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目前科学界的主流观点认为，引力的本质是时空弯曲，这一观点来自爱因斯坦的广义相对论，并且经过了非常多的天文观测证实，还在理论上起到了很好的预测作用。

在人类对引力的认识过程中，主要出现了三大理论。下面分别介绍一下。

牛顿经典引力理论

据传，因为一个苹果掉下来砸到牛顿的脑袋，牛顿因此悟出了万有引力定律。世间一切物质都存在相互吸引的作用力，这就是万有引力。万有引力的大小，除了与两个物体的质量有关，还与两个物体之间的距离有关。这是经典力学中关于引力的描述。

在牛顿的理论中，他认为时空是平直的，并且不管距离有多远，引力的作用都是瞬间完成的。现代物理学研究表明，牛顿的引力理论是广义相对论的一种局域近似，它只适用于弱引力场环境。

牛顿的引力理论对于预测天体运动已经很精确了，比如，天文学家利用万有引力定律预言了海王星的存在。不过在解决某些问题时，却遇到了困难，比如水星近日点进动问题。

爱因斯坦的引力理论

1915年，爱因斯坦在狭义相对论的基础上正式完成广义相对论，将引力解释成时空弯曲，认为时空与物质的关系十分密切。而在牛顿的理论中，时空与物质无关。因此，广义相对论认为引力并不真实存在，只是一种时空弯曲效应。

该理论将时空几何化，存在于三维空间中的物体能够使空间乃至时间发生弯曲，这就是时空弯曲。如下图所示：

有质量的物体能使时空弯曲，质量越大，时空弯曲的越厉害。并且单位空间中包含的质量越多，该区域的时空曲率也就越大。引力相互作用的传递速度与光速相当。广义相对论中最重要的方程便是引力场方程，它描述了物质与时空的关系。

广义相对论不仅解决了水星近日点进动（物体在强引力场中运动）的问题，还得到了很多实验支持，比如光线在引力场中的弯曲，光谱线的引力红移等。此外，广义相对论的很多天文预测也已经被证实，比如黑洞，物质在时空中运动时会激起涟漪形成引力波，引力对光线的弯曲会形成引力透镜等。广义相对论的诞生对现代天文学的发展起到了很大的作用。

上图为人类拍摄的第1张黑洞照片

量子引力理论

量子力学和相对论是现代物理学的两大支柱。量子力学致力于研究微观世界中物质的运动规律，其研究结果得到了实验的精确支持。量子力学试图将引力量子化，但却并没有获得成功。

世界是物质的，物理学家认为自然界中存在4种基本作用力：电磁力、强力、弱力、引力。量子力学与狭义相对论、经典场论结合，形成了量子场论，并在杨米尔斯理论的基础之上发展出了标准模型理论，成功的将前三种力统一，可却迟迟不能将引力纳入其中，即量子力学与广义相对论不兼容。

科学家们发现，电磁力、强力、弱力都是通过交换粒子（规范玻色子）形成的，故而提出了引力子的概念，并预言了该粒子的性质，可是至今也未在实验中发现引力子。在量子力学中，粒子被定义为质量为0、自旋为2的玻色子。

量子力学虽然未能解决引力的问题，但是却解决了质量的起源问题。科学家认为，时空中分布着希格斯场，并通过希格斯机制赋予这些粒子质量。目前，科学家已经成功在实验室中观测到了由希格斯场激发的希格斯粒子。

不过，目前科学家们并没有放弃引力量子化的诉求，因为万有理论实在太诱人。超弦理论是目前最有希望的理论，它兼容了量子力学和广义相对论。

结束语

通过上面的介绍，相信大家已经知道，目前关于引力的本质，由于量子力学和广义相对论不兼容，这意味着还有很多问题有待解决，应该需要一个全新的理论兼容量子力学和广义相对论。不过这并不意味着量子力学和相对论是错误的，如同相对论并没有推翻牛顿力学一样。特别是现在对暗物质和暗能量知之甚少。

不可否认，现有的实验证据表明，广义相对论是目前最为精确的一个引力理论，并且有很多重要的应用。目前，时空弯曲是关于引力的最好解释。

科学探索菌

引力究竟是如何产生的，实际上物理学界并没有实证解释。爱因斯坦对引力进行了宏观本质的诠释，即引力是时空的几何。但可能大众对这个解释不大满意。这里我来说下自己的理解。

