其實,宇宙是沒有上下這個概念的, 為什麼這麼說呢?因為這是基於對力的認識。
重力
在地球上,所有的東西都有往下掉的趨勢,比如你往天空中扔一個蘋果,蘋果不會飛上天,而是在重力的作用下,掉落在地面上。
而到了太空當中,尤其是太空人在太空飛行器當中,其實是出於失重狀態的。這時候也就沒有所謂的向下掉落的事情了。
而重力其實是和萬有引力有關的,物體受到的引力大小和物體的質量成正比,而地球的質量巨大,因此,人其實是好像被「吸」在了地面上了一樣。
所以,對於地球上不同位置的人,他們心目當中所謂的「下」其實是不同的,比如,如果你在北極,你會認為朝向南極是「下」,而你在南極時,你會認為朝向的是「下」。
所以,「重力」使我們有一種「幻覺」,就好像有了「上」和「下」這樣的方向性。但如果沒有重力,也就是失重狀態下,那這時候也就沒有所謂的「上」和「下」了。所以,宇宙中不存在「上」「下」,只存在「力」作用的方向。
宇宙存在「上」「下」嗎?
關於引力,牛頓曾在1687年出版的在《自然哲學的數學原理》一書中對引力解釋說,任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小和他們的質量成正比,和他們的距離的平方呈反比。
而按照牛頓的理論,地球之所以會繞著太陽轉,是因為地球和太陽之間存在萬有引力,我們可以看作是太陽拉著地球在轉,之所以地球沒有墜入到太陽內部,是因為地球有一個初速度。
所以,對於地球而言,如果非要有個「下」的方向的話,那這個方向應該是指向太陽的,而不是其他什麼地方。(這裡我們暫時忽略掉其他天體對於地球的影響,因為這個影響相對於太陽對地球的影響要小得多。)
而對於太陽而言,所謂的「下」其實是銀河系的質心,太陽是繞著銀河系的質心在轉動,速度是240km/s(這裡理論計算得到其實是160km/s)。
不過,銀河系物質並不足以支撐銀河系恆星們繞著銀心運動,但事實上卻發生了這樣的事情,這其實是有一種我們看不到的物質在作祟,它就是暗物質,是我們可見物質總量的5倍還多,它提供了額外的引力。如果不是暗物質的存在,銀河系鐵定散架了。
所以,我們會發現,宇宙中可以形成某種宇宙結合其實歸根到底和引力有關,無論是可見物質所提供的的引力,還是暗物質所提供的引力。而所謂「下」,其實是「力」的方向,而在宇宙中,更體現的是「引力」的方向,無論是地球,還是太陽系,銀河系都是如此。
愛因斯坦的廣義相對論
不過,可能你要問了,引力到底是什麼?
對於這個問題,愛因斯坦給出了他的看法,他認為引力的本質是時空的彎曲。
地球之所以繞著太陽轉,實際上是太陽壓完了周圍的時空,而地球沿著時空的測地線(也就是時空的「直線」)在運動,說白了,其實地球是遵循著牛頓定律在運動的,只是從我們的三維空間中看上去,他是在圓周運動而已。如果我們放到二維平面上來看這個問題,就是下面這樣的。
就如同上文我們說到的,地球是沿著時空的測地線在運動,這就有點像是時空的「地面」,所以,如果非要什麼在支撐著地球,實際上是這個測地線在支撐著。(只不過,這裡和支持力是不同的,並沒有體現出力學的性質。)
相對論對於引力的解釋其實十分的抽象,也讓人很難理解,很多人會說所謂的「時空」根本看不見也摸不著,憑什麼說它就存在?可問題是,所謂的「力」也是看不見,摸不著的。所以,如果在這個維度上去爭論,並沒有什麼意義。所以,只有最終的實驗觀測才王道。而後來,許多的科學家從各種不同的緯度都證明了相對論的準確性,這也是為什麼相對論成為了如今解釋引力本質的主流理論。