地球重60萬億億噸,為何還能飄在太空中

公元前200多年，古希臘數學家埃塞託色尼利用太陽光直射原理算出了地球直徑

1798年，67歲的卡文迪許通過測定萬有引力常數，計算出了地球質量是5.965*10的24次方千克，也就是我們現在說的60萬億億噸

誰在「託著」地球？

按照我們日常生活中的經驗，質量這麼大的地球一定被什麼東西「託著」，不然肯定會往下掉，但這麼多年來從太空拍攝的地球照片都顯示，地球「好像」是懸浮在宇宙空間中的。

不僅如此，哈勃望遠鏡拍攝的太陽系其他天體，以及包含上千億顆恆星的星系們，在視覺上都「懸浮」於宇宙中。

於是乎，宇宙中的真實和人類習以為常的「常識」發生了碰撞。

地球飄在宇宙中？

學過基本物理的都知道，物體在沒有受到外力作用前總是保持靜止或者勻速直線運動，此刻我們腳下的地球正在以30km/s的速度繞太陽公轉，可謂是「坐地日行八萬裡」。

從物理角度來看，地球上的物體之所以依附於地表，是因為地球的質量中心位於地核，所以物體都在被地核「吸引」著。

但在宇宙中，地球的「下面」並不存在什麼質量中心，僅此一點地球就喪失了「下墜」的理由，但事實遠沒有這麼簡單...

牛頓的萬有引力定律

在牛頓基於觀測和實驗提出的萬有引力定律中，引力是一種無視距離的「瞬時力」，且質量越大的物體引力越大，小質量物體會被大質量物體引力所吸引，比如質量小的蘋果墜向質量大的地核，質量小的月球繞質量大的地球公轉，於是牛頓認為上到天體運行下到日常生活，引力是影響一切的。

但礙於當時的技術水平和局限性，牛頓並沒有弄清楚引力的來源，只能把它當作一種「固有屬性」來看待，而且按照牛頓的萬有引力定律，太陽消失的一瞬間地球就會被甩出去。

愛因斯坦的廣義相對論

19世紀末到20世紀初，隨著物理學深入微觀世界擴展宏觀世界，只適用於低速宏觀運動狀態下的牛頓萬有引力定律開始出現誤差，導致當時的物理學家們無法解決包括水星近日點攝動在內的一系列問題。

基於以上原因，愛因斯坦開始嘗試把引力併入狹義相對論，以光速不變且不可被超越為基礎，最後推導出了一套適用於近光速且強引力狀態下的「廣義相對論」。

在廣義相對論中引力不再是虛無縹緲的「固有屬性」，而是成為了「質量扭曲時空產生的幾何跌落效應」，通俗來說就是所有質量小的物體，都在向質量大的物體跌落。

廣義相對論下的宇宙圖景

在愛因斯坦看來，地球並沒有漂浮在太空中，而是一直在向太陽跌落，因為太陽質量佔到了太陽系總質量的99.86%，所以包括地球在內的太陽系其他天體都受到太陽質量造成的時空彎曲影響，一直繞太陽公轉或者說向太陽跌落。

就像人造衛星速度達到11.2km/s，就可以繞地球公轉而不墜入地球一樣，地球近30km/s的公轉速度也產生了足夠的「離心力」來對抗太陽引力，而且在幾乎沒有阻力的太空中，地球可以長時間保持公轉速度，進而就可以一直繞太陽公轉而不墜入太陽，對於水星和金星這些比太陽還靠近太陽的天體來說，它們只能用更快的公轉速度才能平衡太陽引力，來保證自己不墜入太陽。

總體而言，天體以及天體系統的公轉過程就是跌落過程，繞誰公轉就是在向誰墜落，之所以沒有墜落只是因為速度合適罷了。

宇宙俄羅斯套娃

月球繞地球公轉，地球繞太陽公轉，太陽系繞銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*公轉，銀河系繞室女座超星系團質量中心公轉，室女座超星系團繞巨引源公轉。

可以看出小到星球大到超星系團，宇宙中天體們的運動完全是一致的，都是在引力支配下的無限循環或者套娃而已，區別只在於天體或者天體系統的大小，本質上都是在被引力支配。

物質決定時空如何彎曲，時空決定物質如何運動

同樣按照廣義相對論，光子在宇宙中並不是按照直線飛行的，而是按照「測地線」飛行，這樣一來如果前方有大質量天體存在，那麼光線就會被彎曲，特殊情況下可以形成引力透鏡，而如果前方天體質量超過某個極限，那麼光線就會偏折成一個閉環，從而無法飛出該天體的引力範圍，這樣一來該天體在可見光範圍內就不可見了，就變成一個黑洞了。

腦海中合理的宇宙模型

要想想像出正確的宇宙圖景，首先要忘掉看到的一切「宇宙科普畫面」，因為它們都是二維的，而宇宙至少是三維的。

在三維的宇宙中，天體並不是把時空「壓出了凹陷」，而是造出了一個360度全方位無死角的「吸引源」，所以周遭所有物質都會被天體吸引並且靠近它。