其实,宇宙是没有上下这个概念的, 为什么这么说呢?因为这是基于对力的认识。
重力
在地球上,所有的东西都有往下掉的趋势,比如你往天空中扔一个苹果,苹果不会飞上天,而是在重力的作用下,掉落在地面上。
而到了太空当中,尤其是宇航员在航天器当中,其实是出于失重状态的。这时候也就没有所谓的向下掉落的事情了。
而重力其实是和万有引力有关的,物体受到的引力大小和物体的质量成正比,而地球的质量巨大,因此,人其实是好像被“吸”在了地面上了一样。
所以,对于地球上不同位置的人,他们心目当中所谓的“下”其实是不同的,比如,如果你在北极,你会认为朝向南极是“下”,而你在南极时,你会认为朝向的是“下”。
所以,“重力”使我们有一种“幻觉”,就好像有了“上”和“下”这样的方向性。但如果没有重力,也就是失重状态下,那这时候也就没有所谓的“上”和“下”了。所以,宇宙中不存在“上”“下”,只存在“力”作用的方向。
宇宙存在“上”“下”吗?
关于引力,牛顿曾在1687年出版的在《自然哲学的数学原理》一书中对引力解释说,任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小和他们的质量成正比,和他们的距离的平方呈反比。
而按照牛顿的理论,地球之所以会绕着太阳转,是因为地球和太阳之间存在万有引力,我们可以看作是太阳拉着地球在转,之所以地球没有坠入到太阳内部,是因为地球有一个初速度。
所以,对于地球而言,如果非要有个“下”的方向的话,那这个方向应该是指向太阳的,而不是其他什么地方。(这里我们暂时忽略掉其他天体对于地球的影响,因为这个影响相对于太阳对地球的影响要小得多。)
而对于太阳而言,所谓的“下”其实是银河系的质心,太阳是绕着银河系的质心在转动,速度是240km/s(这里理论计算得到其实是160km/s)。
不过,银河系物质并不足以支撑银河系恒星们绕着银心运动,但事实上却发生了这样的事情,这其实是有一种我们看不到的物质在作祟,它就是暗物质,是我们可见物质总量的5倍还多,它提供了额外的引力。如果不是暗物质的存在,银河系铁定散架了。
所以,我们会发现,宇宙中可以形成某种宇宙结合其实归根到底和引力有关,无论是可见物质所提供的的引力,还是暗物质所提供的引力。而所谓“下”,其实是“力”的方向,而在宇宙中,更体现的是“引力”的方向,无论是地球,还是太阳系,银河系都是如此。
爱因斯坦的广义相对论
不过,可能你要问了,引力到底是什么?
对于这个问题,爱因斯坦给出了他的看法,他认为引力的本质是时空的弯曲。
地球之所以绕着太阳转,实际上是太阳压完了周围的时空,而地球沿着时空的测地线(也就是时空的“直线”)在运动,说白了,其实地球是遵循着牛顿定律在运动的,只是从我们的三维空间中看上去,他是在圆周运动而已。如果我们放到二维平面上来看这个问题,就是下面这样的。
就如同上文我们说到的,地球是沿着时空的测地线在运动,这就有点像是时空的“地面”,所以,如果非要什么在支撑着地球,实际上是这个测地线在支撑着。(只不过,这里和支持力是不同的,并没有体现出力学的性质。)
相对论对于引力的解释其实十分的抽象,也让人很难理解,很多人会说所谓的“时空”根本看不见也摸不着,凭什么说它就存在?可问题是,所谓的“力”也是看不见,摸不着的。所以,如果在这个维度上去争论,并没有什么意义。所以,只有最终的实验观测才王道。而后来,许多的科学家从各种不同的纬度都证明了相对论的准确性,这也是为什么相对论成为了如今解释引力本质的主流理论。