為什麼星球能夠「漂浮」在太空中?是因為萬有引力?答案並沒那麼簡單

平時，我們看到一些宇宙的圖片，常常會發現，天體都漂浮在太空當中。於是，常有人問，為什麼它們可以漂浮在太空當中，而不是像在地球表面那樣，萬物都往地球表面下墜？

當然，很多了解牛頓的」萬有引力"朋友可能知道這和引力的方向有關。但其實如今關於引力的描述實際上更為主流的觀點是廣義相對論。那具體是咋回事呢？我們還是要先從牛頓說起。

萬有引力定律

話說，1687年，牛頓發表了他人生當中最重要的一本著作《自然哲學的數學原理》，在這本著作當中，牛頓提出了著名的萬有引力定律。那什麼是萬有引力定律呢？

其實這來自於我們平時非常常見的一種現象，我們會發現，在地球上，萬物都會有下落的趨勢，比如：蘋果會掉地上。我們跳起來之後，還會落回到原地。

這種現象很早就引起了古希臘學者們的好奇，著名的古希臘哲學家亞里斯多德就利用五元素說（也有叫做四元素說的）來描述這種現象。

他認為地球上的物質是由水火土氣四種元素構成的，這四種元素中，水和土比較重，會往地上落，火和氣比較輕，會往天上飄，而月亮以上的太空是由以太構成的，天體要滿足元素圓周運動的形式。

如今我們再來看亞里斯多德的理論，我們會發現他有點想當然了。不過，亞里斯多德的這套理論，結合著他的地心說理論，在當時其實已經完全夠用了。

後來，一直到牛頓時期，這種局面才得以改變。牛頓發現，萬物之間都存在著彼此吸引的吸引力。

可以利用萬有引力定律來描述這個現象，引力和兩個物體之間的距離成反比，與它們的質量成正比。

通過萬有引力公式與牛頓力學相結合，牛頓成功地把地球上的物理學現象和宇宙中天體的運動規律統一了起來。牛頓認為我們知道，「東西往地面上掉」和「天體的運動」其實都遵循著同一個物理學規律，這相對於亞里斯多德學說已經是一個極其巨大的進步了。

牛頓理論的精度是超越時代的存在，在其後的200多年時間裡，甚至延續至今，牛頓力學和萬有引力定律發揮了巨大的作用。

從牛頓的萬有引力定律來看上文中我們提到的問題，據牛頓第一定律：任何物體都會保持靜止狀態，或者勻速直線運動。直到外力迫使它改變運動狀態為止。

於是，我們就可以得出，地球上的物體地球表面上落其實是受到了力的作用，其實就是受到的是重力作用，不過要說明一下，引力和重力並不是一個力，不過正是由於引力和離心力的共同作用，才使得有重力作用。

而太空中的地球，如果我們對它進行受力分析，就會發現，地球主要收到的是太陽的引力，和月球的引力，這兩種力也促使了地球出現了潮汐現象。並不存在某種把它向下拖拽的力。

因此，地球不會發生下墜，而會出現所謂的「懸浮」現象。

廣義相對論

牛頓的萬有引力定律也並不是就完全沒有問題。科學家發現，在引力很強或者速度很快的尺度下，萬有引力定律就會出現非常大的誤差，這個誤差是我們無法接受的。基於這樣的情況，愛因斯坦提出了著名的相對論。其中，在廣義相對論中，愛因斯坦提出了：萬有引力的本質是時空的彎曲。

月球之所以會繞著地球轉，本質的原因是地球壓彎了周圍的時空，月球是沿著時空的「測地線」在運動，這裡測地線就類似於時空的「直線」。所以，實際上，天體的運動是符合牛頓第一定律的，而並不存在所謂的「引力」。之所以這樣說，是因為牛頓對於萬物彼此吸引的現象的解釋是萬有引力，而愛因斯坦認為這是時空彎曲造成的，而不是有「力」的作用。

那如果是這樣的話，地球，月球，甚至包括太陽，實際上都是符合廣義相對論的。科學家也用觀測證明了愛因斯坦的廣義相對論的適用範圍以及精度要好於牛頓的萬有引力定律。

因此，宇宙中的天體實際上都是貼著測地線在運動，或者說沿著時空的「直線」在運動，也就不存在所謂的下墜的問題，而在我們的觀測中，看起來就好像是懸浮著的一樣。