人類受到的重力並非力,而是你應當勻速直線運動的路徑被地殼擋住了,就像斜坡上的小球被磚塊擋住了路不再繼續向斜坡下滾一樣。如果沒有空氣的存在,人只有失重感,而不會感知到自己在向地心運動,這有一個著名的思想實驗,把你關在封閉的電梯裡,然後做自由落體運動,你是不能判斷出自己是在太空中失重的還是在地殼附近做自由落體運動的,因為兩者效果是完全一致的。所以沒有地殼空氣等阻力,你將是做勻速直線運動。
此時還有一個問題,就是有空氣時自由落體都是g加速度的,為什麼我說是勻速直線運動?因為時間和空間,你腳底的時間流逝慢,頭部時間流逝快,且腳的空間比頭部的空間更彎曲。如果你無法想像,可以藉助磁場來輔助思考,一塊磁鐵,越靠近磁鐵磁場線越密,一根有長度的鐵棒順磁場方向放置,此時離磁鐵近處鐵原子受到磁場吸引力比遠處大,就好比你腳的引力比頭受到的大一樣。當然磁場也不是力,也只是場,和彎曲空間一樣的一種場。你可以把彎曲空間想像成時空場。時空場與你的能量相互轉化,看似是獲得動能,實際是能量轉化為你的時間流逝變慢的資本。也就是你落向地心的時候你換來了比之前慢的時間流逝,這類似時空穿越,請原諒現實的時空穿越這麼無力。這是場能轉化為鍾慢和尺縮的關係。所以你做的是勻速直線運動,如果覺得加速度太快太難以相信,可以參考真空狀態下羽毛和鐵球下落速度居然是一樣快的結果。
物理學家從未停止過對於引力本質的研究。眾所周知,關於引力的第一套理論是牛頓提出來的平方反比理論。
在牛頓的引力理論中引力的公式跟靜電場的庫倫力公式是非常相似的。因此,在牛頓的引力理論中,我們可以類比電磁場,將牛頓引力公式中的m(也就是質量)當作是引力的「荷」,就像我們把庫侖力公式中的Q當作電荷一樣。這也就是牛頓對引力來源的解釋,同時該公式也給出了「引力質量」的定義。
但是在1905年後,愛因斯坦提出了狹義相對論。如果狹義相對論是正確的,那麼物理學規律就應該服從它。因此,物理學家就拿狹義相對論去檢驗當時已有的物理學理論:麥克斯韋電磁理論?ok,麥克斯韋電磁理論服從狹義相對論。牛頓引力理論?no,牛頓的平方反比引力理論不服從狹義相對論。因此,愛因斯坦花了十年時間又創立了另一個引力理論,那就是廣義相對論。在廣義相對論中,引力不再是一個「力」,而是時空彎曲的幾何效應。
當愛因斯坦提出這個廣義相對論後,當時大部分的物理學家也是將信將疑,直到後來廣義相對論解決了水星近日點進動的問題,並得到了實驗的驗證,大家才慢慢接受了這個理論。可以說,廣義相對論是目前經過試驗檢驗精度最高的引力理論。而在在廣義相對論中,時空的彎曲是由物質引起的,所以從這個角度看萬有引力的來源是物質。不過和牛頓引力理論很大的一個不同是,我們這裡指的物質,不僅包括你常見的桌子、椅子等,還包括能量。
不過廣義相對論不會是引力的終極理論,目前有許多量子引力理論企圖把引力的本質了解得更清楚一些,比如弦理論、規範引力理論、圈量子引力理論等等。相信在不遠的未來,我們定會對引力來源、引力的本質有著更加深入的理解。
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