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引力存在嗎？ 我們從小就聽過牛頓被蘋果樹上掉下的蘋果砸，然后腦袋好像開了光一樣，一下就想明白了萬有引定律了。這個故事或多或少是有演繹的成分，真實(shí)性堪憂，最早也僅僅載于沒見過牛頓的伏爾泰的書中，他也是打聽來的。 而如今萬有引定律幾乎是所有受到過教育的人都知道的一個物理學(xué)理論。但是如果我們仔細(xì)思考一下，萬有引力真的存在嗎？ 相信大多數(shù)人都會堅(jiān)信引力是存在的，并且可以提出一些相關(guān)的證據(jù)，就比如蘋果會掉地上。但有趣的是，愛因斯坦曾經(jīng)提出過著名的廣義相對論，他認(rèn)為引力并不存在，實(shí)際上那是時空的彎曲。 那問題就來了，同樣都是物理學(xué)的大神，如果要給物理學(xué)家排個序，這兩位絕對是占據(jù)前二的。大神的觀點(diǎn)不同，那到底應(yīng)該聽誰的？ 實(shí)際上，我們可以說兩個人都對了，或者說兩個人都錯了。兩個人的理論都是在解釋“蘋果掉地上”這個現(xiàn)象，在解釋的過程中，就會用到“萬有引力”，“時空彎曲”這樣的詞匯，這其實(shí)是兩位科學(xué)家取的名字。因此，現(xiàn)象是永遠(yuǎn)存在的，但是會因?yàn)椴煌睦碚?，而有不同的命名方式。那問題來了，關(guān)于“蘋果掉落到地面上”的現(xiàn)象，不同的人又有哪些不同的解釋呢？ 今天，我們就來挨個說說。 萬有引力定律 最早的引力理論并非是來自于牛頓，而是亞里士多德。其實(shí)在2000多年前的古希臘，古希臘的先哲們就開始探討這個問題了。最終，亞里士多德提出，萬物是由水、火、土、氣、以太構(gòu)成的。其中，月球之上的宇宙是由以太構(gòu)成的，月球一下的則是有水、火、土、氣構(gòu)成，水和土比較重，因此有往地面運(yùn)動的傾向，火和氣比較輕，因此都是往上飄的。 亞里士多德這套理論和地心說巧妙結(jié)合在了一起，在整個西方文化圈統(tǒng)治了上千年。直到牛頓的出現(xiàn)，這個局面才被打破。牛頓在研究這個現(xiàn)象時，其實(shí)已經(jīng)知道了許多基本知識，比如向心力和圓周運(yùn)動的而關(guān)系，甚至還有了微積分的基本思想?；谶@些，牛頓提出了萬有引力定律，他認(rèn)為物體之間有彼此吸引的力，這個“力”被稱為萬有引力。萬有引力與物體的質(zhì)量成正比，與物體間距離的平方成反比。 而牛頓的這一套其實(shí)是建構(gòu)在一個基礎(chǔ)之上的，這個基礎(chǔ)就是絕對時空觀。那什么是絕對時空觀呢？ 牛頓認(rèn)為，時間和空間是剛性的，對于任何人來說都是相同的，一秒就是一秒，一米就是一米，和物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。因此，他還認(rèn)為萬有引力是一種超距作用，說白了就是瞬間完成傳遞的一種作用力。 但如果你要問牛頓，那萬有引力是如何產(chǎn)生的？客觀地說，牛頓也說不出一個令人滿意的答案。 廣義相對論 雖然牛頓沒有給出一個令人滿意的答案。但是到了上世紀(jì)，愛因斯坦先是在1905年提出了狹義相對論，在狹義相對論中，他統(tǒng)一了時間和空間，他認(rèn)為這兩者是密不可分的，應(yīng)該合起來看，并稱為時空。而我們所生活的就是四維時空，是一維的時間和三維的空間。 隨后，愛因斯坦試圖對相對論進(jìn)行推廣。到了1915年，愛因斯坦推導(dǎo)出了廣義相對論。狹義相對論的討論其實(shí)是在慣性參考系下的，也就是平直的時空，而廣義相對論這是推廣到了任意的參考下，也就是說，可以是彎曲的時空。 愛因斯坦通過等效原理，推導(dǎo)得到了，引力和加速度所產(chǎn)生的慣性力是等效的，這也被稱為弱等效原理，其實(shí)還有一個強(qiáng)等效原理，由于篇幅關(guān)系，就不贅述了。 因此，愛因斯坦就得到引力的本質(zhì)其實(shí)是時空的彎曲。如果我們從二維的視角來看，月球繞著地球轉(zhuǎn)，牛頓的解釋是兩者之間的引力作用。而在廣義相對論當(dāng)中這是因?yàn)榈厍驂簭澚酥車臅r空，而月球在沿著時空的測地線在運(yùn)動，這里的測地線類似于二維平面中的直線。 總結(jié) 根據(jù)近100年來的觀測和實(shí)驗(yàn)，我們知道，廣義相對論要遠(yuǎn)比牛頓的萬有引力定律更具有普適性。因此，目前關(guān)于引力現(xiàn)象的主流理論是廣義相對論，也就是說，引力現(xiàn)象是由時空彎曲造成的。但由于在宏觀低速，引力場較弱的情況下，牛頓的理論是廣義相對論的近似解。因此，我們?nèi)缃襁€在使用。除了萬有引力定律，廣義相對論，其實(shí)還有引力子理論，只不這個理論的誤差很大，并非是主流的科學(xué)理論。
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