此時此刻,你正坐在一塊名為地球的巨大的巖石上,它的重量是60萬億億噸。
按照我們的日常經驗,重的物體一定會下墜,拿一塊石頭松手,它會砸向地面,那為什么地球這么重的一塊超級石頭,懸浮在空蕩蕩的太空中,腳下沒有任何支撐,卻不會掉下去?
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它到底是被什么東西“托”住了?
這個問題的答案,既簡單又顛覆:其實地球一直在“掉下去”,從來沒有停止過。只是它掉落的方式,充滿了宇宙級的藝術感。
今天我們就來拆解這個關于“下墜”的終極謎題。
首先我們需要糾正一個被人類直覺誤導的概念:什么是“下”?
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在地球表面,我們認為“下”就是腳底的方向,這是因為地球的引力把我們往地心拉,對于住在北極的人來說,“下”是指向地心;對于住在南極的人來說,“下”也是指向地心,所以南極的人并不是“頭朝下”倒掛著,因為大家都是腳踩引力中心。
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“下”,本質上就是引力最強的方向,當我們來到太空中,地球的引力依然存在,但在更大的尺度上,太陽系的老大是太陽,太陽占據了整個太陽系 99.86% 的質量,它的引力場就像一個巨大的旋渦,統治著周圍的一切,所以在太陽系里,真正的“下面”,其實就是太陽的方向。
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如果地球真的是“靜止”地懸浮在太空中,那么答案非常殘酷:它確實會掉下去,它會像一顆被松開手的蘋果一樣,筆直地墜向太陽這個“深淵”,最終被太陽表面的高溫吞噬。
但為什么這件事沒有發生?因為地球在做一件拼命的事情:逃跑。
300多年前,牛頓在他的著作《自然哲學的數學原理》中,畫了一張著名的草圖,完美解釋了為什么月球不會掉下來。
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想象一下,你站在一座高得突破大氣層的高山上,架起一門大炮。
第一炮: 你輕輕發射一枚炮彈,炮彈向前飛了一段距離,受引力影響,畫出一道拋物線,掉在山腳下。
第二炮: 你加大了火藥量。炮彈飛得更快、更遠,飛越了半個大洋,最終還是掉進了海里。
第三炮: 你讓炮彈的速度快到一個臨界值,約 7.9 公里/秒。
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這時候奇跡發生了,炮彈依然在下墜,它依然想往地面掉,但地球是圓的,當炮彈向前飛行的距離足夠遠時,地球表面彎曲下降的幅度,恰好等于炮彈下墜的幅度,換句話說:炮彈每下墜 1 米,地面也剛好因為地球的曲率,“向下”彎曲了 1 米。
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炮彈就這樣永遠在“下墜”,卻永遠“錯過”了地面,這種狀態叫做“環繞”,也就是我們俗稱的“軌道飛行”,地球對太陽的關系,就是這枚炮彈,地球并不是飄在太空中,它實際上正在拼命地向太陽“墜落”,但因為它還在以極高的速度橫向狂奔,導致它每一次下墜,都完美地錯過了太陽的表面。
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要維持這種“永遠掉不到底”的狀態,地球付出了巨大的代價,這個代價就是速度,地球在公轉軌道上的平均速度高達 29.78 公里/秒,這就是地球的“切向速度”,也是一場長達 46 億年的宇宙拔河比賽:一方是太陽的引力,它像一根看不見的繩子,死死拽著地球,想把地球拉向“下面”,也就是太陽中心,一方是地球的慣性,地球想沿著切線方向飛出去,逃離太陽系,飛向黑暗的宇宙深空。

這兩股力量在過去的 46 億年里達成了完美的平衡,如果地球慢下來,引力獲勝,地球就會螺旋墜入太陽,如果地球再快很多,慣性獲勝,地球就會掙脫太陽的鎖鏈,成為一顆流浪行星,所以地球之所以沒有掉下去,是因為它跑得太快了。
你可能會問:“既然地球在飛奔,為什么飛了 46 億年速度還沒慢下來?”
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在地球上你扔個球,球一會兒就停了,因為有空氣阻力,但太空的本質是真空,地球在太空中飛行,幾乎沒有任何摩擦力,沒有空氣分子來撞擊地球,沒有風阻來消耗地球的動能,根據動量守恒定律,地球從誕生之初獲得的那個巨大的初速度,就這樣幾乎毫無損耗地保留了下來。
這是一個真正的“慣性漂移”,如果不發生巨大的小行星撞擊或人為干預,地球將繼續這樣無動力滑行數十億年。
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牛頓的解釋已經足夠完美,足以把人類送上月球,但在 20 世紀,愛因斯坦站了出來,他說:其實連“力”都不存在,在廣義相對論的視角下,地球根本沒有感受到被太陽“拉扯”的力,引力的本質,是時空的彎曲。
想象一張懸空的巨大橡膠床墊,如果你在中間放一個重達 100 斤的鐵球,床墊中間就會凹陷下去,形成一個深坑,這時候你在邊緣扔一顆玻璃珠,如果你直接扔,玻璃珠會滾進坑底,但如果你給玻璃珠一個側向的速度,它就會沿著這個深坑的內壁轉圈圈。
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在愛因斯坦看來:地球其實一直是在走直線的,它在四維時空中,沿著一條所謂“最短路徑”在運動,只是因為太陽的質量太大,把地球周圍的空間給“壓彎”了,地球以為自己在走直線,但在我們三維的宏觀視角看,它就是在繞圈圈。
所以地球并沒有“飄”在空中,它是陷在了太陽砸出來的“時空深坑”里,沿著坑壁在奔跑,它不掉下去,是因為它跑得快,產生的離心趨勢對抗了滑向坑底的趨勢。
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所以不要被“漂浮”的假象迷惑了,我們的地球并沒有安穩地停留在任何地方,我們正坐在一艘巨大的宇宙飛船上,以 10萬公里的時速,在太陽這個巨大的核聚變火球旁,進行著一場驚心動魄的“漂移過彎”。
這是一種極其危險的平衡,也是一種極致的宇宙美學,只要這個速度慢一點點,或者太陽的引力大一點點,人類的故事早就結束了,所謂歲靜好,不過是因為我們在飛速奔跑。
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