牛顿发明的万有引力是什么

出品：科普

一大早被引力波探测的新闻刷屏，许多人可能还在疑惑引力怎么会有波。今天科普带你一起了解，引力究竟是怎么回事！

一、牛顿的描述：

牛顿认为，月球围绕地球运转的奥秘在于它们之间的万有引力。这种引力就像无形的绳子或弹簧，一头连接着月亮，另一头连接着地球。可以想象成投掷链球的场景，地球像链球运动员一样旋转，用铁链（万有引力）拉住月球，带动它一同转动。这种万有引力虽然看不见摸不着，但却像一条条铁链一样牢牢地拴住世间万物。

二、爱因斯坦的见解：

我们通过观测发现，遥远的星光在太阳附近会发生弯曲。这与牛顿时代科学家所认为的光线直线传播的理论相矛盾。为了解决这一矛盾，爱因斯坦提出了广义相对论。他假设太阳周围的空间是弯曲的，这样光线通过时就会沿着弯曲的路径传播。

每个有质量的物体周围都会形成时空的“凹陷”，就像铁球放在橡胶膜上产生的凹陷一样。这时，周围的物体就会被吸引向这个凹陷。太阳的巨大质量在其周围产生了强大的空间弯曲，行星在这样的“弯曲”空间中运动，看起来就像是绕着太阳转圈一样。你可以想象一个在漏斗侧壁上滚动的小球，只要它的速度控制得当，就不会掉进漏斗里。同样，地球等行星也以特定的速度绕太阳旋转，避免被太阳的“引力漏斗”吸入。

一颗普通的恒星——太阳，就能将时空弯曲到这种程度。更不用说体积较小但质量更大的了。它在时空产生的弯曲犹如用针戳破橡皮膜造成的凹陷一样强烈。这时，牛顿的万有引力定律已经不足以描述这种现象。

虽然这种描述听起来像是科幻故事，但却是真实的物理现象。地球沿着椭圆轨道绕太阳运行，就像一艘船在曲面上航行。牛顿通过假设太阳和地球之间存在引力来解释这一椭圆轨道。正是这股引力使地球得以保持在它的轨道上。

我们也可以从空间几何形态来思考这个问题。我们不是直接观察空间本身——因为空间是看不见的——而是通过观察物体在其中的运动方式来推断空间的几何形态。如果空间是“平坦的”，物体就会沿直线运动；如果空间是“弯曲的”，物体就会沿着弯曲的路径运动。

一个具有确定质量和速度的物体，在远离其他物体的地方运动时，其路径可以视为一条直线。但当它接近另一个有质量的物体时，路径就会变得越来越弯曲。显然是质量导致了空间的弯曲。质量越大，离质量越近，空间的弯曲就越显著。万有引力适用于描述空间弯曲程度较轻的情况，而广义相对论则适用于任何程度的空间弯曲。

【名词解释：在相对论中，“时空”是一个不可分割的整体，就像物体的长、宽、高一样。爱因斯坦认为，时间是现实世界中的第四个维度，“空间～时间”构成了一个连续的体系。描述一个物体的瞬间状态是没有意义的，必须同时描述该物体在时间中的变化】。