牛頓提出了萬有引力，但引力的本質到底是什么？

即使你從來沒學過物理，也一定聽說過這四個字：萬有引力。在300多年前，牛頓就提出了萬有引力定律，描述萬物之間的相互作用，讓我們知道了宇宙萬物之間都存在引力作用。

但如果你僅僅知道萬物之間存在引力，顯然是對引力作用很膚淺的認知。如果你了解了牛頓是如何提出萬有引力定律，然后愛因斯坦如何詮釋引力的本質，你就會對引力有更深刻的認知。

相信很多人都聽說過這句話：我看得比別人更遠，是因為我站在巨人的肩上。沒錯，這句話就是牛頓說的，這句話其實也表明了一點：在牛頓之前，前輩們已經在深入探索宇宙萬物的運動規律了，并且取得了不俗成果，而牛頓在前人的基礎上提出萬有引力，也可以看作“水到渠成”的結果。

讓我們先從地心說開始。長期以來，古人都認為地球是宇宙的中心，其實這種觀點很正常，畢竟人們每天都會看到日月星辰圍繞著地球運行。

不過哥白尼提出的“日心說”讓“地心說”的支持者有極大的危機感。哥白尼認為，如果所有天體都圍繞地球，天體的運動軌跡太復雜了。而如果天體都圍繞著太陽運行，那么運動軌跡就簡單多了。

于是，秉承著“如無必要勿增實體”的奧卡姆剃刀原理，哥白尼提出了日心說。結果大家都知道了，哥白尼被活活燒死。

但是，教會的殘忍絲毫沒有阻礙人們追求真理的信心，作為哥白尼的繼承者，布魯諾甚至提出了更激進的思想，認為宇宙是無限大的，而太陽只是無限恒星中的普通一顆而已。這種思想對于羅馬教會來講簡直是“混賬言論”，最終布魯諾同他的前輩一樣，被教會燒死。

之后一位占星師第谷的學生開普勒登場了，他繼承了第谷的研究成果，在此基礎上提出了著名的開普勒三大定律。

第一定律：太陽系所有行星的運行軌道都是橢圓形，而太陽就處在橢圓的一個焦點上。

第二定律：行星圍繞太陽運行的速度并不固定，距離太陽近時速度就更快，不過單位時間里行星掃過太陽的面積是相等的。

第三定律：行星公轉周期的平方與軌道半長軸的立方成正比。

開普勒三大定律為之后牛頓提出萬有引力定律，以及牛頓運動第二定律，第三定律提供了堅實的基礎！

當然，牛頓所說的“巨人”不僅僅有開普勒，還有伽利略。

伽利略對周圍事物的運動有著敏銳的洞察力，他察覺到了萬物一個非常重要的運動規律。如果一個物體沒有受到任何外力作用，那么該物體會永遠保持最初的狀態，要么永遠靜止，要么永遠做勻速直線運動。

這其實就是慣性定律，只不過伽利略沒有明確提出了。

接下來才是牛頓登場的時候，在開普勒三大定律以及伽利略的“慣性思想”，牛頓終于提出了著名的萬有引力定律。

牛頓思考的問題其實一點也不復雜，普通人都能想到這樣的問題，只不過人們太習以為常了，早就被每天的所見束縛住了思維。牛頓思考的問題就是：為什么地球的運動不是勻速直線運動？

當時的人們已經知道地球圍繞太陽做橢圓運動，并不是勻速直線運動。但是在太空運動的地球看起來沒有受到任何外力作用啊，也就是說，地球本應該做勻速直線運動，但現實情況并不是這樣的，這說明地球肯定受到了某個外力作用。

這個外力作用到底來自哪里呢？是來自太陽嗎？

而蘋果落地的故事給了牛頓很大的啟發，觸發了他的靈感，大膽提出了外力作用來自太陽，萬有引力定律呼之欲出。

牛頓認為，地球就像落地的蘋果那樣，也就是說，地球本應該也會落向太陽的，不用的是地球誕生之日起就有一個很大的初速度，這個初速度保證地球一直朝著太陽墜落，但并不會真的墜落到太陽上。