我们可以从这么两个角度来理解引力产生的机制：

不能简单解释说引力是质量产生的，这只是表象而不是本质。

实际上爱因斯坦提出的等效原理里面就暗含否定了上面这种“肤浅”的解释，即被动万有引力质量与惯性质量等效（但为什么等效到现在仍然是个谜），也就是说即便质量不产生引力或没有引力作用，那么通过观察惯性运动，也还是可以确定质量的。所以在等效原理的本质没有得到解释的前提下，无法完全证明质量与引力之间的必然关系。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

上图：强等效原理（左），即引力效应与加速运动等效；弱等效原理（右），即自由落体与无引力等效。强等效原理暗示（但非证明）引力与加速运动的关系，同时也更进一步凸显了质量与引力根源的迷局。

考虑引力是时空的几何，引力可能是因时空密度梯度造成的

要理解时空密度并不太容易，可以这样来引导思考：

1. 运动的空间是时空

2. 空间以不同速度运动，在单位时间内通过的空间量的不同，造成了空间密度的变化；
   

3. 空间以不同加速度运动，相当于在单位时间内通过的时空的量不同，造成了时空密度的变化；
   

4. 加速运动的时空，则相当于时空密度变化的速度增长，这个增大的幅度或许可以叫做时空密度的梯度。

有质量物体周围的时空就是一个时空密度的梯度场，也就是“引力场”。

上图：一个静态的示意图大概是这样的，但可以认为空间随着时间的流逝还在不断地向质心加速运动（不得不说，空间汇聚到一点并不会让空间变少了，这个不是日常物质损耗的概念）。

所以引力场所占据的空间应该被视为一个空间不断向质心汇聚的时空，也就是说空间在向质量中心不断地非线性地加速塌陷，一个有质量的物体周围的空间向内加速蹋缩将其他物体向自己的质心处运送，形成了吸引的现象。质量越大，这种加速度就越大，这个空间的加速度即可被视为是引力加速度。最典型的例子是黑洞（见下图）：

上图：一个黑洞周围空间不断向黑洞的奇点加速汇聚。

总结

时空的密度=加速运动的空间，这个解释可能能够同时解释爱因斯坦的强等效原理和引力的产生机制。强等效原理指出有质量物体在引力场中的运动与该物体作加速运动的效果无论用多精确的仪器检测都看不出差别。个人认为这两者的共同点在于都可以视为是空间加速造成。这可以算是一个比较合理的解释。

小宇堂

引力是如何产生的？也就是问“引力的本质到底是什么？”

牛顿提出了万有引力定律，给出了引力的概念，但最大的问题是牛顿并没有告诉我们引力到底是如何产生的，牛顿也知道这个问题的存在，但以牛顿时代的认知和科技水平，很难解释引力的本质，而这个问题留给了另一个同样伟大的物理学家，爱因斯坦。

爱因斯坦的横空出世彻底颠覆了人们对宇宙时空观的认知，尤其是他的广义相对论，几乎完美地诠释了引力的本质。广义相对论告诉我们，实际上引力是不存在的，它只是时空弯曲的一个表象，任何物体都可以造成时空弯曲，而弯曲的时空就让物体感觉到引力的存在，使物体沿着“测地线”（弯曲时空中的直线，或者说弯曲时空中最短的距离）运动。

一般情况下，网络上对时空弯曲的描述都只是容易理解的示意图，如下：

这种示意图嫩更直观地让我们理解时空弯曲。但事实上这种示意图容易造成误解。由于太空中不存在上下左右之分，时空弯曲也不应该只朝向一个方向弯曲，应该是所有方向弯曲，朝着物体质量中心弯曲，如下面动图：

这就是引力产生的原因。

爱因斯坦的广义相对论在宏观上很好地描述了引力的本质。不过在量子力学中，科学家们希望通过标准粒子模型来诠释引力的本质，也就是希望能够找到引力子（引力的传播子），试图最终统一四种基本作用力。不过直到目前科学家也没有找到引力子。

广义相对论和量子力学只是从两个不同的方向诠释引力的本质，目前看起来两者有一定的不协调性，但无论如何引力的本质都只能有一个，这也说明广义相对论和量子力学最终一定会走向统一的。

