小脈脈愛學習

目前科學界的主流觀點認為，引力的本質是時空彎曲，這一觀點來自愛因斯坦的廣義相對論，並且經過了非常多的天文觀測證實，還在理論上起到了很好的預測作用。

在人類對引力的認識過程中，主要出現了三大理論。下面分別介紹一下。

牛頓經典引力理論

據傳，因為一個蘋果掉下來砸到牛頓的腦袋，牛頓因此悟出了萬有引力定律。世間一切物質都存在相互吸引的作用力，這就是萬有引力。萬有引力的大小，除了與兩個物體的質量有關，還與兩個物體之間的距離有關。這是經典力學中關於引力的描述。

在牛頓的理論中，他認為時空是平直的，並且不管距離有多遠，引力的作用都是瞬間完成的。現代物理學研究表明，牛頓的引力理論是廣義相對論的一種局域近似，它只適用於弱引力場環境。

牛頓的引力理論對於預測天體運動已經很精確了，比如，天文學家利用萬有引力定律預言了海王星的存在。不過在解決某些問題時，卻遇到了困難，比如水星近日點進動問題。

愛因斯坦的引力理論

1915年，愛因斯坦在狹義相對論的基礎上正式完成廣義相對論，將引力解釋成時空彎曲，認為時空與物質的關係十分密切。而在牛頓的理論中，時空與物質無關。因此，廣義相對論認為引力並不真實存在，只是一種時空彎曲效應。

該理論將時空幾何化，存在於三維空間中的物體能夠使空間乃至時間發生彎曲，這就是時空彎曲。如下圖所示：

有質量的物體能使時空彎曲，質量越大，時空彎曲的越厲害。並且單位空間中包含的質量越多，該區域的時空曲率也就越大。引力相互作用的傳遞速度與光速相當。廣義相對論中最重要的方程便是引力場方程，它描述了物質與時空的關係。

廣義相對論不僅解決了水星近日點進動（物體在強引力場中運動）的問題，還得到了很多實驗支持，比如光線在引力場中的彎曲，光譜線的引力紅移等。此外，廣義相對論的很多天文預測也已經被證實，比如黑洞，物質在時空中運動時會激起漣漪形成引力波，引力對光線的彎曲會形成引力透鏡等。廣義相對論的誕生對現代天文學的發展起到了很大的作用。

上圖為人類拍攝的第1張黑洞照片

量子引力理論

量子力學和相對論是現代物理學的兩大支柱。量子力學致力於研究微觀世界中物質的運動規律，其研究結果得到了實驗的精確支持。量子力學試圖將引力量子化，但卻並沒有獲得成功。

世界是物質的，物理學家認為自然界中存在4種基本作用力：電磁力、強力、弱力、引力。量子力學與狹義相對論、經典場論結合，形成了量子場論，並在楊米爾斯理論的基礎之上發展出了標準模型理論，成功的將前三種力統一，可卻遲遲不能將引力納入其中，即量子力學與廣義相對論不兼容。

科學家們發現，電磁力、強力、弱力都是通過交換粒子（規範玻色子）形成的，故而提出了引力子的概念，並預言了該粒子的性質，可是至今也未在實驗中發現引力子。在量子力學中，粒子被定義為質量為0、自旋為2的玻色子。

量子力學雖然未能解決引力的問題，但是卻解決了質量的起源問題。科學家認為，時空中分佈著希格斯場，並通過希格斯機制賦予這些粒子質量。目前，科學家已經成功在實驗室中觀測到了由希格斯場激發的希格斯粒子。

不過，目前科學家們並沒有放棄引力量子化的訴求，因為萬有理論實在太誘人。超弦理論是目前最有希望的理論，它兼容了量子力學和廣義相對論。

結束語

通過上面的介紹，相信大家已經知道，目前關於引力的本質，由於量子力學和廣義相對論不兼容，這意味著還有很多問題有待解決，應該需要一個全新的理論兼容量子力學和廣義相對論。不過這並不意味著量子力學和相對論是錯誤的，如同相對論並沒有推翻牛頓力學一樣。特別是現在對暗物質和暗能量知之甚少。

不可否認，現有的實驗證據表明，廣義相對論是目前最為精確的一個引力理論，並且有很多重要的應用。目前，時空彎曲是關於引力的最好解釋。

科學探索菌

引力是如何產生的？也就是問“引力的本質到底是什麼？”

