常有网友提出这样的问题:
有这种想法,只是人们站在地球上以自己的感受来衡量天体的错觉,因为在宇宙空间,本来就没有上下左右之分,你让地球往哪里掉呢?现在,我们就一起来了解一下宇宙空间,是什么力量维持着天体运行。
大道理是:宇宙诞生于138亿年前的奇点爆发,以后就一直在膨胀。所谓宇宙膨胀,是什么在膨胀呢?是空间和时间,简称时空。这个时空不是我们理解的周围空间,有气体和光照。在宇宙诞生前,没有时间和空间,也没有光,只有能量。大爆炸后时空才出现,从一个无限小的点,膨胀到如今的可观测宇宙半径达到465亿光年,在这个范围之外还有无法观测的宇宙,不知道有多大。
这种大道理很抽象,但不得不说一下,才能引出后面的通俗话题。
宇宙诞生后处于极端高压和高温的能量,在不断膨胀中渐渐冷却下来,转化成光子、电子、质子、中子等物质粒子,再结合成原子,就有了物质,这个规律被爱因斯坦发现,采用数学方式列出了质能方程:E=mc^2。科学观测和实验,已经无数次验证了这个理论的正确性。
宇宙中的物质(分子云)在万有引力作用下,相互吸引不断聚集起来,渐渐形成了恒星、星系、行星等天体。
那么,引力是什么呢?广义相对论告诉我们,物质质量会对本来平静的时空产生扰动,简单比喻:就像在一床绷紧的床单上,放下几个质量不同的球体,这些球体就会将床单压出一个个凹陷,质量越大的球体,压下的凹陷就越深。
当然,这种实验只是粗略直观的比喻,依然没有摆脱地球引力和“上下”之分,真正的时空状态远比这复杂多了,无法直观描述,它不是平面的,而是无处不在,没有上下左右。
各种天体在时空这张大网中,相互影响和缠绕,形成了一个个陷阱或漩涡,质量越大的天体造成的引力陷阱或漩涡就更大更深,这样,小质量天体就有掉进这些陷阱的趋势,看起来就是被大天体吸引进了自己的怀抱。
时空本来没有上下之分,只有陷阱和漩涡。地球,也是漂浮在时空中的一颗天体,有自己的陷阱和漩涡。月球的质量比地球小多了,由此被地球的陷阱所捕获;而太阳质量是地球的33万倍,因此在时空中压出了更大的陷阱和漩涡,这样,地球就被这个太阳的陷阱所捕捉。
月亮为了逃脱地球的引力陷阱,以每秒1.02公里的速度对抗;地球为了不掉逃脱太阳的引力陷阱,则以每秒约30公里的速度挣脱。但这种速度只是能形成速度与引力的平衡,环绕着主天体公转。
其他行星也像地球一样以环绕速度围绕着太阳公转,由此形成了太阳系。
那么,行星为什么都是刚好与太阳的引力平衡,既不掉入漩涡底部,也不会远离太阳逃逸到太空呢?这是天体演化的必然结果:物理定律决定了速度与轨道半径的定量关系,太阳系形成过程中的 “筛选效应” 则筛选出了满足该关系的行星,最终形成我们观测到的稳定太阳系。这是另一个复杂的话题,这里就不展开说了。
所以,本来没有上下之分的天体,由于引力就产生了上下。作为月球,地球方向就应该是下,有向着地球掉落的趋势;作为地球,太阳方向就属于下,有着向太阳落下去的趋势,反之,远离太阳一面就是上。
引力其实只是时空陷阱或漩涡在低速系统的现象,伟大的科学鼻祖艾萨克·牛顿,早在三百多年前就已经解读了这种现象,指出万有引力无处不在,引力大小是以质量成正比,与距离平方成反比,并给出了计算引力大小的公式:F=GMm/r^2。
这里的F表示引力大小值,单位是N(牛顿);G为引力常数,约为6.67*10^-11 N·m^2/kg^2;Mm代表参与引力相互作用的两个大小天体或物体质量,单位kg(公斤);r为两个天体(物体)质点之间地距离。
作为人类来说,是生活在地球上,虽然太阳的引力比地球大多了,但人类与与太阳的距离太远了,与地球却是紧密接触,因此地球引力对人类来说就占有绝对主导地位。人类就被牢牢吸引在地球表面,这样,人类才有了上下之分,认为头顶的天上就是上,脚下的地表或地下就是下。
地球的引力核心在地心,因此,人类实际上是把地表乃至地心当作了“下”,把天上或高于“下”的位置称为“上”,这样就形成了“上下”的固有观念。但地球是个球体,人类都在这个球体的表面,中国人站在东半球,美国人站在西半球,中美两国人站着时都是脚心向着地表或地心,都认为脚下是“下”,天上是“上”。
如果一个脱离地球在太空观察的人,看到地球上中美两国人说的“上下”正好相反,那么这个“上下”又怎么区分呢?
所以,这个问题的核心错误,是人们把自己站在地球上的“上下”观念,替代了地球本身在宇宙中的“上下”概念,这样就得出了“地球这么重,怎么会漂浮着”的疑虑。按照这种想法推演,就会得出“地球怎么没有不断朝着脚下掉去”这样的荒谬问题。
而我们和老美的人都这么想,到底地球要往哪边掉,最终会砸扁哪边的人呢?如果打嘴炮,我们当然希望炸毁万恶的那个了,哈哈~
这样解释,朝思暮想吃不香睡不着担忧这个问题的朋友们,是不是终于恍然大悟了呢?如还没明白,请继续提问讨论,时空通讯将不厌其烦地继续与您分享。谢谢阅读。