宇宙探索

引力，四大基本力之一，也是唯一一个和其它三种基本力无法统一的力。

引力的完整研究最早始于牛顿。据说牛顿式因为坐在苹果树下思考，被一个苹果砸到头，于是乎灵光一闪，想到了万有引力这个概念。之后，仅仅围绕这个思路，牛顿经过大量的数据测量和天文学观察，发现了万有引力这个创世纪的定律。在牛顿的时代，大家并不知道引力是如何来的，只知道引力的公式如下：

F=GM1*M2/R^2

即物体的引力，和物体的质量以及物体的距离的平方的倒数呈正比。牛顿时代，能够得到万有引力已经十分不易，我们也不必对其严苛要求，非要找出引力因何而来。直到爱因斯坦横空出世，以迅雷不及掩耳之势相继提出狭义相对论和广义相对论，人们才真正意义上破解引力来源之谜：

即引力是空间的几何弯曲而产生，本身可以说并非是一种“力”，而是一种空间扭曲的几何效应而已。就像是一个处于海绵上的小球，可以把海绵压的凹陷下去。而小球周围由于海绵凹陷，再放置其它东西，就会有落向小球的倾向。这就是万有引力的一个简单解释，当然，更为深刻和复杂的解释，我们就的看广义相对论的场方程了。

由于引力是空间的几何效应产生，所以广义相对论还预言了一种特殊的空间波，即引力波。这种引力波是空间的联系压缩伸展产生的一种波动，十分神奇。在牛顿时代，人们根本无法想象空间竟然可以发生扰动，这简直是颠覆认知的。

不过，宇宙就是这么神奇，我们人类就如蝼蚁一般，在一个弹丸之地生存，天天为了房子车子而奔波着。

科学探秘频道

到了近代，开挂者爱因斯坦提出了广义相对论，第一次解释了引力的形成原因，不过在广义相对论中，引力并不是一种力，他是这么说的，引力是由于有质量的物体弯曲周围的空间使得物体之间有加速靠近运动的趋势。

我个人比较同意爱因斯坦的这种说法，当然，很多大神级别的科学家也支持这种理论，尤其是去年，随着引力波实实在在的被观测到，打了很多反对相对论人的脸。

引力，来源于物体对周围空间的完全，就如同一张弹簧床上放了一个铁球，铁球会压弯弹簧床的一部分，这个时候，在被压弯的这个区域放一个球，肯定会滚向之前的铁球，这就是引力的形成，同时，我们也可以很容易的解释，为什么密度越大，质量越大，引力越强的原因。

在宇宙中，物体弯曲的空间远远比弹簧床来得更厉害，比如太阳的引力范围可以达到一光年。

宇宙中，黑洞的密度是最大的，所以它弯曲的空间也最厉害，引力也就最大，影响的范围也就越广，比如银河系中央黑洞，其控制的范围可能达到百万光年。

现在还有少部分科学家认为引力来源于引力子，但是这个仅仅是猜想，还没有任何实质性的证明。另外，还有其它一些关于引力的说法，但是在广义相对论越来越成熟的情况下，其它说法估计很难有建树。

宋芳588

如同印度教对世界的描述，乌龟驮着平的地球，乌龟被更大的乌龟驮着，而这个大乌龟又被更大的乌龟驮着，永无止境。

科学理论是对世界更简的描述，人类不是创造者，而是发现者。一个理论是更基本理论构成的，但没有最基本的理论。

‘为什么？’及其它意思相近的话在逻辑上看是可以用于一切确定的存在上的，发现的所有东西都可以被问为什么是这样的。

在牛顿时代，引力理论还未寻找到更基础的原因，它就是存在的东西。广义相对论发表后，大家知道了引力的产生是物质对空间的扭曲的结果。后来随着对量子物理学不断发展，提出了引力量子的假设且被证实（量子物理学为完善，各种量子学说都相互影响，所以还不能说了解其全部机理）。但就算如此，仍能问‘物质为什么能扭曲空间？’等问题，这只能说是它就是存在，而不是最终原因。

