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為什么重力把我們往下拉，而不是往上拉？引力是有質量或能量的物體相互吸引的原因。這就是蘋果向地面墜落、行星繞恒星運行的原因。磁鐵會吸引某些類型的金屬，但也會把其他磁鐵推開。那么，你為什么只感覺到重力的拉力呢？

1915 年，愛因斯坦在發表廣義相對論時找到了答案。萬有引力把你拉向地面的原因是，所有有質量的物體，比如我們的地球，實際上都會彎曲宇宙的結構，即時空。這種彎曲就是你所感受到的重力。

什么是時空？

在了解復雜的萬有引力世界之前，你需要先了解時空。

時空就像它的名字一樣：空間的三個維度--長度、寬度和高度--與第四個維度--時間的結合。愛因斯坦通過一些非常出色的數學運算，第一個認識到物理定律是在空間和時間融合在一起的宇宙中起作用的。

這意味著空間和時間是相連的--如果你在空間中移動得很快，時間就會比移動緩慢的人慢下來。這就是為什么宇航員--他們在太空中移動得非常快--比地球上的人老得慢一點點的原因。

地球會使時空彎曲，使你向地球墜落，而不是遠離地球。

物質制造重力井，而不是重力山

引力是指宇宙中的物體因為時空彎曲而相互吸引。當愛因斯坦提出廣義相對論時，他表明宇宙中所有的東西都能使時空彎曲--用物理學術語來說，這些東西就是質量和能量。

由于你的大腦通常以三維空間來思考世界，因此很難將四維時空作為一個單一的概念來思考。因此，為了更容易理解，請想象一下蹦床的表面。如果上面什么都沒有，它就是平的。但如果你站在蹦床上，它就會圍繞著你的雙腳延伸，并以你為中心形成一個山谷。如果蹦床上有一個球，它就會滾向你的腳。

重力的作用原理類似于如果你站在蹦床上，物體會向你的腳下滾動。

這是時空運作的二維示例。你的質量拉伸了蹦床，形成了所謂的重力井，球就會滾進重力井。這與重物--比如地球--的引力如何將你我這樣的物體拉向地球非常相似。

更奇怪的是，由于空間和時間是相連的，時間也會被重物拉長！

在電影《星際穿越》中，主人公去了一個靠近黑洞的星球，在那里，他們的衰老速度比其他人都慢。

你越重，蹦床井的兩側就越陡峭。這就是為什么宇宙中真正巨大的物體--比如太陽或黑洞--的引力比地球更大的原因。

那么，為什么重力會把你往下拉，而不是把你推開呢？

想象一下，如果有人走到蹦床下面，然后往上一推，球就會滾走，這就是重力山，而不是重力井。據科學家所知，物質--或者說東西--總是形成重力井，而不是重力山。科學家們可以想象一些由奇異物質或能量構成的東西，它們會使重力把你推向太空，但到目前為止，還沒有人發現任何東西能使重力把你推離地球。

作者：馬里奧-博倫達（Mario Borunda），俄克拉荷馬州立大學物理副教授。

編譯來源：ScitechDaily

2024-07-06 23:00:14