宇宙|地球为什么能悬浮在宇宙中，没有掉下去？
我们常看到许多宇宙的图片 ， 在这些图片中 ， 这些天体似乎都是悬浮在宇宙当中 。 所以 ， 就给人一种错觉 ， 好像天体都是飘在宇宙当中 。 那事实真的是如此吗？
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这其实是对于物理规律掌握得不够清晰造成的 ， 天体之所以看起来悬浮在宇宙中 ， 并不是说有“神秘力量”在托着它 ， 而是它自然而然的状态 。 在物理学领域 ， 每个时代的学者也都在思考这个问题 ， 那具体是咋回事呢？
亚里士多德vs牛顿力学
【宇宙|地球为什么能悬浮在宇宙中，没有掉下去？】这里的误会主要集中在对“力”的认识上 。 在古希腊时代 ， 当时发展出了古希腊哲学 ， 在古希腊哲学中 ， 就存在一个学术分支：自然哲学 。
自然哲学研究的是万物的本源以及万物运转背后的规律 。 自然哲学一直到牛顿时代还在延续 ， 牛顿的时代其实是没有“科学”的概念 ， 牛顿其实是自称自然哲学家的 ， 所以他的著作叫作：自然哲学的数学原理 ， 而不是科学的数学原理 。
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在古希腊时代 ， 哲学的集大成者是亚里士多德 。 他自然也会对“运动”和“力”的概念进行一些解释 。 他认为力是维持物体运动状态的原因 ， 说白了就是物体要运动就需要要有“力”的参与 。
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他的观念一直统治着整个西方的学术圈 ， 一直到文艺复兴时期 ， 一大批杰出的学者出现 ， 并推翻了亚里士多德的观念 ， 这当中的代表人物就是伽利略和牛顿 。
牛顿在伽利略等人的基础上 ， 提出了著名的牛顿三大定律 。 在牛顿第一定律中 ， 我们知道 ， 力是改变物体运动状态的原因 ， 一个物体如果所受合力为零 ， 那它要么保持匀速直线运动 ， 要么保持静止状态 。 我们再回过头来看“星球漂浮在宇宙中”的案例 ， 其实我们日常生活会有“东西都往下掉“的感受 ， 本质上是因为我们受到了重力 ， 比如：苹果会从树上掉下来 ， 就是重力导致的 。 重力竖直向下的 ， 所以我们才会觉得东西都会往下掉 。
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但是如果我们把目光看下太空 ， 我们就发现 ， 天体所受到的力是来自于其他天体 ， 比如 ， 地球会受到太阳的引力作用 ， 同时也会受到月球的引力作用等 。 这些“力“的作用和重力不同 ， 不是向下的 ， 所以不会把地球向下拖拽 ， 这些”力“指向的都是引力源 。
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比如 ， 地球受到的太阳引力 ， 方向是指向太阳的 ， 所以如果地球真的要往“下”掉 ， 那对于地球来说 ， 它的”下“也是朝着太阳的 。 只不过 ， 由于地球具有一定的速度 ， 所以它没有掉到太阳里 ， 而是绕着太阳转 。 这其实和发射卫星道理是类似的 ， 卫星就是具有一定的初速度 ， 受到地球引力作用 ， 围绕着地球转 。
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所以 ， 如果我们从经典物理学的角度来看这件事 ， 我们就会发现 ， 天体不可能往下“掉” ， 因为没有一个朝下的“力”拉拽它 。
牛顿力学vs广义相对论
同样是引力现象 ， 不同的物理学家 ， 其实给出的解释是不同的 ， 上文我们提到的是牛顿的万有引力定律与力学三大定律 。 不过 ， 现代物理学的支柱是相对论和量子力学 。 其中 ， 广义相对论对“引力现象”的诠释是不同于牛顿理论的 。 具体来说就是 ， 爱因斯坦认为万有引力是不存在的 ， 引力现象的本质是时空的弯曲 。 那为什么爱因斯坦会得出这样的结论呢？
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这是因为牛顿在提出万有引力定律时 ， 其实有个假设 ， 这个假设就是时间和空间是绝对的 ， 说白了就是所有的人一秒钟的时间跨度和一米的长度都是一样的 ， 和运动无关 。 牛顿的这个看法其实很符合我日常生活中的直觉的 。
后来 ， 随着科学对于“光速”的研究 ， 他们发现 ， 光速在任何关系惯性参考系下都是不变的 。 不仅如此 ， 如果把光速的这个特点作为理论的基本假设 ， 我们其实可以利用数学推演出 ， 不同运动状态下 ， 空间和时间都是不同的 ， 说白了就是你的运动状态不同 ， 你看到的一米和感受到的1秒的时间跨度就可能是不同的 。
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所以 ， 在爱因斯坦的时代 ， 他提出时间和空间并不是像牛顿所说的那样是绝对的 。 以上这些内容其实就是狭义相对论的一部分内容 ， 爱因斯坦基于狭义相对论进一步推导 ， 就得到了广义相对论 ， 他发现了著名的等效原理 。 这个等效原理说的就是适当加速运动的参考系和重力场是等价的 。 通过这个方式 ， 他就统一引力和加速运动的物理学现象 。
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进而提出 ， 引力的本质是时空弯曲引起的 ， 举例来说 ， 月球绕着地球转 ， 其实是因为地球压弯了周围的时空 ， 而月球是沿着时空遵守着牛顿力学第一定律在运动 ， 我们从三维空间中看 ， 它是在走椭圆轨道运动 ， 但实际上从四维时空中来分析 ， 月球沿着测地线在运动 ， 所谓测地线就是高维时空的两点之间的最短距离 。
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所以 ， 从广义相对论来理解这件事情 ， 我们其实可以认为天体是被时空的“托着” ， 它们是贴着时空的“地面”在运动 。
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