万有引力的本质到底是什么？

　　其实关于“引力”的相关理论还是蛮多的，其中我们常用的是牛顿的万有引力定律，而对于“引力本质”的解释，目前来看，主流理论是爱因斯坦的广义相对论。

　　不过，对于引力的探讨其实从科学的发源地古希腊时代就开始了，当时的大学者亚里士多德认为，重的东西就会落到地面上的趋势，而轻的东西就有往天空中飘的趋势。具体来说，当时的人认为万物是由水火土气构成的，其实水和土是有往地面的下落的趋势，而火和气是有往天上飘的趋势。而月亮下面有一套这样的规则，月亮往上的天空是由不同的规则，并且是由一种叫做“以太”的东西构成。这就是古希腊时代对于引力现象的一种解释。

　　不过，到了牛顿时代，牛顿可不这么看，如果非要用一句话概括牛顿干了啥，那就是，他统一了天上和地下的物理学。他认为物质之间都有相互吸引的趋势，只是引力比较小。我举个例子，如果你拿磁铁吸引曲别针，一下子就吸起来，这说明什么？

　　一块磁铁对于曲别针的吸引力就比地球对于曲别针的引力要大。所以，引力只有在大质量的情况下，才会明显感觉到。并且，牛顿给出了和引力有关的表达，他认为引力和质量成正比，与距离的平方成反比。

　　如果你注意看公式离得距离的平方，其实能够大概意识到，引力是和空间有关的。而其实牛顿也假设了空间应该有的样子，大概的意思是说，空间和时间是相互独立的，并且是刚性的。说白了，就是你的一厘米，和我的一厘米是一样的，无论你是不是在运动，我是不是在运动，也和参考对象没有关系。同理，你的一秒钟和我的一秒钟也是一样的。

　　那如果你要问牛顿，那引力到底是啥？他可能会回答，引力是一种超距作用，意思是，引力是实时的，如果太阳消失了，地球就立马从轨道上沿着切线方向飞出去。如果你再继续追问他，为什么是这样？他肯定会很无奈地说，这个问题要留给后人了。

　　事实上，也确实是后人，在牛顿之后150年左右，爱因斯坦提出了相对论，解释了引力的本质，这也是目前主流的看法。同样如果非要用一句话概括爱因斯坦到底做了啥，我认为可以这么概括，爱因斯坦统一了“时间”和“空间”，认为他们不是相互独立的物理量，而应该合起来考虑，也就是所谓的“时空”。（当然，他还统一了物质和能量，也就是著名的质能方程。）

　　在爱因斯坦的体系中，时间和空间选取的参考系不同，是有可能不同的，也就是说时空是可以弯曲的，这和牛顿认为的时空是平直的是相互矛盾的。其次，他还提出光速是时空的特殊属性。

　　紧接着，通过这个逻辑，爱因斯坦解释了引力，他认为引力是由于时空的弯曲所导致的。不过，其实爱因斯坦是在三维时空坐标系中完成的理论建构，这里涉及到黎曼几何，我们不过多阐述。

　　我们接下来拿二维时空来解释，就拿地球绕着太阳转来说，太阳的质量会压弯周围的时空，就好比有个柔软的床垫，你拿一个柚子放上面，那床垫就会向下凹陷，而地球呢？其实就好比柚子周围的一颗小弹珠（实际上会比这个弹珠小得多的多），它因为有个初速度，所以会绕着周围完全的床垫做圆周运动，而这个床垫就是时空。地球其实只是在沿着时空的测地线运动而已。

　　这也就是现在对于引力本质的主流解释。除了爱因斯坦的广义相对论，其实还有其他关于引力的解释。常常被人提起的其实是“引力子”，具体来说是这样的，在宇宙中，目前我们发现了四种基本作用力，分别是引力、电磁力、强相互作用力，弱相互作用力。

　　在上世纪50年代到70年代，一群科学家，诸如杨振宁和米尔斯提出的杨米尔斯理论，希格斯等人提出的希格斯机制，盖尔曼等人提出的夸克模型，温伯格等人提出的弱电统一理论，最终把电磁力，强相互作用力，弱相互作用力通过粒子物理标准模型统一了起来。

　　但唯独“引力”一直无法纳入到模型当中，科学家当然也想把引力也纳入到当中去。就提出了“引力子”的概念。但是科学理论到底靠不靠谱，不是凭借脑洞的，拼的其实是实验，牛顿的万有引力定律之所以败给爱因斯坦的广义相对论，就在于实验误差更大，而引力子的理论，在小尺度上误差还算可以接受，到了大尺度，就大到非常离谱，这是一个很重要的原因。其次，我们通过实验一直都未能找到引力子。因此，引力子目前还不能成为一个合格的解释引力的理论。

　　最后，我们来总结一下，关于引力的理论，其实有很多，比如：牛顿的万有引力定律，爱因斯坦的广义相对论，以及“引力子”理论。不过，按照目前的实验和观测结果来看，爱因斯坦的广义相对论是主流理论，这个理论认为引力的本质是时空的弯曲。

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