牛頓提出了萬有引力定律，給出了引力的概念，但最大的問題是牛頓並沒有告訴我們引力到底是如何產生的，牛頓也知道這個問題的存在，但以牛頓時代的認知和科技水平，很難解釋引力的本質，而這個問題留給了另一個同樣偉大的物理學家，愛因斯坦。

愛因斯坦的橫空出世徹底顛覆了人們對宇宙時空觀的認知，尤其是他的廣義相對論，幾乎完美地詮釋了引力的本質。廣義相對論告訴我們，實際上引力是不存在的，它只是時空彎曲的一個表象，任何物體都可以造成時空彎曲，而彎曲的時空就讓物體感覺到引力的存在，使物體沿著“測地線”（彎曲時空中的直線，或者說彎曲時空中最短的距離）運動。

一般情況下，網絡上對時空彎曲的描述都只是容易理解的示意圖，如下：

這種示意圖嫩更直觀地讓我們理解時空彎曲。但事實上這種示意圖容易造成誤解。由於太空中不存在上下左右之分，時空彎曲也不應該只朝向一個方向彎曲，應該是所有方向彎曲，朝著物體質量中心彎曲，如下面動圖：

這就是引力產生的原因。

愛因斯坦的廣義相對論在宏觀上很好地描述了引力的本質。不過在量子力學中，科學家們希望通過標準粒子模型來詮釋引力的本質，也就是希望能夠找到引力子（引力的傳播子），試圖最終統一四種基本作用力。不過直到目前科學家也沒有找到引力子。

廣義相對論和量子力學只是從兩個不同的方向詮釋引力的本質，目前看起來兩者有一定的不協調性，但無論如何引力的本質都只能有一個，這也說明廣義相對論和量子力學最終一定會走向統一的。

宇宙探索

引力究竟是如何產生的，實際上物理學界並沒有實證解釋。愛因斯坦對引力進行了宏觀本質的詮釋，即引力是時空的幾何。但可能大眾對這個解釋不大滿意。這裡我來說下自己的理解。

我們可以從這麼兩個角度來理解引力產生的機制：

不能簡單解釋說引力是質量產生的，這只是表象而不是本質。

實際上愛因斯坦提出的等效原理裡面就暗含否定了上面這種“膚淺”的解釋，即被動萬有引力質量與慣性質量等效（但為什麼等效到現在仍然是個謎），也就是說即便質量不產生引力或沒有引力作用，那麼通過觀察慣性運動，也還是可以確定質量的。所以在等效原理的本質沒有得到解釋的前提下，無法完全證明質量與引力之間的必然關係。[頭條·小宇堂-未經許可嚴禁轉載]

上圖：強等效原理（左），即引力效應與加速運動等效；弱等效原理（右），即自由落體與無引力等效。強等效原理暗示（但非證明）引力與加速運動的關係，同時也更進一步凸顯了質量與引力根源的迷局。

考慮引力是時空的幾何，引力可能是因時空密度梯度造成的

要理解時空密度並不太容易，可以這樣來引導思考：

1. 運動的空間是時空

2. 空間以不同速度運動，在單位時間內通過的空間量的不同，造成了空間密度的變化；
   

3. 空間以不同加速度運動，相當於在單位時間內通過的時空的量不同，造成了時空密度的變化；
   

4. 加速運動的時空，則相當於時空密度變化的速度增長，這個增大的幅度或許可以叫做時空密度的梯度。

有質量物體周圍的時空就是一個時空密度的梯度場，也就是“引力場”。

上圖：一個靜態的示意圖大概是這樣的，但可以認為空間隨著時間的流逝還在不斷地向質心加速運動（不得不說，空間匯聚到一點並不會讓空間變少了，這個不是日常物質損耗的概念）。

所以引力場所佔據的空間應該被視為一個空間不斷向質心匯聚的時空，也就是說空間在向質量中心不斷地非線性地加速塌陷，一個有質量的物體周圍的空間向內加速蹋縮將其他物體向自己的質心處運送，形成了吸引的現象。質量越大，這種加速度就越大，這個空間的加速度即可被視為是引力加速度。最典型的例子是黑洞（見下圖）：

