賀傑說

關於“引力”的理論從古希臘時代開始就出現了許多相關的理論，著人類對於大自然瞭解的加深，關於引力是什麼也一直在變化。如果要做一個分段的話，大概可以分為三個階段：

亞里士多德世界觀下的引力理論

最早人類就觀察到了，地球上的東西都有一種往地上落的趨勢，但也有例外，那就是火和氣（體），會往上飄。基於這些日常現象，當時的學者（主要是古希臘的哲學家們）就思考其中的道理。

其中亞里士多德作為古希臘哲學的集大成者，他就總結了前人的觀點，並提出了自己的一套理論。

在這套理論中，亞里士多德先對萬物的本質下了定義，他認為萬物都是由水火土氣構成的（也有把土翻譯為地的），而天上和地下是不同的，天上主要是“以太”構成的。而水火土氣中，水和土有落到地球表面的趨勢，火和氣有往上空漂的趨勢。

這套理論雖然如今看起來有點亂來，但其實我們日常觀察到的現象。最著名的莫過於重的物體會先落地，這也是亞里士多德在自己的著作中提出來的。

牛頓世界觀下的引力理論

雖然亞里士多德的理論看起來不太靠譜，但這個理論卻是統治西方學術圈最長的理論，大概要有1400多年的歷史。首先，來實力打臉的是伽利略，傳說他做了比薩斜塔實驗，不過現在看來傳說並不太靠譜。

事實上，伽利略做的是慣性實驗。

但不管是哪款實驗，在伽利略的時代，已經把亞里士多德理論否定的差不多了。後來，隨著開普勒、笛卡爾等人的努力，亞里士多德的世界觀的引力理論徹底崩潰。

舊的理論沒了，總要有新的理論接盤。而提出新理論的人就是牛頓，他發現萬物彼此吸引，不僅如此，他還認為，天上和地上應該都是遵守一個規則的，這個規則就是萬有引力定律。

他提出這個理論的同時，給各種物理量下了準確的定義，比如：質量和力，這些都是在牛頓的著作《自然哲學的數學原理》中首次被準確的定義的。這些定義使得這些物理量可以被實驗驗證，並且可以量化分析。基於量化分析的思路，牛頓提出了著名的萬有定律的公式表述：

那在牛頓的這套理論中，引力的本質是什麼呢？

牛頓認為，萬有引力是一種超距力，說白了就是可以瞬間傳遞的作用，如果太陽突然消失了，那麼在那一瞬間，地球就會沿著軌道的切線方向飛出去。當然，其實不止地球，而是所有繞著太陽運動的行星，矮行星，小行星等。

牛頓的萬有引力到了如今都還是主流理論，這是因為這個理論在宏觀低速下的世界奇準無比，甚至可以拿它來預言海王星的存在。這可是人類首次通過筆和紙就預言了一個天體的位置，在此之外都是利用觀測工具，可以說是有非常大的進步。

愛因斯坦世界觀下的引力理論

但並不是說牛頓的理論是萬能的，實際上，它的理論也還是有問題的，就比如說，如果是在引力特別大的地方，或者速度特別快（接近光速）的情況下，牛頓理論的缺點就體現出來了，誤差會變得十分巨大。

而愛因斯坦一直在試圖解決這些個問題，並且提出了相對論。在廣義相對論當中，愛因斯坦提出，引力的本質是空間的彎曲。

而引起時空彎曲的是物體的質量。著名的科學家惠勒就曾經高度概括廣義相對論的這個結論：

如果我們把空間降到二維來看，空間就會像床墊一樣，而天體就像是有一定質量的鋼珠，當把鋼珠放在床上，就會凹陷下去。就拿太陽系來說，太陽壓彎了周圍的時空，而地球就是沿著時空的“直線”（其實專業名詞是測地線）在運動。

愛因斯坦的廣義相對論對於引力的解釋腦洞很大，至於對不對還要看實驗，後來，陸陸續續一些科學家都通過觀測驗證了廣義相對論的結論，比較有名的就是天文學家愛丁頓觀測太陽附近的光線偏折證明瞭廣義相對論比牛頓理論更精準。後來，愛因斯坦光相對論理論預言的黑洞、引力波也相繼被科學家找到。