新的理论不仅仅是对旧有理论新的描述，会补充或修改，对我们改造世界的能力有了扩展，不然就是没用的，没有意义的。

一学思一

引力是什么，人类思考这个问题长达2000多年了。要讲明白这个宏大的命题，我们先从一个传统的争论入手，以便同学们热热身。

牛顿和爱因斯坦的引力之争

牛顿发现万有引力后，从名字大家应该可以理解到，引力不用管如何产生，因为它“万有”！上帝只需要在最初一刻推动一下天钟，宇宙星辰就在牛顿的宇宙中恒久不变的运动了。简单的说，大家普遍认为引力无处不在，而且传播是不需要时间的。

爱因斯坦不信这个邪，“只有真空光速不变才是唯一的绝对！其他一切都可以改变！”在广义相对论的宇宙中，空间被掰弯，时间被拖慢，引力自然也不例外。按“相对论”的高逼格引力被重新表述：质量发生变化，导致时空结构改变，时空结构的变化将以“波”的形式传播。

简单的说：引力以光速传播。这就是引力波的概念。

初判高下：宇宙双星系统实验

按照牛顿的经典物理：两颗质量不变的星星，相互绕着旋转，轨道半径是不会有任何变化的。

但按照相对论引力波的理解，两颗旋转的星星，忽远忽近，使得引力忽大忽小，并以光速对外传播，这种“引力辐射”使双星的能量不断降低，进而导致双星运行轨道变短。

这就好办啦，宇宙早就为我们准备了一个完美的“引力实验室”——脉冲双星。

1974年阿雷西博射电望远镜发现了一对脉冲双星，编号PSR1913+16，按照引力波的预言，这对脉冲双星因为引力辐射损失能量，应该会导致公转周期每年减少百万分之75秒，并在3亿年后合并。

天文学家持续进行了多年的观测，最终，根据脉冲变化规律计算得：公转周期每年减少百万分之76±2秒，半长轴每年缩短3.5米，与相对论预言极其吻合！

这是首次对广义相对论最精确、最全面的检验！第一回合，爱因斯坦获胜。

引力波直接测量原理

脉冲双星虽然提供了有力的间接证据，但毕竟不是直接测量。大家一合计，不如来一次面对面测试吧。

引力波探测的原理异常简单。前后放两块板，如果引力是瞬间传播的，那么这两块板会同时感受到引力，同时产生轻微的位移，两者间距不会有变化。如果引力是光速传播的，那么前面的板先感受到引力，先产生位移，此时后面的板尚未感受到引力，所以两块板的间距就会发生变化。

简而言之：如果好端端的两块板，突然平白无故的移动了一下，我们就认为探测到了引力波。

爱因斯坦的胜利：LIGO

道理不复杂，做起来可一点不简单！引力波引起的移动，可能只有千分之一质子大小的距离。我们要测量到这种尺度的位移，才能有本事揭开引力波之谜，不说了，上硬菜——激光干涉引力波天文台（LIGO）！

先把一束激光分成2束，按相互垂直的方向发射出去，在各自顶端放一个反射镜。每个管道长4km，激光来回反射50次，最后两束激光形成干涉条纹。当引力波经过时，两个反射镜会先后受到干扰，先后产生位移，间距也就变了一下，干涉条纹就会发生变化。

为了信号的可信度，特别在远处再造一个一模一样的装置，两台LIGO相距3000km。这样可以避免任何地球本身的振动，对测量产生影响。而来自十几亿光年之外的引力波，哪怕是相距3000万km，引力场也是非常均匀的，两台LIGO的测量波形将完美吻合。

美国总共花费5.6亿美元，耗时16年，终于得到了如下的成果：

这个引力波来自十几亿光年之外的两个黑洞相撞，两颗黑洞的初始质量分别为14.2颗太阳和7.5颗太阳，合并成了一颗20.8倍太阳质量的黑洞，亏损的0.9颗太阳质量以引力波的形式释放到宇宙空间。如此巨大的能量，让我们目睹了0.25秒的琴弦扰动。

