在四大基本作用力——電磁力、強核力、弱核力與引力之中,引力是最弱的一個。但是,它主導了長距離下物體的相互作用。引力是僅有的隻吸引不排斥的力,而且它不可能被屏蔽。因此大部分的大物體呈電中性,但不可能呈“引力中性”。有質量物體之間的引力從來都是使它們彼此靠近的,並且越靠近引力越強。
幸而有牛頓(Newton)和愛因斯坦(Einstein)這樣的天才,我們才能對引力有所了解。但和其他力比起來,引力給科學家們提出了更多艱深的謎題。要想知道為什麽會這樣,我們就要從頭說起,先來了解一下曆史上引力理論是如何發展的。
引力的“上古史”
假設人類從一開始就知道(我們說是假設,但這幾乎是可以確定的),當我們把手裏拿著的東西鬆開的時候,它總是會往下落。這樣一來,就可以說人類一直都知曉引力的存在。而這種現象發生的原因,正是很多早期思想家關注的焦點。
亞裏士多德(Aristotle)[他的著作《物理學》(Physics)17世紀之前就在歐洲科學界發揮著舉足輕重的作用]把引力解釋為物體朝向它們“在宇宙中正確的位置”移動的趨勢。他認為這一正確的位置取決於物質的組成成分,準確地說就是取決於物質中四大元素——土、水、空氣和火——各自所占的比例。
亞裏士多德提出,主要由土和水構成的物質應當朝著宇宙中心運動。對他來說,地球就是宇宙中心。因此當我們把由土構成的物體扔出去時,它就會落向地麵。至於水,他認為由於土會沉入水底,所以水比土要輕,因此所有的水都存在於土的表麵。同樣,由於泡泡浮在水上,故空氣比水輕,那麽空氣的正確位置在水上方,火則在空氣上方。
基於當時人們對物質的構成元素的理解,這一體係從邏輯上給眼前的世界劃分了層次。利用它,人們甚至可以描述物體下落時的加速度。亞裏士多德提出:物體下落的加速度和它們的重量成正比,和它們下落時穿過的介質的密度成反比。也就是說,亞裏士多德認為兩千克的物質下落時加速度是一千克物質的兩倍。