所以，如今的廣義相對論是關於“引力本質”的主流理論。也就是說，引力的本質是時空的彎曲。

鍾銘聊科學

引力是宇宙中四大基本力中的一種，關於它的發現也是天時地利人和。那麼引力的本質是什麼呢？

對此在1915年愛因斯坦的廣義相對論中，愛因斯坦也對引力進行了相關描述，他提出一個有質量的物體，會使它周圍的時空發生扭曲，在這個扭曲的時空裡，物體越大造成的扭曲率也就越大，一切物體將自然的沿測底線運動，包括太陽創造的光也不例外，因此他認為引力是由時空扭曲率產生的，時空被扭曲的越大，行星的引力也就越大。比如說太陽用龐大的質量扭曲了足夠大的時空，導致強大的引力撈撈的控制著太陽系中的八大行星，藉此理論愛因斯坦提出了著名的愛因斯坦引力場方程，這也使得人類第一次完美的詮釋了引力的誕生和引力的作用。

目前，人類能解釋引力最直觀的由來，就是愛因斯坦的時空彎曲引力說，但量子理論又和相對論相互衝突，所以要解釋引力的本質，人類還有很長的路要走。

河北薛之謙

關於引力到底是什麼，自古以來就有許多學者討論。即使是時至今日，依舊有很多人科學家在研究這方面的內容，比如：超引力理論

那在廣義相對論框架下，引力的本質到底是什麼呢？

今天，我們就倆聊一聊這個話題。

其實“引力”這個詞並非是一開始就有的，最早人們關注到的其實是“引力”的現象。在古希臘時期，人們就開始在思考，為什麼大多數的物體都會往地上掉？

甚至，到了現在，還盛傳著一個關於牛頓發現引力的謠言，這個謠言就是牛頓之所以發現引力是因為被蘋果給砸了。

當然，這個故事其實並非出自於牛頓之口，牛頓很早就開始就思考“引力”現象，而且恰恰他的住所門前有一顆蘋果樹。後來，由於他的侄女在和伏爾泰聊起牛頓時，可能是牛頓的侄女，也可能是伏爾泰就捏造了這麼一個故事。於是，這個謠言就開始盛傳了，不得不說伏爾泰卻是深受牛頓的影響。因為，他見證了牛頓的國葬，他認為當時的英國可以崛起，是因為他們對學者足夠的尊重，牛頓都可以被葬在當時只有貴族才能下葬的威斯敏斯特大教堂，並且為他抬棺材的四個人是英國地位最高的四位王公貴族。

當然，我們必須承認的是，牛頓確實偉大，他可以被認為是科學史上最重要的學者之一，可能只有愛因斯坦這樣的科學家才有可能媲美，如果把其他領域的貢獻也加進來，可能連愛因斯坦也只能望其項背。

而牛頓對於“引力”現象的解釋就是著名的萬有引力定律。他認為萬物都有彼此吸引的力。這個“吸引力”被他稱為萬有引力。在其著作《自然哲學的數學原理》中，牛頓詳細的講述了萬有引力定律。而如果我們在高中時就會學習到“去微積分化”的萬有引力定律。而他認為萬有引力與兩個之間的距離的平方成反比，與兩個物體的質量成正比。

通過萬有引力定律，以及運動學理論，牛頓把太空中天體的運動學規律和地球上的運動學規律統一了起來，在此之前，當時的學者一直都認為天空中是一套，地球上是一套。這裡補充一句，他們的表述其實是月亮以上的宇宙和月亮一下的世界是遵循兩套規律的。

牛頓的萬有引力定律取得的成功是不言而喻的，後來，科學家運用他的理論已經可以預測很多天體的現象。不過，他有一個問題沒能解決，這個問題就是萬有引力的本質到底是什麼?