上圖：一個黑洞周圍空間不斷向黑洞的奇點加速匯聚。

總結

時空的密度=加速運動的空間，這個解釋可能能夠同時解釋愛因斯坦的強等效原理和引力的產生機制。強等效原理指出有質量物體在引力場中的運動與該物體作加速運動的效果無論用多精確的儀器檢測都看不出差別。個人認為這兩者的共同點在於都可以視為是空間加速造成。這可以算是一個比較合理的解釋。

小宇堂

我們從小就聽過牛頓被蘋果樹上掉下的蘋果砸，然後腦袋好像開了光一樣，一下就想明白了萬有引定律了。這個故事或多或少是有演繹的成分，真實性堪憂，最早也僅僅載於沒見過牛頓的伏爾泰的書中，他也是打聽來的。 而如今萬有引定律幾乎是所有受到過教育的人都知道的一個物理學理論。但是如果我們仔細思考一下，萬有引力真的存在嗎？

相信大多數人都會堅信引力是存在的，並且可以提出一些相關的證據，就比如蘋果會掉地上。但有趣的是，愛因斯坦曾經提出過著名的廣義相對論，他認為引力並不存在，實際上那是時空的彎曲。 那問題就來了，同樣都是物理學的大神，如果要給物理學家排個序，這兩位絕對是佔據前二的。大神的觀點不同，那到底應該聽誰的？

實際上，我們可以說兩個人都對了，或者說兩個人都錯了。兩個人的理論都是在解釋“蘋果掉地上”這個現象，在解釋的過程中，就會用到“萬有引力”，“時空彎曲”這樣的詞彙，這其實是兩位科學家取的名字。因此，現象是永遠存在的，但是會因為不同的理論，而有不同的命名方式。那問題來了，關於“蘋果掉落到地面上”的現象，不同的人又有哪些不同的解釋呢？

今天，我們就來挨個說說。

最早的引力理論並非是來自於牛頓，而是亞里士多德。其實在2000多年前的古希臘，古希臘的先哲們就開始探討這個問題了。最終，亞里士多德提出，萬物是由水、火、土、氣、以太構成的。其中，月球之上的宇宙是由以太構成的，月球一下的則是有水、火、土、氣構成，水和土比較重，因此有往地面運動的傾向，火和氣比較輕，因此都是往上飄的。 亞里士多德這套理論和地心說巧妙結合在了一起，在整個西方文化圈統治了上千年。直到牛頓的出現，這個局面才被打破。牛頓在研究這個現象時，其實已經知道了許多基本知識，比如向心力和圓周運動的而關係，甚至還有了微積分的基本思想。基於這些，牛頓提出了萬有引力定律，他認為物體之間有彼此吸引的力，這個“力”被稱為

而牛頓的這一套其實是建構在一個基礎之上的，這個基礎就是絕對時空觀。那什麼是絕對時空觀呢？

牛頓認為，時間和空間是剛性的，對於任何人來說都是相同的，一秒就是一秒，一米就是一米，和物體的運動狀態無關。因此，他還認為萬有引力是一種超距作用，說白了就是瞬間完成傳遞的一種作用力。

但如果你要問牛頓，那萬有引力是如何產生的？客觀地說，牛頓也說不出一個令人滿意的答案。

雖然牛頓沒有給出一個令人滿意的答案。但是到了上世紀，愛因斯坦先是在1905年提出了狹義相對論，在狹義相對論中，他統一了時間和空間，他認為這兩者是密不可分的，應該合起來看，並稱為時空。而我們所生活的就是四維時空，是一維的時間和三維的空間。

隨後，愛因斯坦試圖對相對論進行推廣。到了1915年，愛因斯坦推導出了廣義相對論。狹義相對論的討論其實是在慣性參考系下的，也就是平直的時空，而廣義相對論這是推廣到了任意的參考下，也就是說，可以是彎曲的時空。

愛因斯坦通過等效原理，推導得到了，引力和加速度所產生的慣性力是等效的，這也被稱為弱等效原理，其實還有一個強等效原理，由於篇幅關係，就不贅述了。

因此，愛因斯坦就得到引力的本質其實是時空的彎曲。如果我們從二維的視角來看，月球繞著地球轉，牛頓的解釋是兩者之間的引力作用。而在廣義相對論當中這是因為地球壓彎了周圍的時空，而月球在沿著時空的測地線在運動，這裡的測地線類似於二維平面中的直線。

