在我们的常识认知里,只要一松手,手里握着的东西大多数都会掉到地上,比如从树上掉落的苹果;

【经典的牛顿与苹果】

少部分的东西会因为密度、风之类的原因向上走,比如气球、蒲公英。

说得更笼统一些,就是重的向下落,轻的则向上飘,并且最终还是会落到地上。

基于这个认知,可能也有人想过,地球的质量是6隆纳克,也就是60万亿亿吨这样重且巨大的地球,怎么能一直“飘”在太空中而不会向下坠?

有关地球的七七八八

在古时候,人们对科学有限的认知里,地球就是平的,而天空像一个半圆形的大盖子,罩在平地上,所以中国有“天圆地方”一说,甚至演变成了一种阴阳调和、自然平衡的哲学思想

就连铜钱、桌子等,都会将“天圆地方”这种元素设计进去。

【古代的铜钱】

一直过了几千年,希腊的一个叫埃拉托色尼的科学家,通过两座一样的埃及方尖碑,在同一时段日照的条件下,影子却不一样长的事实,推理出了大地是一个曲面。

【埃拉托色尼】

人们开始航海时,又通过在地平线时,船身先于桅杆消失,推断出地球是一个球体,麦哲伦环球航行,则更加有力地证实了这一观点。

不过人们也只是知道了地球的形状,对周长、面积、体积有个粗略的估计,质量则还是不太清楚。

再到后来,人们的科技越发发达,发射上天的卫星能拍摄地球的真实照片,各种地质钻探,也让人们了解到了地球的内部结构,人们对地球越来越了解,也测绘计算出了地球的质量大概为60万亿亿

【阿波罗11号拍摄的第一张地球照片】

一股无形的力量

其实地球为什么不会坠下去的问题,说简单也简单,说难也难,最关键的就是要理解什么是“引力”。

很多了解物理的人都知道,地球上的每样东西都受到了引力,所以才会往下坠,人能称量出体重也是因为地球有引力,而一切的地球引力都来自于地球中心的地核

牛顿的解释是:引力是物体与物体之间不用相互接触,就能产生的一种“力量”。

但是通过宇航员们在空间站中的情况,我们会发现他们日常生活都是飘着的。

【空间站中不受重力影响的中国宇航员】

不仅人没办法“沉底”,食物、水等也飘在空中,因为除了空间站整体受到引力在围着地球旋转以外,里面的东西都处于“失重”的状态——他们已经脱离了地球“无视距离的瞬间力”。

由此,地球不往下坠,很多人的第一反应可能是:宇宙中没有引力,所以地球不会下坠。但宇宙中真的没有引力吗?

【太阳系概念图】

我们知道,地球是围着太阳旋转的,因为太阳有引力。

几大行星以及数不清的矮行星、小行星脱离不了太阳的引力,太阳也没办法把这些星球“吸”过去——星球旋转时产生了离心力(就像洗衣机甩干时把水甩出去的力量)刚好平衡了太阳的引力,才形成了日复一日、年复一年的旋转。

而太阳又属于银河系包含的数千亿颗恒星中其中之一,太阳也带着太阳系的星球们围绕着银河中心旋转,就像地球带着月球围着太阳转一样。

【银河系】

按照牛顿“万有引力”的科学理论来看,整个宇宙也有一个中心引力,但整个银河系又像地球围着太阳转一样,既不能被捕获吸引过去,又不能逃离,只能围着这个宇宙中心的引力转圈圈。

但是因为宇宙实在是太大了,大到地球在其中就像一粒灰尘那样渺小,所以更加渺小的人类根本感受不到银河系中心的引力,更感受不到这种宇宙引力。

爱因斯坦的另一种说法

牛顿在1666年提出万有引力后,开创了人类的新纪元,但是他的理论只对宏观的事物准确,原子等极小的微观事物,牛顿的理论就有点解释不通了。

后来到了1905年,爱因斯坦的“相对论”出现,又让人们走进了新新纪元。

【爱因斯坦】

在爱因斯坦的理论里,世间万物除了空间存在,还有另一个至关重要的因素——时间,这两者结合起来就是“时空”

为什么之前有关牛顿理论开始出现错误,就是因为没有考虑到“时间”。而且爱因斯坦认为,“时空”是可以改变、弯曲的,很多有关“穿越时空”、“虫洞”的概念就是从此而来。

【虫洞概念图】

爱因斯坦认为,一个人在不同的状态下,感受到的时间是不一样的,比如高兴时觉得时间流速快,恐惧时感觉时间很慢,只是这其中的“一秒钟”差别很小很细微,大家很难进行判定

而爱因斯坦对地球围绕太阳转的解释是这样的,引力其实就是时空的弯曲。

大概意思就是,时空就像一张网,把所有的星球兜住,而太阳的质量引起了时空的大弯曲,地球就被这个弯曲的面给“困住”了,便一直围着太阳转。

【太阳导致的时空扭曲概念图】

相应的,地球不下坠,也是因为时空这张“网”,兜住了它

参考资料:

【1】感受一下地球在太阳面前的个头,恒星兄弟间,太阳地位几何?·人民资讯

【2】地球自转公转的动力是什么,为啥一直不停,也不坠落?·人民资讯

【3】人文地球:人类对地球的认知经历了怎样的旅程?丨世界地球日·新京报

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