牛頓其實在當時定義了時間和空間，他認為時間和空間是分立的，也還是絕對的。也就是說，時間是均勻流逝的，對誰都是一樣的，這也被稱為牛頓的絕對時空觀。而引力則是一種超距力，意思是說，引力的傳遞是瞬間完成的。

後來，到了1905年，愛因斯坦提出了著名的狹義相對論，在狹義相對論中，愛因斯坦提出了時空觀。他認為時間和空間應該結合起來看的，它們彼此相互聯繫，應該被稱為時空。時間的流逝其實與物體的運動狀態有關。

而我們所生活的世界其實是在一個四維時空當中，一維時間和三維的空間。但我們要知道的是愛因斯坦的狹義相對論其實是針對於慣性系而言的，說白了就是沒有加速度的勻速的情況。我們也可以理解成平直的時空。

到了1915年，愛因斯坦把狹義相對論進行推廣，提出了廣義相對論。廣義相對論所研究的問題就是非慣性系下的運動情況。愛因斯坦通過一個等效原理，把加速運動和引力統一了起來。

這時候，他發現，原來引力的本質其實就是時空的彎曲。那這個該如何理解呢？

我們來舉個例子，我們都知道月球繞著地球轉。在牛頓理論中，地球和月球之間存在著萬有引力，彼此吸引，由於月球有一個初速度，所以會繞著地球運動。

但是愛因斯坦認為並不存在所謂的“萬有引力”，而是地球彎曲的周圍的時空，月球遵循著“牛頓第一定律”沿著時空的測地線在運動，補充一句，這裡的測地線就是時空的“直線”，牛頓第一定律告訴我們，所有的物體都會保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。

所以，月球並沒有受到萬有引力的作用，而是在沿著時空的“直線”運動。後來，到了1919年，天文學家愛丁頓通過觀測沙羅日全食證明了愛因斯坦的理論比牛頓的萬有引力定律更加具有普適性，也就是精度更高，誤差更小。（實際上，這當中還有個插曲，不過結果還是愛因斯坦的理論更準確。）

所以，如今科學家的普遍認同是：萬有引力的本質是時空的彎曲。

薛定諤的科學

這也是牛頓發現萬有引力之後比較頭疼的問題：引力的本質到底是什麼？牛頓發現了引力的存在，但並不知道引力到底是如何產生的，他也並非刻意迴避這個問題，但時代的侷限性造成了牛頓時代是很難研究發現引力的本質的！

這個艱鉅的任務交給了另外一個偉大的物理學家，他就是愛因斯坦。愛因身體非常熱衷於研究麥克斯韋方程組，而這個方程中有一個常數c，就是光速。而在以太學說出現之後，不但沒能給物理學界有關光速的問題帶來詮釋，反而讓問題越來越複雜。

於是愛因斯坦就大膽否定了以太的存在，假設“光速不變原理”，一切問題迎刃而解。有了這個原理做基礎，狹義相對論和廣義相對論很快問世。

其中廣義相對論給出了引力的本質：時空彎曲。廣義相對論認為，引力根本就不存在，也就是說引力並不是一種力，它只是時空的彎曲造成的表象，物體只是沿著彎曲的時空做測地線運動，感覺上就好像存在著引力！

廣義相對論在宏觀上對引力的本質做出了很好的詮釋，而且最近幾十年物理學家不斷驗證了廣義相對論的各種預測，黑洞便是其中之一。

不過在微觀層面上，科學家們也在嘗試用另一種方式詮釋引力的本質，用標準粒子模型的概念。假設引力子的存在，引力子是引力產生的傳播子，就像電磁波的傳播子是光子一樣。如果找到了引力子的存在，科學家將能夠統一四種基本作用力。不過遺憾的是，直到目前，科學家仍未能找到假設的引力子！

宇宙探索

牛頓的引力觀

在偉大的牛爵爺出現之前，不管是古希臘先賢們，還是世界各地的宗教都對引力有過思考，但是他們一開始就跑偏了，要麼是隻是用直覺上的考量，要麼與造物主有深刻的關聯。引力在此時，可以說還沒有上升到科學的角度，就暫且不表了。

直接過渡到牛頓時期，當一個蘋果砸中牛頓時，牛頓突然發現蘋果為什麼都往下落，為什麼不往上升呢？在牛頓20多歲時，由於躲避瘟疫而在家待業，牛頓閒來無事開始思考這種看起來本該如此的自然現象，牛頓最終經過努力發現了萬有引力定律。1687年，牛頓在《自然哲學數學原理》這本著作中詳細描述了萬有引力定律與牛頓三大定律，牛頓給出了引力的理論描述和數學公式，使人們對引力有了較為清晰的認識。

然而，牛頓並沒有弄清楚引力到底是如何產生的，我們都知道中學課本里描述的力的定義為：物體間的相互作用。很顯然引力並不是適用這條定義。在牛頓看來，引力是一種超距作用的力，是一種瞬間產生的作用，速度無窮大。

