我們為什么不會從地球上掉下去

墨 菲

因為地球有地心引力,它是不會讓任何東西掉下去的,它只會把這些東西牢牢吸引在它的表面。地球上的所有東西都不例外,包括天空、海洋,以及人類。

沒錯,你再說一遍?

這樣,咱們還是從頭開始說吧。牛頓曾經解釋過地球引力的作用原理,比如當你拋出一件東西時,它會怎樣落地,又為什么會落地,以及我們怎樣才能控制它落地的速度等等。我說得對吧?

差不多吧。

好。他還告訴我們,引力不僅可以吸引物體掉落到地面上,還會造成物體之間彼此相互吸引。物體的體積越大,這種吸引力就越強。而地球是我們生活的這個世界上最大的物體,所以地球上的所有東西就都被它的超強引力吸引住啦!

哦,我明白了。可是磁鐵有引力是因為它們有磁性,那為什么體積大的物體也有引力呢?

牛頓的引力理論非常巧妙,一直以來我們利用這個原理解決了很多問題,從行星運轉到人類登月。可遺憾的是,他始終沒有說清楚引力到底是什么東西。

這種力量從何而來,為什么會存在?連牛頓自己也沒有弄明白。

所以,在200年后,艾伯特·愛因斯坦勇敢地提出了一套創新的理論,大致包括:

太空并不“空”,也不是一個平面。它更像是一塊布滿凸起和凹坑的布。

這些凸起和凹坑是太空中的物體(比如恒星和行星)在這塊布上產生的扭曲、變形。

引力就是由這個結構中滾動進凹坑(或活動在凸起周圍)的物體產生的。

呃……我沒聽明白

這么說吧,我們可以把太空想象成一大塊柔軟的橡膠薄片,把太陽想象成一個籃球。“撲通!”籃球被扔到了橡膠中央,那么在它砸下去的地方將會發生變形,在籃球周圍就會形成一個凹陷的大坑,對吧?這時,我們再往橡膠上扔一些鵝卵石或網球,你就會發現:有的鵝卵石和網球會直直地向前滾去,而有的則由于離籃球比較近,所以會在籃球周圍旋轉,甚至繞出一道弧線,最后再掉進大坑里面。還有的鵝卵石甚至會圍著籃球轉上整整一圈。

所以……

所以行星才會圍繞太陽運轉啊。不只是行星,還包括小行星和彗星。也正是因為這樣,衛星才會繞著行星運轉,人造衛星和宇宙飛船才會繞著地球運轉。

一般說來,體積較大的物體都會在太空中砸出凹坑,其他體積較小的物體就可以繞著它運轉,或是直接與它發生碰撞。如果體積大的物體的速度和動量達到一定程度,體積小的物體就會永遠繞著它轉下去。而如果大物體的速度不夠快,體積小的物體就會掉進坑里,最終停留在大物體的旁邊。

所以說,行星、彗星和小行星都是在繞著一個由太陽形成的引力坑運轉的。月亮則是在繞著地球形成的引力坑運轉。發射火箭和人造衛星時,人們會把它們投放到引力坑邊緣,再讓它們繞著這個坑轉圈,直到人們需要它返回為止。

現在再回頭來看看我們的地球:天空、大海、沙漠、冰川、樹、動物和人其實都是待在地球形成的坑里,被引力牢牢地吸引在地球表面的。所以我們都不會掉下去。

(吳順國摘自《打破沙鍋問到底:科學博物館現場提問集》

北京科學技術出版社)