胜利属于爱因斯坦的宇宙。

引力到底是什么？

引力，仿佛亘古不变，不可屏蔽，不会转向，执着的以恒定光速向外传播，和其他三种基本力完全不同。

引力也是目前为止我们这种三维空间生物超越时空的唯一希望。例如，面对黑洞，时空物理规律都被破坏，唯独引力一如既往向外传播，连黑洞都被它无视。

可惜，原理机制仍旧是瞎。但好歹爱因斯坦为我们指明了方向。

结语

我们好像知道了很多，其实我们或许根本一无所知。能够触摸到宇宙最深奥秘的边缘，人类必须全力以赴。

猫先生内涵科普

引力是自然界四大基本作用力之一，除此之外还有强力、弱力、电磁力，但是引力从本质上讨论与其他三种“格格不入”，其他三种基本作用力都可以用量子力学来从本质上解释，力的作用过程可以看作是基本粒子的交换过程。

例如：电磁力的媒介子是光子；强力主要是束缚原子核的作用力，不让质子、中子、夸克等跑出来，强力的媒介子就是胶子（规范粒子）；弱力简单的理解就是粒子的衰变，比较典型的就是β衰变，由于自由中子不稳定，它们的寿命大约为15分钟。中子衰变时会释放一个电子和一个反中微子最后变成质子，弱力的媒介子是玻色子。

目前来看时空弯曲是引力最好的本质解释，时空像一张有弹力的薄膜有质量的物体放上去自然会让时空发生弯曲。对于四大基本作用力不能统一解释也是相对论和量子力学的矛盾点之一。 万有引力虽然最早由牛顿发现，但是牛顿并没有从本质上解释万有引力，而广义相对论对于引力的解释重新修订了万有引力公式，让我们对于引力的描述越来越准确。

科学黑洞

1.鱼知道自己生活在水中吗？我认为大部分鱼是不知道的。人知道自己生活在空气中吗？倒退五百年，大部分的人是不知道的。

2.固体变为液体，多数情况下体积是要膨胀的。液体变为气体，体积会几何级增长。

3.一艘潜水艇悬浮于水中，艇身受到水来自各个方向的压力。这时艇身上有一只小海螺，它要从垂直方向上离开潜水艇，则首先要克服水对潜水艇的压力。

那么，假定来了。

假定宇宙中并非是近似真空，而是充满了人类现在还未知的物质，这种物质属于原子级的下一分解级（我认为，就是暗物质，也或许是古人所说的以太）。而地球就像是一艘潜水艇，地表的物体就像是小海螺，未知物质对星球表面产生的压力阻止了地表物体垂直离开星球，也使星球漂浮在宇宙中。而这种力与我们所说的引力大小相等，方向相同（这是我个人认为的所谓引力）但力的发出点不同。

为什么云在天上？因为地球自转产生的离心力将轻质物体甩到距离地球一定远度的位置，离心力被“引力”抵消后，停留在“引力”与离心力的平衡面。

物体的质量与单位体积中的原子数量有关，而同等数量的原子数，重量不同，是因为原子结构的排列方式不同。

光在不均匀介质中呈曲线传播，在不同介质的交界面有折射现象。为什么？也许是因为不同物质的质量不同，可以理解为不同物质受到的引力大小不同。

在空间中有一种体积可压缩的未知物质（就叫以太吧），在其中放入一个物体，它挤占了以太的空间，那么以太要回到原空间位置，就会在物体周围形成一个压力的渐变区，如果物体的形状直径差距太大，那么它受到的压力也不同，当它接近圆形时，空间上各个方向所受的力大体相当，所以天体到达一定体积后，其凸出部分的结构强度不能支撑空间压力，就会坍塌，使其接近圆形，使受力均匀。

以太所形成的压力渐变区就是产生重力加速度的的原因。

休眠火山16

引力究竟是什么？其实现在在科学界并没有一个真正可以站得住脚的定论。

引力和电磁力、强力、弱力，四种并称为宇宙中的四大基本力，这一说法曾持续过很长的一段时间，但近些年来，随着科学技术的飞速发展，物理界不断有新的理论和假设提出来，而一直无法界定的引力， 也有了新的假说。

一种新的假说，是认为引力是物体在吸收暗能量的过程中，由于暗能量的流动致使引力现象的产生，物体在吸收暗能量之后，引力的作用下带动了更多物质的聚合，当物质质量足够大时，其中心就会开始发生聚变，从而诞生了恒星。

引力的形成机制究竟是怎样的，我们尚不能确定一个定论，即使在不久的将来我们定义了它，但在更往后的日子里，说不定也只是一个错误的理论，因为科学中的怀疑精神，才是使科学长久发展的动力。

關鍵字: 科学界 引力 观点