就算到今天，牛頓的引力觀其實在我們的生產生活中已經足夠用了，能夠很好地解釋我們生活中的很多現象。

愛因斯坦的引力觀

1905年，這一年被稱為愛因斯坦奇蹟年，因為在這一年愛因斯坦連續發表了四篇論文，這四篇論文都是具備拿諾獎級別的實力。

四種基本力力統一了嗎？

大家都熟悉四大基本力是強相互作用力、弱相互作用力、電磁力、引力。物理學家們一直試圖統一這四種力，但是到目前為止並沒有成功。

20世紀初，物理學家們開始研究和發展量子力學，物理學家通過對高速粒子的碰撞發現了很多基本的粒子包括各種夸克，輕子，光子，W玻色子和Z玻色子，膠子，以及它們對應的反粒子。

到1967年至1970年，包括由格拉肖、溫伯格、薩拉姆、蓋爾曼、弗裡奇、格羅斯等人共同建立了粒子物理的標準模型。這張表就像是元素週期表一樣，我們都知道元素的不同是元素原子核中的質子與中子的數量不同。而標準模型中的基本粒子夸克可以組合構成上一級的粒子，如質子與中子，比如說質子是由兩個上夸克與一個下夸克構成，π介子就是有上夸克和下夸克及其反夸克構成。

後來，物理學家們又發現物質之間的力與這些基本粒子息息相關，1973年，美國科學家格羅斯、波利茨、威爾茨克建立了量子色動力學（QCD）來描述強相互作用力。QCD解釋了膠子（gluon）的存在（膠子是強子中的電中性粒子，其作用是使夸克粘合而形成強子，膠子有八種態）是強相互作用力的媒介粒子。而W 及 Z 玻色子是弱相互作用力的媒介粒子，光子是電磁力的媒介粒子。

標準模型的基本粒子都找到了對應的力的源頭，也標誌著其統一了四種基本力中的三個，但是人們希望的“引力子”（一個傳遞引力的假想粒子）遲遲未找到。

科學認識論

這是一個有趣的問題，牛頓的萬有引力也沒有做出明確答案。

但我們可以從邏輯上推理：

物質的構成最基本的元素是原子，原子主要構成是電子及原子核，至於原子一下諸如夸克就沒必要再說了。

物質的質量取決於密度與體積，同等密度的物質，體積越大，質量越大，其集合的原子數量也就越大。

宇宙中天體的引力大小也與質量與密度有關聯：同等密度的天體，體積越大引力越大。

比如說地球的引力大於月球，太陽的引力大於地球。

白矮星的引力大於恆星，中子星的引力大於白矮星。

而黑洞則更恐怖，密度無限大，進入黑洞視界的光都無法逃逸。

那麼可不可以得出這樣的結論，引力就是原子的集合力的一種表現。

以中子星為例，中子星是由簡併態原子構成，就是原子外部的電子，由於星體引力坍縮，被壓縮到原子核的內部，整個中子星就是一大坨原子核，一立方厘米的重量可達到數十億噸。

而中子星的引力是無法想象的，是宇宙中僅次於黑洞的存在。

根據這現象，可以得出這樣結論：引力是由原子形成，引力大小取決於原子集合總量。

首席草根評論員

宇宙空間是一個充滿“以太”的流體環境，相鄰的兩個物體在流體中運動，同向運動相吸，逆向相斥。物體在空間流體中運動產生了萬有引力，天體的運動線速度越快，產生的萬有引力G值越大。自轉的天體在空間流體中運動，會產生公自轉偏向力，使天體產生公轉現象。萬有引力、磁力、強弱核力、公自轉偏向都來源於物體的運動。

宇宙基本作用力統一為“衝氣以為和”，空間是充滿各種粒子的流體環境，兩個物體在流體中運動，同向運動相吸，逆向運動相斥，萬有引力、磁力、強核力、弱核力都是物體在流體中運動產生的相互作用力。自轉的物體在流體中運動還會產生公自轉偏向力，使物體產生公轉現象或產生物質波現象，公自轉偏向力是宇宙的第五基本力。

