重力的歷史

我們所經(jīng)歷的最普遍的行為之一，毫無疑問，即使是最早的科學(xué)家也試圖理解為什么物體落在地上。希臘哲學(xué)家亞里士多德通過提出物體移向它們的自然位置的想法，給出了對這種行為進(jìn)行科學(xué)解釋的最早和最全面的嘗試之一;

地球元素的這個(gè)自然位置位于地球的中心（當(dāng)然，這是亞里士多德的宇宙中心'宇宙的地心模型）。地球周圍是一個(gè)同心球體，是水的自然領(lǐng)域，被空氣的自然領(lǐng)域包圍，然后是上面的自然領(lǐng)域。因此，地球沉入水中，水沉入空氣中，火焰高于空氣。一切都傾向于在亞里士多德和他的模型中的自然位置，它與我們對世界如何運(yùn)作的直覺理解和基本觀察結(jié)果相當(dāng)一致。

亞里士多德進(jìn)一步認(rèn)為物體的下降速度與其重量成正比。換句話說，如果你取了一個(gè)木制物體和一個(gè)相同大小的金屬物體并將它們都丟棄，那么較重的金屬物體會以更快的速度下降。

伽利略與運(yùn)動15 16

亞里士多德'關(guān)于向物質(zhì)運(yùn)動的哲學(xué)'自然位置占據(jù)了大約2000年，直到伽利略伽利利時(shí)期。伽利略進(jìn)行了將不同重量的物體向下傾斜平面滾動的實(shí)驗(yàn)（盡管有流行的頂睪故事，但不會將它們從比薩塔上掉下來），并發(fā)現(xiàn)它們以相同的加速度落下，無論它們的重量如何。

除了經(jīng)驗(yàn)證據(jù)之外，伽利略還構(gòu)建了一個(gè)理論思想實(shí)驗(yàn)來支持這一結(jié)論。這是現(xiàn)代哲學(xué)家如何描述伽利略和39的方法在他2013年的書直覺泵和其他思維工具：

"一些思想實(shí)驗(yàn)可以被分析為嚴(yán)格的論證，通常是形式簡化和遠(yuǎn)隔，其中一個(gè)需要一個(gè)'反對者'前提并得出正式的矛盾（一個(gè)似是而非的結(jié)果），表明它們可以't都是對的。我最喜歡的一個(gè)是伽利略的證據(jù)，證明沉重的東西不會比較輕的東西下降得更快（當(dāng)摩擦可以忽略不計(jì)時(shí)）。他認(rèn)為，如果他們這樣做，那么由于重石A會比輕石B下降得更快，如果我們將B系到A上，石B會起阻力作用，減緩A下降。但是與B相關(guān)的A比單獨(dú)的A重，所以兩者一起也應(yīng)該比A本身下降得更快。我們得出的結(jié)論是，將B與A聯(lián)系起來會使得比A本身下降得更快更慢，這是一個(gè)矛盾;

牛頓引入重力33 34

艾薩克·牛頓爵士提出的主要貢獻(xiàn)是認(rèn)識到，在地球上觀察到的這種下降運(yùn)動與月球和其他物體經(jīng)歷的運(yùn)動行為相同，這使得它們彼此之間保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩＃ㄅｎD的這種見解是建立在伽利略的工作基礎(chǔ)之上的，同時(shí)也包含了伽利略之前由尼古拉斯哥白尼開發(fā)的日心模型和哥白尼原理

牛頓和#39;普遍重力定律的發(fā)展，通常稱為重力定律，將這兩個(gè)概念以數(shù)學(xué)公式的形式結(jié)合在一起，似乎適用于確定任何兩個(gè)物體之間的吸引力。質(zhì)量。與牛頓運(yùn)動定律一起，它創(chuàng)造了一個(gè)正式的重力和運(yùn)動系統(tǒng)，可以指導(dǎo)科學(xué)理解兩個(gè)多世紀(jì)以來一直受到挑戰(zhàn)。

愛因斯坦重新定義重力

我們理解重力的下一個(gè)重要步驟來自Alb愛因斯坦以他的廣義相對論的形式，通過基本解釋來描述物質(zhì)和運(yùn)動之間的關(guān)系，即有質(zhì)量的物體實(shí)際上彎曲了空間和時(shí)間的結(jié)構(gòu)（統(tǒng)稱為時(shí)空）。這改變了物體的路徑，符合我們對重力的理解。因此，目前對重力的理解是，它是物體跟隨通過空間時(shí)間的最短路徑的結(jié)果，由附近大塊物體的翹曲修正。在我們遇到的大多數(shù)情況下，這與Newton'經(jīng)典重力定律完全一致。有些情況需要對廣義相關(guān)性有更**的理解，以使數(shù)據(jù)符合所需的精度水平。

尋找量子重力

但是，有些情況下，即使是廣義相對論也不能給我們有意義的結(jié)果。具體而言，有些情況下廣義相對論與量子物理學(xué)的理解是不相容的。

這些例子中最著名的一個(gè)是沿著黑洞的邊界，其中時(shí)空的光滑織物與量子物理學(xué)所需的能量粒度不相容。物理學(xué)家斯蒂芬霍金在理論上解決了這一問題，解釋說預(yù)測黑洞以霍金輻射的形式輻射能量。

然而，需要的是可以完全結(jié)合量子物理學(xué)的綜合重力理論。為了解決這些問題，需要這樣的量子重力理論。物理學(xué)家有許多這樣的理論的候選人，其中***的是字符串理論，但沒有一個(gè)產(chǎn)生足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（甚至足夠的實(shí)驗(yàn)預(yù)測）被驗(yàn)證和廣泛接受為物理現(xiàn)實(shí)的正確描述。

我除了需要重力量子理論之外，還有兩個(gè)與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)驅(qū)動的謎團(tuán)仍需要解決。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，為了使我們目前對重力的理解適用于宇宙，必須有一種看不見的吸引力（稱為暗物質(zhì)）來幫助將宇宙保持在一起，還有一種看不見的排斥力（稱為暗能量）能夠以更快的速度將遙遠(yuǎn)的宇宙推開。