總結

根據近100年來的觀測和實驗，我們知道，廣義相對論要遠比牛頓的萬有引力定律更具有普適性。因此，目前關於引力現象的主流理論是廣義相對論，也就是說，引力現象是由時空彎曲造成的。但由於在宏觀低速，引力場較弱的情況下，牛頓的理論是廣義相對論的近似解。因此，我們如今還在使用。除了萬有引力定律，廣義相對論，其實還有引力子理論，只不這個理論的誤差很大，並非是主流的科學理論。

薛定諤的科學

到了近代，開掛者愛因斯坦提出了廣義相對論，第一次解釋了引力的形成原因，不過在廣義相對論中，引力並不是一種力，他是這麼說的，引力是由於有質量的物體彎曲周圍的空間使得物體之間有加速靠近運動的趨勢。

我個人比較同意愛因斯坦的這種說法，當然，很多大神級別的科學家也支持這種理論，尤其是去年，隨著引力波實實在在的被觀測到，打了很多反對相對論人的臉。

引力，來源於物體對周圍空間的完全，就如同一張彈簧床上放了一個鐵球，鐵球會壓彎彈簧床的一部分，這個時候，在被壓彎的這個區域放一個球，肯定會滾向之前的鐵球，這就是引力的形成，同時，我們也可以很容易的解釋，為什麼密度越大，質量越大，引力越強的原因。

在宇宙中，物體彎曲的空間遠遠比彈簧床來得更厲害，比如太陽的引力範圍可以達到一光年。

宇宙中，黑洞的密度是最大的，所以它彎曲的空間也最厲害，引力也就最大，影響的範圍也就越廣，比如銀河系中央黑洞，其控制的範圍可能達到百萬光年。

現在還有少部分科學家認為引力來源於引力子，但是這個僅僅是猜想，還沒有任何實質性的證明。另外，還有其它一些關於引力的說法，但是在廣義相對論越來越成熟的情況下，其它說法估計很難有建樹。

宋芳588

引力，四大基本力之一，也是唯一一個和其它三種基本力無法統一的力。

引力的完整研究最早始於牛頓。據說牛頓式因為坐在蘋果樹下思考，被一個蘋果砸到頭，於是乎靈光一閃，想到了萬有引力這個概念。之後，僅僅圍繞這個思路，牛頓經過大量的數據測量和天文學觀察，發現了萬有引力這個創世紀的定律。在牛頓的時代，大家並不知道引力是如何來的，只知道引力的公式如下：

F=GM1*M2/R^2

即物體的引力，和物體的質量以及物體的距離的平方的倒數呈正比。牛頓時代，能夠得到萬有引力已經十分不易，我們也不必對其嚴苛要求，非要找出引力因何而來。直到愛因斯坦橫空出世，以迅雷不及掩耳之勢相繼提出狹義相對論和廣義相對論，人們才真正意義上破解引力來源之謎：

即引力是空間的幾何彎曲而產生，本身可以說並非是一種“力”，而是一種空間扭曲的幾何效應而已。就像是一個處於海綿上的小球，可以把海綿壓的凹陷下去。而小球周圍由於海綿凹陷，再放置其它東西，就會有落向小球的傾向。這就是萬有引力的一個簡單解釋，當然，更為深刻和複雜的解釋，我們就的看廣義相對論的場方程了。

由於引力是空間的幾何效應產生，所以廣義相對論還預言了一種特殊的空間波，即引力波。這種引力波是空間的聯繫壓縮伸展產生的一種波動，十分神奇。在牛頓時代，人們根本無法想象空間竟然可以發生擾動，這簡直是顛覆認知的。

