在神舟13號飛行任務中,中國太空漫步第一人翟志剛,和中國首位出艙的女航天員王亞平,一起完成了本次任務的第一次出艙。
但年紀大點的朋友肯定記得,這並不是翟志剛第一次出艙活動,因為他的第一次出艙要追溯到2008年的神舟7號任務期間了,當時那句著名的“我已出艙,感覺良好”就是翟志剛說的,並且他還在太空中展示了五星紅旗。
後來回到地面接受記者採訪時,被問到太空漫步是怎樣一種感受?
翟志剛回答:當時出艙後地球在頭頂上懸著,自己和飛船也在太空中懸著,以至於看地球都有點害怕,怕地球飄跑了。
其實從本質上來說,我們所在的地球就是一艘巨型飛船,只不過這艘飛船是個球形,而且一直在以每秒30公里的速度繞太陽公轉,也不亂跑。
翟志剛看見的地球懸浮在宇宙中,也確實是地球在宇宙中的真實表現,而且除了地球,太陽和月亮,金星和火星,我們所知的一切星球,其實在視覺上都懸浮在宇宙中。
但很多人想不明白的是,在已知地球質量為60萬億億噸的情況下,它為什麼還能懸浮在宇宙中呢?
是什麼力量在託著地球?
物理學家告訴我們:是引力
最早意識到星球執行背後的原因的,是英國物理學家牛頓,他同時也是古典物理學的奠基人之一,在萬有引力定律和力學三定律的幫助下,牛頓能預測從天體執行層面到細胞分裂層面的一系列行為,甚至直到今天,科學家們往月球或者火星發射探測器,也都還得用到牛頓的萬有引力定律和力學三定律。
但牛頓並不是完美的,因為他直到最後也沒弄明白引力的產生機制,換言之就是說,他不知道是什麼力量在太空中託著地球,他只是把引力當成一種伴隨著質量一起出現的固有屬性來看待和研究的。
直到愛因斯坦的出現
在以光速不變為基礎,推匯出狹義相對論後,愛因斯坦開始將引力納入相對論的框架之中,並最終形成了廣義相對論。
在物理學界,愛因斯坦的廣義相對論是牛頓萬有引力定律的加強版,但這並不是說廣義相對論推翻了萬有引力定律,只是兩者的應用範圍不同而已。
廣義相對論解決的是近光速和強引力場狀態下的宇宙,比如中子星附近的引力,黑洞附近的引力,而萬有引力定律解釋的是低光速和弱引力場狀態下的宇宙,也就是我們生活的宇宙,同時也因為目前人類的探測器飛行速度遠遠達不到光速,所以科學家們發射飛船時,計算相應的資料用萬有引力公式就足夠了。
接下來,我們來解釋地球懸浮之謎
愛因斯坦的廣義相對論認為,宇宙的時空結構是一片類似於蹦蹦床的狀態,質量不同的天體在這個蹦蹦床上壓出了不同程度的凹陷,但由於我們無法直接看到時空結構本身,所以在我們的眼裡地球就是懸浮著的。
而事實上,地球其實已經把時空壓出了凹陷,而這種凹陷產生的幾何跌落,就是日常生活中具體表現出的引力,因此我們才能站在地球上,而不會飛到天上。
而當某個天體的質量大到一定程度,它壓出的凹陷就會把蹦蹦床的某一區域壓出一個窟窿,進而就會讓周圍的物質都墜入這個窟窿裡,這種窟窿在宇宙中的具體表現就是黑洞,任何進入黑洞事件視界之內的物質,都將在宇宙中永遠消失。
歸根結底
重達60萬億億噸的地球並不是飄在宇宙中的,是時空結構本身的扭曲承受了它,而時空扭曲產生的幾何跌落,就是我們所熟悉的引力。
而且就像蘋果落向地心一樣,地球繞太陽的公轉,其實就是在朝太陽墜落,只不過地球本身30km/s的公轉速度產生的離心力,剛好和太陽吸引地球的引力平衡了而已,就像人造衛星和地球引力的平衡關係一樣。