太上邪神

引力的本質是什麼？我只能說還是瞎，後補答案有超弦理論、M理論等等，但完全沒有任何實驗數據支撐，說句不好聽的，和胡言亂語差不了多少。

牛頓和愛因斯坦的引力方向之爭

愛因斯坦是反叛的先鋒，“只有真空光速不變才是唯一的絕對！其他一切都可以改變！”在廣義相對論的宇宙中，空間被掰彎，時間被拖慢，引力自然也不例外。按“相對論”的高逼格引力被重新表述：質量發生變化，導致時空結構改變，時空結構的變化將以“波”的形式傳播。

簡單的說：引力以光速傳播。具體表現為引力波的概念。至於本質，這個沒空理會。

死因斯坦的勝利：LIGO的證據

引力究竟是瞬時的，還是光速的波。這個值得大家探索一下，於是科學界開始了實驗之路，看看宇宙的解釋權（引力）在牛頓手裡還是在愛因斯坦手裡。

美國人到底是人類科技的領軍人，耗時16年，總共花費5.6億美元，終於交出了一份完美的答案：

引力的確按照光速，以波的形式傳遞。引力的確按照愛因斯坦指明的方向存在。

引力到底是什麼，我們看看超弦理論說了什麼

物理學的最高教義是統一。現代物理發展到今天，我們知道宇宙存在四種最基本的力，電磁力、弱力、強力、引力。楊振寧為代表的量子派，搞出來一個標準粒子模型，把電磁力、弱力、強力統一到一起，使得物質是什麼有了一個根本的解釋，然後一幫子人拿諾獎拿到手軟。

可是，三缺一啊！引力呢？標準粒子模型無法滿足他們，於是，有高手（以王貽芳、丘成桐等代表的隔壁老王們）提出一個更猛的命題，宇宙的本質是什麼？結果整出來——超弦理論。

這種理論假設，將以前我們認為是粒子的夸克和輕子，都作為"弦"——振動的能弦，它們在11維中擺動，包括我們已知的3個，維度再加上時間，以及7個別的維度。這種弦非常微小——小得可以被看成是點粒子。通過引入額外的維度，超弦理論使科學家能把量子定律和引力定律相對比較融洽地合在一起。

物理學家米奇奧·卡庫是這樣從超弦理論的角度來解釋宇宙的結構的：順時針方向的振動存在於一個10維空間。逆時針方向的振動存在於一個26維的空間，其中有16維已經被壓實了。（在卡魯扎原先的5維空間裡，第5維被捲成一個圈，已經給壓實了。）

別裝了，你能看懂所有的字，但能理解他一句話的意思，都算我輸！

大型粒子對撞機值不值得？閱卷老師之爭

對於超弦理論的判定，目前主流的觀點是通過加大粒子對撞機的能耗來實現。可是這幾十年來，自從希格斯粒子在LHC中成功發現後，老楊為首的標準粒子模型派，覺得到了反思的時候，應該緩一緩，看看能不能換種思路。

