從萬有引力到廣義相對論，什麼才是引力的真面目？

恆星系、星系、星系團，宇宙間大大小小的系統都處於一種極度穩定的狀態下有序運行，而這種極度有序的運行狀態源於宇宙間存在的一種基本力，引力。

有趣的是，這種能夠主導宇宙系統運行的力竟然是因為一個蘋果而被人類所發現的。從那個蘋果砸中牛頓的一刻開始，牛頓忽然意識到是重力在導致蘋果下墜，而且不僅是大地，任何一個有質量的物體都具有引力，所以任何兩個物體都會相互吸引，這就是萬有引力。以牛頓的理論作為基礎，經過了上百年的研究和測量，人類最終找到了萬有引力常數G，於是我們擁有了萬有引力公式。

萬有引力公式為F=(Gxm1xm2)/r2，在這個公式里，m為物體的質量，而r則為物體間的距離。萬有引力公式很直觀的告訴了我們一個事實，物體間的引力與兩個物體的質量和距離是緊密相關的。

然而，萬有引力理論存在著一個問題，它給了我們一個計算引力的公式，並能夠幫助我們在現實中解決實際問題，可卻沒能弄清引力的本質到底是什麼，引力到底是從何而來的？因為不清楚引力的本質，所以牛頓的萬有引力公式其實是存在問題的。起初，人們使用萬有引力公式去計算地月以及地日之間的引力關係，都得到了準確的結果。可當遭遇更為複雜的問題時，萬有引力公式則給人們帶來了困惑。

隨著天文學的發展，人類能夠觀測到更為遙遠的星空，當人們企圖用萬有引力公式去計算位於超大質量天體附近的星體運行軌道時，發現得出的結果與實際觀測結果相距太遠。

幸運的是此時我們已經有了一個更為接近真理的理論，廣義相對論。廣義相對論是由愛因斯坦所提出的，以廣義相對論的觀點來看，引力更像是一種幾何效應，而非一種力，引力可以被看作是一種時空的曲率。廣義相對論認為，有引力的物體都擁有能量，而能量會導致時空發生彎曲，所謂的時空彎曲又可以分為時間彎曲和空間彎曲。

時間彎曲是指有質量的物體隨著運動速度的提升會產生慣性質量，進而導致引力的增加以及能量的放大，而能量會導致時間發生彎曲，所以運動速度越快的物體，其時間就越慢。

你可以利用一個高速運動的放射性衰變時鐘來證實時間的彎曲，這就是物理學上著名的鐘慢效應。而空間的彎曲則是大質量星體周圍的空間因為強大的引力而出現彎曲，從而會導致經過這一空間的光線出現方向性的改變，如遙遠恆星的光芒在經過太陽附近時會改變方向，使得我們看到的恆星位置與其本來的位置出現極大的偏差，這就是天文觀測中經常見到的引力透鏡效應。

廣義相對論描述了引力的本質，兩個物體間的相互吸引力是由於兩個物體所產生的時空彎曲效應所引起的。

萬有引力公式無法計算出的星體運動軌跡，通過愛因斯坦的重力場方程都可以得到精準的答案。

其實，廣義相對論並不是對萬有引力的顛覆，而應該稱其為一種發展。

萬有引力認為引力源於質量，廣義相對論也是如此，只不過又在其中加入了能量與時空曲率，於是時間的概念被加入了進來。根據萬有引力，引力的作用是瞬間發生的，而廣義相對論推導出引力場具有速度，其速度與光速相等，也就是說引力若想發揮作用，是需要時間的。比如光從地球到月球需要1.28秒，萬有引力理論認為如果地球消失，失去引力牽扯的月球會瞬間脫軌，而廣義相對論認為，月球會正常運行1.28秒之後，才會脫離軌道。

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