神奇的重力(一)

大家好，我是 愛笑的大博。今天我們來討論宇宙中的一個謎團，重力。當然啦，還有其他的謎團比如時間，光，維度這些都是屬於謎團啦，這些在後期大博講故事專輯中會逐一介紹。

重力是目前物理學界公認的，最神秘，最神奇，至今都無法解釋的一種力。那麼我們人類是如何知道這種力的呢？首先我們先來說一下重力的歷史，重力這個東西從2000多年前人們就已經發現了，但是對這個東西一直沒有一個正確的理解，物理學歷史上比較了解重力學的就是伽利略了～四百多年前，伽利略發現重力有一個特別不可思議的性質，不管是重的東西，輕的東西，什麼材質的都無所謂，它們受到的重力都是一樣的。

比薩斜塔

於是就有了這個他在比薩斜塔上扔下兩個鐵球，一個大一個小，結果兩個鐵球同時著地.(但其實這個實驗究竟是不是伽利略做的，根本就不知道，這個事情是伽利略的學生溫琴佐記載在伽利略的傳記裡的，但是伽利略自己寫的任何書都沒有記載這個事情。這就有人懷疑這個實驗就算有人做過應該也不是伽利略做的).但不管是誰做的吧，事實就是這樣—跟這個東西的重量，形狀完全都沒有關係，一粒灰塵，一根羽毛，一個鐵球，不論什麼東西如果沒有空氣阻力的話它們都會同時落地。雖然當時發現了這個現象，但是沒有任何人能給出合理的解釋。後來牛頓通過一顆蘋果解釋了這個事情。牛頓意識到地球上所有的東西都會受到這個重力，不光是地球，世界上任何東西都會互相吸引，於是就管這種力叫做萬有引力。

當時牛頓非常厲害，他通過一個蘋果砸到頭上就想到了萬有引力，而且認為我們地球能引住月球就是靠這個力量，所以當時的牛頓就跟後來的愛因斯坦一樣，都引發了認知革命。在這之前吧人們可能知道地球可能繞著太陽轉，然後月球繞著地球轉，但是並不知道其中的原因，也沒有想過這跟地球上那個蘋果掉下去有什麼關係，但牛頓說這就是萬有引力並給出萬有引力公式:F=GMm/r^2.通過這個公式計算發現所有天體的運動軌跡都完全符合萬有引力公式，這一下子萬有引力和牛頓都牛了，於是當時所有人就覺得牛頓已經解開了宇宙的奧秘，因為他已經知道這些星球為什麼在轉了，你想當時牛頓有多厲害吧~

隨後，由於觀測技術的進步，天文學家發現了一個不符合引力公式的物體，那就是水星，通過觀測發現水星的旋轉周期與重力計算出的周期不一致，可能是每100年與之相差50秒左右，這個誤差雖然不大，但無論怎樣觀測、計算都不能消除，你排除了這是觀測精度造成的誤差。於是這個可以解釋世間萬物運作的萬有引力就被拉下了神壇。後來又有一件事情直接將萬有引力擊倒了，因為牛頓不是說所有有質量的物體才會相互吸引，他們發現了一個沒有質量的東西也被萬有引力吸引了，就是光。光是沒有質量的，但是它會被黑洞拉住，圍著它團團轉，甚至掉進黑洞就出不來了，這就很奇怪了，為什麼一個沒有質量的東西會被萬有引力拉住呢?按照萬有引力公式沒有質量的東西是絕對不會產生引力的，也是不會被拉住的。所以在這個問題上萬有引力就完全不成立了。

這個問題後來被愛因斯坦解決了，愛因斯坦推翻了牛頓對於時間和空間的理解，牛頓認為時間和空間是永恆不變的，絕對的。但是愛因斯坦認為時間和空間是柔軟的。可以拉長也可以拍扁的，還有一點愛因斯坦認為速度和重力是等價的。例如人要想在太空中長時間生活的話，就需要有一個太空艙把它轉起來，依靠離心力形成一個類似於重力的環境，然後就可以在那生活了。用速度來代替重力這兩個是等價的，我們感知上是沒有區別的。

諾蘭導演的《星際效應》裡面人類去土星，要飛兩年，人類不能在沒有重力的情況下飛兩年，於是他們一到太空就讓太空艙開始旋轉。

愛因斯坦的這一理論解釋了水星的旋轉周期與重力計算的結果不同的原因，水星離太陽太近，受到巨大太陽的重力，所以水星上的時間是非常慢的，我們看水星好像慢慢地在動，其實它有可能很快，所以我們觀測出來它的這個周期和計算出來的是不一樣的，把時間的變化考慮上去之後，他結果就是一樣的。後來用《相對論》重新計算了一下水星的周期，就發現它和實際觀測的結果一樣。

愛認為萬有引力並不需要雙方都有質量。因為萬有引力壓根就不是引力，愛認為有質量的東西會將空間壓彎，所以靠近有質量的東西呢就會進入一個斜面，圍著它開始轉，所以地球圍繞太陽轉並不是因為地球和太陽相互吸引，而是因為太陽把空間壓彎了，地球就沒有辦法沒法脫離，就在那轉著防止掉入太陽，那麼既然引力的實質是空間的彎曲的話，那麼有沒有質量都無所謂了，只要有一個彎曲的空間，星體也好，任何東西都會沿著一個彎曲的軌跡來運動。這就是光這種沒質量的東西為什麼靠近有質量的東西也會彎曲的原因。所以只要有質量的東西它周圍的空間都是彎曲的，人周圍空間也是彎曲的，只不過彎曲程度非常小，好，那麼話說回來，因為《相對論》完美解釋了《牛頓力學》所無法解釋的東西嘛。所以牛頓的萬有引力就退下了神壇。從此《相對論》就牛了。

愛因斯坦對重力還有一個非常大的貢獻，就是他預言了重力波的存在。重力會造成空間的扭曲，所以一個有重力的東西它在空間中移動的時候，就會給這個空間帶來一些波動，關於重力波會在神奇的重力(二)中作有關詳細的介紹，請大家喜歡我的語言風格多多關注我，期期精彩科普類故事等你來撩~