提起萬有引力，人們總會(huì)想起牛頓和蘋果樹的故事。萬有引力定律的提出是人類科學(xué)史上一個(gè)很大的進(jìn)步，它既解釋了原來無法解釋的很多物理現(xiàn)象，又打開了更多未知領(lǐng)域的大門。萬有引力究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？

在牛頓的萬有引力公式中，有一個(gè)萬有引力常數(shù)G。雖然按照公式來說，計(jì)算出常數(shù)G似乎是一件非常容易的事情，只要將物體基礎(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)代入到公式中即可。但實(shí)際上，地球上一般物體的質(zhì)量太小了，所以它們之間的引力非常小，不易測(cè)量。而宇宙中的天體又太過遙遠(yuǎn)和龐大，很難測(cè)量出它們的質(zhì)量。在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，牛頓設(shè)想了一種可能的計(jì)算方式：將擺設(shè)置在一座山的附近，由于山會(huì)對(duì)擺施加引力，所以當(dāng)擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，其靠近山的一側(cè)會(huì)有微小的偏角，而這個(gè)偏角是可以測(cè)量的。再由此推算地球的平均密度和質(zhì)量，最終計(jì)算出引力常數(shù)。但當(dāng)時(shí)的牛頓認(rèn)為山對(duì)擺的影響是小到無法測(cè)量的，最終沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。只是推測(cè)出地球的平均密度可能是水密度的五到六倍，他根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)間接計(jì)算出了引力常數(shù)，但是與現(xiàn)代的測(cè)量數(shù)據(jù)相比較，還是有較大差距的。牛頓去世后，后繼者們?nèi)晕捶艞墝?duì)引力常數(shù)的追尋。直到1798年，卡文迪許終于利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得引力常數(shù)G的數(shù)值，這個(gè)結(jié)果與現(xiàn)代儀器測(cè)量的結(jié)果相比只有不到1%的誤差。以當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件來看，是相當(dāng)了不起的成就。

那萬有引力到底是什么呢？

從量子力學(xué)的理論解釋：光子是組成物質(zhì)的最基本粒子，在信息場(chǎng)相互作用下，光子必須不斷改變自己的狀態(tài)達(dá)到與其他光子的平衡。而萬有引力其實(shí)就是物質(zhì)存在的一種信息場(chǎng)。從磁場(chǎng)理論解釋：世界上所有物質(zhì)都是原子組成，原子正負(fù)電荷互相吸引時(shí)，物質(zhì)之間形成的磁場(chǎng)力就是萬有引力。而用相對(duì)論解釋：萬有引力其實(shí)是不存在的，它不過是時(shí)空扭曲現(xiàn)象的必然結(jié)果而已。

在廣義相對(duì)論中，時(shí)間和空間不再是相對(duì)獨(dú)立的存在?？剂课矬w運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景，不再是三維空間，而是時(shí)間與空間相互聯(lián)系的四維空間——時(shí)空。四維時(shí)空則可能不是平直的——它可能是以球面為代表的正曲率空間，也可能是以馬鞍面為代表的負(fù)曲率空間，只有在曲率為零時(shí)它簡(jiǎn)化為平直空間。而時(shí)空的曲率，由其中的物質(zhì)決定。

由此，從愛因斯坦場(chǎng)方程中，可以求解出不受外力的自由質(zhì)點(diǎn)在彎曲空間的軌跡，它是四維時(shí)空中的一條螺旋狀曲線。如果把它投影到三維空間中，恰好是行星在太陽(yáng)引力作用下的橢圓軌道。也就是說，行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，不過是它在四維時(shí)空中的慣性運(yùn)動(dòng)，根本不需要什么萬有引力。

雖然從各種科學(xué)角度去分析萬有引力都有不同的解釋，但究竟哪種說法更接近真實(shí)情況目前還難以定論。而萬有引力的產(chǎn)生原理也還有必要進(jìn)一步去探索求知。但不可否認(rèn)的是，萬有引力的產(chǎn)生原理一旦被求證，必將掀開人類科學(xué)史又一偉大篇章。

本作品為“科普中國(guó)-科學(xué)原理一點(diǎn)通”原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載時(shí)務(wù)請(qǐng)注明出處。