引力，为什么是吸引，而不是排斥？

我们感觉引力在把所有东西拽向地球，但这是为什么呢？

“为什么引力会把我们往下拉而不是往上拉？” —— 格蕾西，九岁，马萨诸塞州布鲁克莱恩

引力是造成有质量或能量的物体相互吸引的原因。这也是为什么苹果会掉落在地上，行星会环绕恒星运动。

磁铁可以吸引一部分金属，但是磁铁也可以排斥其他磁铁。那么，为什么我们只能感受到引力的吸引呢？

在1915年，爱因斯坦在发表广义相对论的时候找到了答案。所有有质量的物体，比如我们的地球，可以弯曲宇宙的结构（时空），这就是为什么引力会把我们拉向地面的原因。这种“弯曲”就叫做引力。

什么是时空？

在解释引力之前，我们先要理解什么是时空。

“时空”，顾名思义，是“空”（空间的三个维度：长、宽、高）与“时”（第四个维度：时间）的结合。爱因斯坦很巧妙地运用了数学知识，第一个发现我们所知的物理定律实际上是运作于一个时间和空间相结合的宇宙。

这实际上意味着时间和空间是相互关联的。如果你在空间中移动得很快，相比起移动得更慢的人来说，时间对于你来说会更慢。这也是为什么在宇宙中快速移动的宇航员会比地球上的人衰老得更慢。

地球能够弯曲时空，这就是为什么我们会落向地球而不是远离地球。

物质能够产生“引力井”，而不是“引力山”

我们再来回忆一下，在宇宙中的物体由于其所产生的引力弯曲了时空而相互吸引。爱因斯坦在发表广义相对论的时候，他发现所有在宇宙中的物质都能弯曲时空，在物理学中，这也就意味着所有的物质都有质量和能量。

引力的作用效果和当你站在蹦床上你的脚旁边的物体会滚向你的脚一样。

由于我们的大脑一般把世界想象成三维的，我们很难想象出四维时空。所以更形象一点的话，我们可以想象蹦床的表面。如果蹦床上什么东西都没有，那么它的表面是平整的。但是如果你站在了蹦床上面的话，它的表面就会沿着你的脚延展，这样就会形成一个以你的脚为中心的“山谷”。如果在蹦床上有一个球的话，那么这个球就会滚向你的脚。

这是一个展示时空有什么效果的二维的例子。你的质量会拉伸蹦床的表面，这样会形成一个“引力井”，球就会滚向这个“井”。这很类似于一个像地球一样很重的物体的引力能够吸引我们。

我们继续说，由于时间和空间是相互联系的，时间也会被很重的物体所拉伸。

在《星际穿越》这部电影中，里面的人物去了一个离黑洞很近的星球。当他们在这个星球上的时候，他们的时间比其他人的流逝得更慢，也就是说，他们老得更慢。

如果你越重，那么这个蹦床的“井”就会越深。这也是为什么像太阳或者黑洞一样在宇宙中很重的物体会有比地球更大的引力。

那么为什么引力会把我们往下拉而不是往上拉呢？

想象如果一个人如果从蹦床上反弹起来，刚才滚向“井”的球现在就会滚出去。这个“重力井”就会变成一个“重力山”。现在科学家所知的物体都只能形成“重力井”而不是“重力山”。当然，科学家也假设过一些由我们还不知道的物质或者能量所组成的物体能够形成“重力山”，通过引力把你推向太空。但是目前来看，还没有人发现这种能够把你推向太空的物质。

相关知识

引力或重力（gravitation/gravity）是造成所有具质量或能量的物质之间相互吸引的作用，属一种基本相互作用；其为地球表面物体重量的来源。

由于物理学概念的发展，术语语义也随时代有变化；在严格区分术语的定义下，引力（gravitation）或称万有引力，用于天体之间的相互作用 ，而重力（gravity），用于地球对其上物体的作用。尽管引力与重力的差值非常小，两者仍可作区别。当考虑地球自转时，地表参考系属旋转参考系并非惯性系，因此重力是“地球的万有引力与惯性离心力的合力”，此受离心力影响的重力，可精确描述为“表观重力”。

BY: Mario Borunda

FY: Elliana Guo

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来源: 天文在线