最早的重力理论

如果我们现在随便看看张玉舟的照片，我们很可能会看到许多天体似乎“漂浮”在空无一物的宇宙上。

当然，这些照片大部分都是经过艺术处理的，只有少数是真正拍摄的。然而，看到这些照片会让许多人明白为什么这些天体会“漂浮”在宇宙上而不会坠落。

我们有这个问题并不怪。事实上，如果我们只在地球上观察，在没有任何现代科学知识的情况下，我们会有这个问题。古希腊人对此感到疑惑，因为我们在地球上看到的是地球上的一切都在向地面坠落，但是当它太空时，天体没有下降的趋势，而是围绕着某个天体旋转。

因此，当时的人们提出了一套理论。他们认为月亮下面的世界，包括地球，是由水、火和地球四种元素组成的。其中，水和土更重，容易掉在地上。火和空气更轻，会远离地面，但不会跑到月球上方的世界。

月亮上方是由以太构成的。这就把天球的物理定律和地球的物理定律分开了。天球不需要符合地球的法则，所以不会坠落。事实上，这个理论最终被纳入地心理论，是地心理论的一部分。我们也可以把它理解为最早的引力理论。

这也就是亚里士多德的世界观，其要素之一是力是维持物体运动状态的原因。如果你想一直跑，你必须一直输出你的力量。

牛顿的万有引力理论

后来科学逐渐发展起来，一群以哥白尼为代表的学者提出了不同的观点，这在历史上也被称为哥白尼革命。然而，许多科学理论出现在那个时代，并没有得到统一。直到牛顿出现，这些新出现的知识才被有机地结合起来。同时，牛顿也证明了万有引力定律。

它还统一了地球上的物理定律和宇宙中天体的运动。这个常规理论可以解释当时看到的大多数物理现象，也可以预测它们。因此，牛顿是科学史上最伟大的科学家之一，只有爱因斯坦能与他匹敌。

根据万有引力定律和牛顿三定律，我们知道力是改变物体运动状态的原因。地球上的东西会因为地球的引力而落到地面上。地球围绕太阳旋转的原因是因为太阳和地球之间有引力，而且因为地球有一定的初速度，所以它使地球围绕太阳旋转。

在地球上，我们总是有一种“坠落”的感觉，这种感觉本质上是由重力引起的，是由强大的作用力引起的。如果我们分析地球，地球实际上受到重力的影响，其中最大的来自太阳，然后是其他天体。一般来说，地球的力的方向是指向太阳的，也就是说，对地球来说，“下落”是指向太阳的方向。

在我们的视野中，地球的“底部”没有任何力量，所以地球不会自然下落。

爱因斯坦的广义相对论

当然，我们也可以用另一个角度来理解这个问题。我们都知道今天的引力理论实际上是广义相对论。牛顿的引力理论只适用于弱引力场，而爱因斯坦的理论更为普遍。我们如何用广义相对论来理解这个问题？

这从狭义相对论开始。爱因斯坦通过光速不变原理和相对论原理推导出狭义相对论。在这个理论中，他统一了时间和空。他认为两者都会受到运动状态的影响。时间和空不应该彼此分开，而应该组合起来并称为时间空。我们生活在四维空中，介于一维时间和三维空之间。

后来，爱因斯坦想进一步推广狭义相对论，他发现根本没有重力。事实上，重力现象的本质是时间的弯曲空。让我们以地球为例。地球弯曲周围的时间空，而月亮实际上是沿着测地线的时间空移动。(测地线类似于二维平面中的直线，即两个时间点之间的最短距离空。)坦率地说，这意味着当触摸空时，它在移动，也就是说，当空时，它沿着“直线”移动。

同样，地球围绕太阳旋转的原因是太阳弯曲了周围的时间空，地球沿着测地线时间空移动。

因此，地球和其他天体沿着测地线时间空移动，所以它们没有向下的可能性。他们已经在沿着时间空的“地面”前进。

摘要

因此，天体似乎悬浮在宇宙中，主要是因为我们生活在地球上的错觉。在牛顿的体系中，力是改变物体运动状态的原因。地球对地球表面的物体有吸引力，这就是为什么我们觉得所有的物体都会“坠落”。然而，在太空的情况下，重力方向不是我们视野的下部，而是在天体之间的连线上，而地球的力方向实际上是朝向太阳的。事实上，在地球视觉的“底部”没有力，所以它不会下落。如果我们从爱因斯坦的理论中理解，事实上天体在附着时已经在移动空。