引力，為什么是吸引，而不是排斥？

我們感覺(jué)引力在把所有東西拽向地球，但這是為什么呢？

“為什么引力會(huì)把我們往下拉而不是往上拉？” —— 格蕾西，九歲，馬薩諸塞州布魯克萊恩

引力是造成有質(zhì)量或能量的物體相互吸引的原因。這也是為什么蘋(píng)果會(huì)掉落在地上，行星會(huì)環(huán)繞恒星運(yùn)動(dòng)。

磁鐵可以吸引一部分金屬，但是磁鐵也可以排斥其他磁鐵。那么，為什么我們只能感受到引力的吸引呢？

在1915年，愛(ài)因斯坦在發(fā)表廣義相對(duì)論的時(shí)候找到了答案。所有有質(zhì)量的物體，比如我們的地球，可以彎曲宇宙的結(jié)構(gòu)（時(shí)空），這就是為什么引力會(huì)把我們拉向地面的原因。這種“彎曲”就叫做引力。

什么是時(shí)空？

在解釋引力之前，我們先要理解什么是時(shí)空。

“時(shí)空”，顧名思義，是“空”（空間的三個(gè)維度：長(zhǎng)、寬、高）與“時(shí)”（第四個(gè)維度：時(shí)間）的結(jié)合。愛(ài)因斯坦很巧妙地運(yùn)用了數(shù)學(xué)知識(shí)，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)我們所知的物理定律實(shí)際上是運(yùn)作于一個(gè)時(shí)間和空間相結(jié)合的宇宙。

這實(shí)際上意味著時(shí)間和空間是相互關(guān)聯(lián)的。如果你在空間中移動(dòng)得很快，相比起移動(dòng)得更慢的人來(lái)說(shuō)，時(shí)間對(duì)于你來(lái)說(shuō)會(huì)更慢。這也是為什么在宇宙中快速移動(dòng)的宇航員會(huì)比地球上的人衰老得更慢。

地球能夠彎曲時(shí)空，這就是為什么我們會(huì)落向地球而不是遠(yuǎn)離地球。

物質(zhì)能夠產(chǎn)生“引力井”，而不是“引力山”

我們?cè)賮?lái)回憶一下，在宇宙中的物體由于其所產(chǎn)生的引力彎曲了時(shí)空而相互吸引。愛(ài)因斯坦在發(fā)表廣義相對(duì)論的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)所有在宇宙中的物質(zhì)都能彎曲時(shí)空，在物理學(xué)中，這也就意味著所有的物質(zhì)都有質(zhì)量和能量。

引力的作用效果和當(dāng)你站在蹦床上你的腳旁邊的物體會(huì)滾向你的腳一樣。

由于我們的大腦一般把世界想象成三維的，我們很難想象出四維時(shí)空。所以更形象一點(diǎn)的話，我們可以想象蹦床的表面。如果蹦床上什么東西都沒(méi)有，那么它的表面是平整的。但是如果你站在了蹦床上面的話，它的表面就會(huì)沿著你的腳延展，這樣就會(huì)形成一個(gè)以你的腳為中心的“山谷”。如果在蹦床上有一個(gè)球的話，那么這個(gè)球就會(huì)滾向你的腳。

這是一個(gè)展示時(shí)空有什么效果的二維的例子。你的質(zhì)量會(huì)拉伸蹦床的表面，這樣會(huì)形成一個(gè)“引力井”，球就會(huì)滾向這個(gè)“井”。這很類(lèi)似于一個(gè)像地球一樣很重的物體的引力能夠吸引我們。

我們繼續(xù)說(shuō)，由于時(shí)間和空間是相互聯(lián)系的，時(shí)間也會(huì)被很重的物體所拉伸。

在《星際穿越》這部電影中，里面的人物去了一個(gè)離黑洞很近的星球。當(dāng)他們?cè)谶@個(gè)星球上的時(shí)候，他們的時(shí)間比其他人的流逝得更慢，也就是說(shuō)，他們老得更慢。

如果你越重，那么這個(gè)蹦床的“井”就會(huì)越深。這也是為什么像太陽(yáng)或者黑洞一樣在宇宙中很重的物體會(huì)有比地球更大的引力。

那么為什么引力會(huì)把我們往下拉而不是往上拉呢？

想象如果一個(gè)人如果從蹦床上反彈起來(lái)，剛才滾向“井”的球現(xiàn)在就會(huì)滾出去。這個(gè)“重力井”就會(huì)變成一個(gè)“重力山”。現(xiàn)在科學(xué)家所知的物體都只能形成“重力井”而不是“重力山”。當(dāng)然，科學(xué)家也假設(shè)過(guò)一些由我們還不知道的物質(zhì)或者能量所組成的物體能夠形成“重力山”，通過(guò)引力把你推向太空。但是目前來(lái)看，還沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)這種能夠把你推向太空的物質(zhì)。

相關(guān)知識(shí)

引力或重力（gravitation/gravity）是造成所有具質(zhì)量或能量的物質(zhì)之間相互吸引的作用，屬一種基本相互作用；其為地球表面物體重量的來(lái)源。

由于物理學(xué)概念的發(fā)展，術(shù)語(yǔ)語(yǔ)義也隨時(shí)代有變化；在嚴(yán)格區(qū)分術(shù)語(yǔ)的定義下，引力（gravitation）或稱(chēng)萬(wàn)有引力，用于天體之間的相互作用 ，而重力（gravity），用于地球?qū)ζ渖衔矬w的作用。盡管引力與重力的差值非常小，兩者仍可作區(qū)別。當(dāng)考慮地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地表參考系屬旋轉(zhuǎn)參考系并非慣性系，因此重力是“地球的萬(wàn)有引力與慣性離心力的合力”，此受離心力影響的重力，可精確描述為“表觀重力”。

BY: Mario Borunda

FY: Elliana Guo

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