不過，宇宙就是這麼神奇，我們人類就如螻蟻一般，在一個彈丸之地生存，天天為了房子車子而奔波著。

科學探秘頻道

如同印度教對世界的描述，烏龜馱著平的地球，烏龜被更大的烏龜馱著，而這個大烏龜又被更大的烏龜馱著，永無止境。

科學理論是對世界更簡的描述，人類不是創造者，而是發現者。一個理論是更基本理論構成的，但沒有最基本的理論。

‘為什麼？’及其它意思相近的話在邏輯上看是可以用於一切確定的存在上的，發現的所有東西都可以被問為什麼是這樣的。

在牛頓時代，引力理論還未尋找到更基礎的原因，它就是存在的東西。廣義相對論發表後，大家知道了引力的產生是物質對空間的扭曲的結果。後來隨著對量子物理學不斷髮展，提出了引力量子的假設且被證實（量子物理學為完善，各種量子學說都相互影響，所以還不能說了解其全部機理）。但就算如此，仍能問‘物質為什麼能扭曲空間？’等問題，這隻能說是它就是存在，而不是最終原因。

新的理論不僅僅是對舊有理論新的描述，會補充或修改，對我們改造世界的能力有了擴展，不然就是沒用的，沒有意義的。

一學思一

這個問題我已回答很多遍了，無奈何沒有識寶之人。趁此機會就再簡單說幾句吧。天體引力，其實質就是一個循環的推力與反推力。怎麼說呢？天體外殼受到重力作用，產生向內核方向的下沉運動。如此一來，外殼與內核就發生了推撞擠壓。有了推撞擠壓，結果有二。其一，界面產生高溫（岩漿電離層）；其二，產生反彈震動。有了反彈震動，必定激勵空間磁粒（以太空間）產生震動，形成向外層空間傳播的震動波（同聲波原理，外向傳播的震動波即斥力）。幾乎所有具有重力場結構的天體，都具有磁場，這說明磁場不是用來耍的，絕對有著非常重要的用處（即對外排阻，對內封鎖的作用。參考核聚變的托克馬克）。原來，外向傳播的斥力波，受到磁場這堵牆的封鎖排阻，反彈為向內向下的所謂的“引力波”。而天體外殼再次受到反彈回歸的“引力波”，則再次產生重量（向內核方向運動），與內核再次發生推撞擠壓，產生新的震動。如此這般，週而復始，無止無休。好了，最後告訴你兩個統管宇宙自然的絕對的力學原則，即接觸（間接接觸）產生力原則和逆向運動的推力（反推力）原則。宇宙自然的一切，都逃不開這兩大原則。

尋找夥伴造飛碟

引力究竟是什麼？其實現在在科學界並沒有一個真正可以站得住腳的定論。

引力和電磁力、強力、弱力，四種並稱為宇宙中的四大基本力，這一說法曾持續過很長的一段時間，但近些年來，隨著科學技術的飛速發展，物理界不斷有新的理論和假設提出來，而一直無法界定的引力， 也有了新的假說。

一種新的假說，是認為引力是物體在吸收暗能量的過程中，由於暗能量的流動致使引力現象的產生，物體在吸收暗能量之後，引力的作用下帶動了更多物質的聚合，當物質質量足夠大時，其中心就會開始發生聚變，從而誕生了恆星。

引力的形成機制究竟是怎樣的，我們尚不能確定一個定論，即使在不久的將來我們定義了它，但在更往後的日子裡，說不定也只是一個錯誤的理論，因為科學中的懷疑精神，才是使科學長久發展的動力。

深空電報

引力是自然界四大基本作用力之一，除此之外還有強力、弱力、電磁力，但是引力從本質上討論與其他三種“格格不入”，其他三種基本作用力都可以用量子力學來從本質上解釋，力的作用過程可以看作是基本粒子的交換過程。

例如：電磁力的媒介子是光子；強力主要是束縛原子核的作用力，不讓質子、中子、夸克等跑出來，強力的媒介子就是膠子（規範粒子）；弱力簡單的理解就是粒子的衰變，比較典型的就是β衰變，由於自由中子不穩定，它們的壽命大約為15分鐘。中子衰變時會釋放一個電子和一個反中微子最後變成質子，弱力的媒介子是玻色子。

目前來看時空彎曲是引力最好的本質解釋，時空像一張有彈力的薄膜有質量的物體放上去自然會讓時空發生彎曲。對於四大基本作用力不能統一解釋也是相對論和量子力學的矛盾點之一。 萬有引力雖然最早由牛頓發現，但是牛頓並沒有從本質上解釋萬有引力，而廣義相對論對於引力的解釋重新修訂了萬有引力公式，讓我們對於引力的描述越來越準確。

關鍵字: 科學界 引力 觀點