賽，模仿超級(jí)英雄。 但是，在太空中是否存在傳統(tǒng)意義上的“上”和“下”呢？ 根據(jù)宇航員們的經(jīng)驗(yàn)，我們很容易就會(huì)想到，我們通常用來定義我們所處位置的稱謂，例如上和下或南和北，一旦我們離開地球就不再適用。

在某種程度上是這樣，但我們?nèi)钥梢允褂萌祟悓?duì)空間和時(shí)間的感知來定位自己在星空中的方位。

就像在地球上一樣，國(guó)際空間站上的宇航員也受引力的影響，引力是宇宙中的四個(gè)基本力之一。根據(jù)芝加哥大學(xué)的核天體物理學(xué)家Sanjana Curtis的說法，物理學(xué)家的主流觀點(diǎn)是，“下”方向就是引力拉拽你的方向，“上”方向就是相反的方向。宇航員的失重狀態(tài)源于國(guó)際空間站及其內(nèi)部的人都在自由落體，被地球的引力拉向地心?？臻g站得以懸浮是因?yàn)榭臻g站及其產(chǎn)生的離心力的速度將它推向“上”方，即遠(yuǎn)離地球，這個(gè)速度大致等于引力的拉力。這種平衡稱為穩(wěn)定的軌道。

Curtis說：“這是物理學(xué)最激動(dòng)人心的方面之一，我們有一個(gè)框架來描述和理解那些不直觀或我們無法感知的事物。‘上’和‘下’可能是模糊的術(shù)語，但在物理學(xué)中，你總能找到一個(gè)有效的定義。”

愛因斯坦將引力描述為時(shí)空結(jié)構(gòu)的扭曲，為了說明這一理論，科學(xué)家通常用一個(gè)拉緊的床單作為簡(jiǎn)化的比喻。如果你在床單上放一個(gè)保齡球，它的質(zhì)量會(huì)使床單中心下沉。如果你然后添加一顆彈珠，它會(huì)滾向那個(gè)下沉處的底部，被引力拉住。

任何有質(zhì)量的物體都會(huì)彎曲時(shí)空結(jié)構(gòu)。因此，宇宙中很難有任何地方不受引力的影響，這個(gè)結(jié)論來自費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的粒子物理學(xué)家Jessica Esquivel。如果你在地圖上再放一顆彈珠(即使在邊緣)，它也會(huì)從多個(gè)方向被拉拽。她說：“在空間的任何地方，你都會(huì)感覺到那個(gè)床單的彎曲，那就是引起這種現(xiàn)象的引力?！?/p>

一般來說，一個(gè)物體的質(zhì)量越大，其造成的彎曲越深，拉力越強(qiáng)，但你的距離也很重要。因此，你站立的行星——無論是地球還是火星，總是對(duì)你施加最強(qiáng)的引力。同時(shí)，我們太陽系中的行星被拉向太陽的中心。更遠(yuǎn)處，我們星系中心的超大質(zhì)量黑洞也在拉拽整個(gè)太陽系靠近。在星系之外，最大的拉力來自最近的星系團(tuán)。

Esquivel說：“你可以不斷放大，看到那時(shí)空結(jié)構(gòu)的不同層面?！?/p>

雖然引力是一種基本力，但我們對(duì)它的了解還遠(yuǎn)未完備。例如，科學(xué)家還未將引力納入粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，因?yàn)橐Φ闹鲗?dǎo)理論(愛因斯坦的廣義相對(duì)論)迄今與標(biāo)準(zhǔn)模型不相容。雖然像“上”或“下”這樣的術(shù)語幫助我們理解宇宙，但它們有時(shí)也會(huì)阻礙我們對(duì)基本物理學(xué)的理解。

Esquivel說：“我的工作中最困難的事情之一就是嘗試跳出這些二元關(guān)系，想象一個(gè)沒有上、下、前、后、過去、現(xiàn)在的空間。 我們必須參與到這種美麗的流動(dòng)性中，這確實(shí)很難，但也是工作中最有趣的部分之一。”