牛頓結合開普勒定律，提出了萬有引力定律公式。

但是人們對于引力的認知，才剛剛開始。萬有引力看上去確實很美，很簡潔，但有一個更基本的問題擺在牛頓面前：引力到底是如何產生的？

牛頓當然也知道如果不能解釋這個問題，萬有引力就有致命的缺陷。但是這個問題對于牛頓來講太深奧了，沒有人否定牛頓的偉大，但再偉大的人也無法突破時代的局限性。因此牛頓給出的答案就是：不知道，或者說“只有上帝才知道”。

牛頓本人當然不甘心，但這也沒有辦法。我們也不能強求一個人能思考出幾百年以后的理論。

但正是這個問題，為廣義相對論的創建埋下了伏筆。接下來就是老愛，也就是愛因斯坦同志登場了。

在愛因斯坦登場之前，還有必要簡單介紹一下牛頓對引力的深入思考。雖然不知道引力到底是如何產生的，但牛頓也深入思考過兩個物體之間的引力作用，思考過引力是如何傳遞的。

比如說，日常生活中，你要搬動任何東西，首先要接觸到這個東西，比如說搬一張桌子，當然要接觸這張桌子，才能對桌子施加力，你不可能“隔空取物”。也就是說，力的傳遞是需要介質的，搬桌子時，手就是介質。而你吹蠟燭時，空氣就是介質。水的振動能影響到水面的物體，水就是介質。

也就是說，任何力的傳遞都需要介質，那么牛頓自然也認為引力的傳遞同樣需要介質。

但是牛頓發現，浩瀚宇宙中兩個天體如此遙遠，兩者之間的引力傳遞是靠什么介質呢？思來想去，最終牛頓還是借助了古人的思想，提出“以太”就是引力傳遞的介質，以太充滿了整個宇宙，但是看不見摸不著。

而正是這個所謂的“以太”概念，在19世紀末20世紀初，幾乎把整個物理學界攪得天翻地覆。

長話短說，在尋找“以太”證據的過程中，物理學家們發現以太根本就不存在。而既然以太不存在，就意味著引力就成了“超距作用”，也就是說，引力的傳遞是瞬間完成的，不需要任何時間，這樣的結論恐怕牛頓本人也不愿意接受吧。

直到愛因斯坦提出偉大的廣義相對論，用時空彎曲來詮釋引力的本質，才徹底解決了引力的傳遞和介質問題。

按照時空彎曲理論，壓根就不存在什么引力和以太的概念，所謂的引力只是表象，時空彎曲才是本質。有質量的任何物體都會導致時空彎曲，但只有大質量天體對時空的彎曲才更明顯，而物體在彎曲的時空中運動，自然就會沿著彎曲的時空做“測地線”運動，體現出來的就是引力。

對于時空彎曲，很多人會有誤解，其實這種誤解多半都是網絡上的示意圖造成的。網絡上的示意圖多半是這樣描述時空彎曲的，就像彈簧床那樣，把一個重物放在彈簧床上，就會發生彎曲，向下的彎曲。

于是很多人就會認為：看到了吧，彈簧床之所以彎曲，就是因為引力的存在。如果在太空中，彈簧床感受不到重物的引力，就不會彎曲。言外之外，很多人會認為是引力導致了時空彎曲，而不是時空彎曲導致了引力。

其實這是對時空彎曲的誤解，網絡上的示意圖其實并不嚴謹，只是為了更通俗地讓大家理解時空彎曲。實際上時空彎曲不可能是朝下的，因為太空中根本就不存在“上下”的概念，真正彎曲的方向是朝著物體的質心，也就是說，時空彎曲是四面八方同時彎曲的。

至于有質量的物體為什么會造成時空彎曲，我們并不清楚，愛因斯坦也不知道，只知道時空彎曲確實存在，這個問題只能等待后人的解答了，目前也只能像牛頓對于引力本質的描述那樣：只有上帝知道！