为什么重力会把我们拉下来而不是向上？

为什么重力会把我们拉下来而不是向上？

引力是具有质量或能量的物体相互吸引的原因。 这就是苹果落到地球上、行星绕恒星旋转的原因。

磁铁会吸引某些类型的金属，但它们也可以推开其他类型的金属。 那么你如何感受到重力呢？

1915 年，阿尔伯特·爱因斯坦在发表广义相对论时发现了答案。 重力将你拉向地球的原因是因为所有有质量的物体，比如我们的地球，实际上都会弯曲宇宙的结构，称为时空。 这种弯曲就是重力的感觉。

什么是时空？

在进入复杂的引力世界之前，你需要了解时空。

时空顾名思义：空间的三个维度——长度、宽度和高度——与第四个维度——时间相结合。 爱因斯坦运用一些出色的数学知识，成为第一个认识到物理定律在宇宙中运作的人 空间和时间融合在一起。

这意味着空间和时间是相关的——如果你在空间中移动得很快，那么与移动缓慢的人相比，你的时间就会变慢。 这就是为什么宇航员——在太空中移动得非常快—— 他们比地球人衰老得慢一点。

地球使时空弯曲，使其落向地球而不是远离地球。 图片来源：托卡马克/维基共享资源，CC BY-SA

物质是重力井的组成部分，而不是重力山的组成部分

请记住，引力是宇宙中的物体相互吸引的想法，因为时空是弯曲的和弯曲的。 当爱因斯坦提出广义相对论时，他证明宇宙中的所有物体都可以弯曲时空——用物理学术语来说，物体既具有质量又具有能量。

由于你的大脑通常以三个维度来思考世界，因此很难将时空的四个维度视为一个单一的想法。 因此，为了更容易想象，想象一下蹦床的表面。 如果上面什么都没有，那就是平的。 但如果你站在蹦床上，它会围绕你的脚延伸，当你位于中心时，它会形成一个山谷。 如果蹦床上有一个球，它会滚向你的脚。

如果您站在蹦床上，重力的作用类似于物体向您的脚滚动。

这是时空如何运作的二维示例。 你的质量拉伸蹦床，形成所谓的重力井，球在其中滚动。 这与重物体（例如地球）的引力如何将像你我这样的物体拉向它非常相似。

更奇怪的是，由于空间和时间是相连的， 时间也会因重物而延长！

在电影《星际穿越》中，角色们前往附近的星球 黑洞当他们在那里时，他们的衰老速度比其他人慢。

你越重，蹦床的侧面就越陡。 这就是为什么宇宙中真正巨大的物体——比如太阳或黑洞——具有比地球更强的引力。

那么为什么重力会把你拉下来而不是把你推开呢？

想象一下，有人走到蹦床下面并将其推上来。 球会滚走！ 这将是一座重力山，而不是重力井。 据科学家所知，物质（或物体）总是产生重力井，而不是重力山。 科学家们可以想象由奇异物质或能量组成的物体，它们会导致重力将您推入太空，但到目前为止，没有人发现任何可能导致重力将您推离地球的东西。

作者：Mario Boronda，俄克拉荷马州立大学物理学副教授。

改编自最初发表于 对话。