为什么重力会把我们拉下来而不是向上？
爱因斯坦的广义相对论将引力解释为质量引起的时空弯曲的结果，这与磁性的吸引和排斥的双重能力形成鲜明对比。该理论引入了重力井的概念，这是理解万有引力的核心。图片来源：SciTechDaily.com
为什么重力会把我们拉下来而不是向上？
引力是具有质量或能量的物体相互吸引的原因。这就是为什么苹果落向地面、行星绕恒星运行的原因。
磁铁会吸引某些类型的金属，但它们也可以推开其他磁铁。那么为什么你只感觉到重力呢？
1915年，阿尔伯特·爱因斯坦在发表广义相对论时找到了答案。重力将你拉向地面的原因是，所有有质量的物体，比如我们的地球，实际上都会弯曲宇宙的结构，称为时空。这个曲率就是你感受到的重力。
什么是时空？
在进入复杂的引力世界之前，您需要了解时空。
时空顾名思义：空间的三个维度——长度、宽度和高度——与第四个维度——时间相结合。爱因斯坦运用一些非常出色的数学知识，成为第一个认识到物理定律在空间和时间融合在一起的宇宙中发挥作用的人。
这意味着空间和时间是相连的——如果你在空间中移动得非常快，那么与移动缓慢的人相比，你的时间就会变慢。这就是为什么在太空中移动速度非常快的宇航员比地球上的人衰老得慢一点的原因。
地球弯曲时空，使你落向地球而不是远离地球。图片来源：托卡马克/维基共享资源，CC BY-SA
物质产生重力井，而不是重力山
请记住，引力是指宇宙中的物体相互吸引，因为时空是弯曲的。当爱因斯坦提出广义相对论时，他证明了宇宙中的所有物质都可以弯曲时空——用物理学术语来说，物质就是质量和能量。
由于你的大脑通常以三个维度思考世界，因此很难将时空的四个维度视为一个单一的想法。因此，为了更容易想象，想象一下蹦床的表面。如果上面没有任何东西，那么它就是平的。但如果你站在蹦床上，它会围绕你的脚延伸，并以你为中心形成一个山谷。如果蹦床上有一个球，它会滚向你的脚。
重力的作用类似于当你站在蹦床上时物体会滚向你的脚。
这是时空如何运作的二维示例。你的质量拉伸了蹦床，形成了球滚入的所谓重力井。这与地球等重物的引力如何将你我这样的物体拉向它非常相似。
更奇怪的是，由于空间和时间是相连的，时间也会被重物拉长！
在电影《星际穿越》中，角色们前往一颗靠近黑洞的行星，在那里，他们的衰老速度比其他人慢。
你越重，蹦床井的侧面就越陡。这就是为什么宇宙中真正巨大的物体——比如太阳或黑洞——的引力比地球更强。
那么为什么重力会把你拉下来而不是把你推开呢？
想象一下有人走到蹦床下面并向上推。球会滚走！这将是一座重力山，而不是重力井。据科学家所知，物质（或物质）总是产生重力井，而不是重力山。科学家们可以想象由奇异物质或能量组成的东西，它们会导致重力将你推向太空，但到目前为止，还没有人发现任何东西可能导致重力将你推离地球。
作者：Mario Borunda，俄克拉荷马州立大学物理学副教授。
改编自最初发表在《对话》上的一篇文章。