为什么重力会把我们拉下来而不是向上？

爱因斯坦的广义相对论将引力解释为质量引起的时空弯曲的结果，这与双磁吸引和排斥的能力相矛盾。该理论引入了重力井的概念，这是理解重力的基础。图片来源：SciTechDaily.com

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。

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

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，物体就是质量和能量。

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，这些物体会导致引力推入太空，但到目前为止，没有人发现任何可能导致引力推离地球的东西。

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。