而老王們，卻起鬨了，牛頓幾百年的理論，愛因斯坦都可以終結，老楊們的標準粒子模型算個屁！沒有新辦法前，對撞機給我再來個超超大型的！

我還是引用一段原話吧：

楊振寧：不建大型對撞機，高能物理還至少有兩個不那麼費錢的方向值得探索：尋找新加速器原理和尋找美妙的幾何結構。

王貽芳：新加速原理在高能對撞機方面，無論是束流品質還是能量利用效率，都還有太長的路要走。“幾何理論”與實驗相距太遠，不是我們現在考慮的問題。

結語和一點題外話

引力是目前為止我們這種三維空間生物超越時空的唯一希望。即使面對黑洞，時空物理規律都被破壞，引力仍一如既往向外傳播，引力肯定是人類突破下一階段科技壁壘的關鍵。

愛因斯坦指明瞭引力的方向，老楊把岔路也窺探了一番，給了他中肯的建議。

我是堅定的緩建派，其他不多說了。是非功過，留給後人評說。

貓先生內涵科普

上聯，異性相吸

下聯，大主導小

橫批，1.何為引力，物體加速靠近質量導致時空彎曲說，非重力場說，非通常作用力說，時空彎曲說，宇宙壓力速度說，空間維度說，磁場強度說，物體結構說，天體運動說，四維時空說，宇宙黑洞說，皆為哲學片段與零散的思想，而非系統整體全息思想的哲學，哲學即唯物辯證對立統一，哲學為世界觀，包括宇宙觀蒼生觀社會觀人生觀價值觀方法論等，哲學即天道，包括天道地德人倫三序，天道仰觀天文俯察地理近取諸身遠取諸物，由此我們可以定義引力的內涵為，物質間異性相吸大主導小的普遍現象，其外延，按大小可分為微觀中觀宏觀引力，按天地人對象可分為天體地理人類引力，按物質類別可分為重力電場磁場引力等，不一而足舉一反三三生萬物，古今中外概莫能外。2.引力何來，來自物質間的不同屬性，即異性相吸大主導小強主導弱著主導微，正所謂一陰一陽謂之道，從微觀靜態物質看，在分子內有質子與電子，質子為陽為大為強為著為內，電子為陰為小為弱為微為外，兩者相吸，從導體動態物質看，因在其兩級形成高低壓差，電子溢出，形成電流，電流形成電磁場及其正負極，由此產生異性相吸，從自然現象看，水德有三淨升孕，在沖刷盪滌一切汙垢後，看似隨波逐流同流合汙隨遇方圓毫無原則，實則不然，時刻抽離揮發蒸騰昇騰，化作風雲雷電冰霜雪雨江河湖海，孕育生命萬物，雷電何來，來自風雲，風有方向，雲有正負電荷、高低電壓，雲層的異性相吸，產生閃電，聲速慢於光速，所以人類先見閃電，後聞雷聲，春雷滾滾，由此產生，正當其時，以小見大、見微知著，天地萬物，亦然，古今中外概莫能外。3.引力度量，世界的本質是數學，從地球繞太陽公轉自轉，從地球衛星月亮繞地球旋轉，從電子繞質子旋轉，從天體電磁場，到地球電磁場，到人類各種電磁場的運用，從吸鐵石到磁力起重機，從電動機到電扇，到電動車，從火力水力風力太陽能力等發電，從火電水電風電光電到核電，從飛機輪船，到宇航軍艦航母等，從太陽風暴黑洞到太陽黑子，不一而足舉一反三三生萬物，皆可度量，度量為科學應用前提與基礎，否則，信馬由韁、無從控制，必釀災禍。萬有引力公式，電磁場定律及其公式，宇宙能量公式等作用的運用，成為必然，皆建立在正確哲學的基礎上，古今中外概莫能外。回答完畢。

徐敏豪大詩人

引力的本質是排斥力。

據說，引力是牛頓看到蘋果落地後受到啟示產生的。也就是人為產生的。因為它符合自然規律，所以，被科學界接受了。但是它是否真正就是正確的，一直受到懷疑。

牛頓在老年時因為發現月球不規則運行，而懷疑他的萬有引力理論的正確，最後，頹廢到唯心主義的地步。以後，愛因斯坦廣義相對論出現，把引力描述是曲線空間。並沒有涉及引力的本質問題。

科學發展到今天，引力的本質問題一直困擾著科學家和哲學家。

實際上我們沿著牛頓當年的困惑問題研究下去，可能會有所發現。世界上任何理論都有侷限性，古時的亞里士多德的以地球為中心、到托勒密的本輪和均輪的運行模式，都被以後的許多新發現而推翻。牛頓當年遇到的問題，到現在科學並沒有解答 ，這就是行星不規則運行問題。它衝擊著萬有引力定律。如果我們能夠找到這一問題的解答，可能就接近了引力本質問題。

在這裡我提供一個思考方向。就是銀河系超新星爆發後的膨脹現象，美國科學研究認為近距離的超新星爆發，可能是太陽系形成的主要原因。超新星爆發巨大的作用力不可能不對太陽系產生作用，它的作用力既然可以使太陽系產生，那麼太陽系的運轉是否也受它的控制呢？我的研究發現地球不規則運行的變化是受新星爆發控制的。那麼這種來自太陽系以外的巨大的作用力，從地球上看是否就是地球的引力呢？而且，這一引力是變化的，可以解釋許多新的發現問題，也可以解決牛頓當年困惑不解的問題。

這樣引力本質問題就變成了宇宙中的斥力問題。這可能就是引力的本質。

關鍵字: 引力 理論 科學