宇宙中的星球为何都悬浮在太空,而没有掉下去?

发布者:泰山顶上 2022-12-30 14:34

简单地回答:在太空中并不存在我们日常生活中所谓的“上下”,就算是星球想掉下去,但往哪里掉呢?

另外,星球所谓的悬浮,也只是我们的一种错觉罢了。事实上,星球并不是真的悬浮在太空中,而是真的一直在坠落。具体怎么回事呢?

首先说一下力和运动的关系。古代学者亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因,也就是说,物体要想运动必须有力参与进来。

但牛顿第一定律告诉我们,并不是那样的,运动并不一定需要力的参与,只有运动状态改变时才需要力的参与。

也就是说:力是改变一个物体运动状态的原因,而不是物体运动的原因。比如说,只要合力为零,物体就能一直保持静止或者匀速直线运动。

明白了这点,再来看看星球“漂浮”的问题。

日常我们感受到物体往下掉,那是因为地球引力的原因,我们所说的“下”都默认为指向地心。

上升到太空的高度,地球等天体同样受到引力作用。比如说地球时刻受到太阳引力,正如我们时刻受到地球引力一样。所以,其实地球一直在朝向太阳的方向坠落。

不同的是,地球等天体一直在运动中,而且运动速度很快。地球并不是垂直向太阳方向坠落,地球有“切线”方向的速度,所以,地球并不会坠落到太阳上面,而是围绕太阳运动,看起来像是漂浮在太空。

所谓的“漂浮”只是因为我们生活在狭小空间里的错觉而已!

而爱因斯坦提出了一个完全颠覆我们传统认知的时空观,相对时空观,重新诠释了星球的“漂浮”。

广义相对论认为,时空并不是绝对的,也不是一成不变的,而是相对的。而所谓的引力其实是不存在的,引力只是时空弯曲的表象而已。

任何有质量的物体都会影响周围的时空,造成时空的压缩,拉扯。就像弹性布料那样(实际上用弹性布料诠释时空压缩并不严谨,只是为了简单通俗)。当有物体在被压缩的时空周围出现时,就会沿着压缩的时空运动。如下图:

以三维空间的视角来看,运动的物体走的是曲线,但是从四维时空视角来看,物体走的是直线,也就是测地线(四维时空中两点的最短距离)。四维时空中的直线与三维时空的直线并不一样,两者有本质区别。

所以,从广义相对论的角度来理解星球的漂浮,其实星球都被弯曲的时空“拖着”,一直在沿着四维时空的最短距离(测地线)运动!

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