引力无处不在，它是万物存在的基础，也是我们每天踏实地站在地面上的原因。但是引力到底是如何产生的？

或许也正是因为引力无处不在，人们对此太习惯了，因为在相当长的时间里，人们根本不会去考虑引力的相关特性。如果你穿越到一千多年前的古人社会，问当时的人们“苹果为什么会落到地上，而不是飞到天上”这样的问题，他们肯定会以为你疯了，然后把你送到疯人院！

但是，科学界的很多发现真的需要科学家们那“疯子般”的思维模式。而牛顿就深入思考了“苹果落地”的问题，也因此激发了他的灵感，让他朝着引力的方向深入思考。当然苹果落地只是一个故事，并不是说牛顿发现了苹果落地，然后就提出了万有引力定律。显然不会这么简单，没有伽利略开普勒等前辈们的努力研究的成果，没有牛顿本人对物理学的深入思考研究，不管有多少苹果砸中牛顿的脑袋，他都不可能创建万有引力理论。

人类历史上有多少人被苹果或者其他物体砸中过？肯定不计其数，但又有谁会去思考“物体为什么会落下砸到我，而不会飞到天上”呢？普通人被物体砸中会是什么反应？很生气，然后开始一顿臭骂和抱怨。当然，这也是正常人应该有的反应，刚才说了，只有“疯子”才会有非同寻常的反应。

有点跑题了。话说回来，牛顿创建了引力理论之后，名声大噪，万有引力理论也统治了物理学界几百年时间。引力理论“上天入地”，几乎无所不能，物理学界几乎奉为神明在，这足以说明牛顿的伟大。

但是，万有引力理论有一个致命的瑕疵，其实牛顿本人也明白：引力到底是如何产生的？万物之间为什么会产生引力？

牛顿也进行了深入思考，但并没有任何结果。以牛顿当时所在的时代，其实我们不能苛求牛顿对引力的本质进行定义，毕竟任何时代都有无法超越的局限性，再伟大的人物都不可能脱离时代局限性的束缚。

这个难题留给了同样伟大的另一位天才物理学家，爱因斯坦。

1915年，爱因斯坦在狭义相对论的基础上，在等效原理和广义相对论性原理的前提下，提出了伟大的广义相对论。

这里重点说一下等效原理，认为引力质量与惯性质量等效，引力与惯性力等效，从而把狭义相对论中的惯性系扩展到所有参考系。

当然，在提出广义相对论之前，爱因斯坦对微分几何学已经有了深入研究，微分集合是一个研究弯曲空间的数学工具。

爱因斯坦已经知道有质量的物体也拥有能量，会让周围的空间发生弯曲变形，同时扭曲时间。在这样的时空里，传统的欧几里得几何学不再适用，需要用全新的思维方式和数学工具来解决弯曲时空的问题，这就是闵氏几何，描述的是四维时空，把时间也描述为一个维度。

广义相对论认为，引力的本质其实就是时空弯曲。说白了，所谓的引力其实是不存在的，引力只是时空弯曲的表象而已。爱因斯坦用更深奥的引力场方程描述引力场的时空几何量，是一个二阶非线性偏微分方程组。

引力场方程非常复杂，很难准确求解，即便是爱因斯坦，也是用了近似的方法从引力场方程中得出了很多预言。

不过，事实证明，引力场方程确实比万有引力更精确。说白了万有引力能解释的，引力场方程能解释，而万有引力不能解释的，引力场方程同样能解释。

有几个事实可以说明这点。

第一，水星轨道进动问题。

1859年，天文学家勒威耶通过万有引力计算水星轨道时发现了一个问题，水星在近日点的实际观测进动值比理论计算值稍快，尽管误差很小，每100年才快了38角秒，但也引起了他的注意。

当然，他并没有怀疑万有引力，毕竟当时的物理学界早就视万有引力为“神明”，而是怀疑太阳和水星之间还有另外一颗行星，影响了水星的轨道。但是天文学家们一直没有找到假想中的另一颗行星

而当天文学家们把水星和太阳的各种参数代入引力场方程之后，准确计算出了38角秒这个值。这说明观测结果与引力场方程的计算结果是一致的。

第二，光线经过大质量天体附近时会发生弯曲，也就是所谓的“引力透镜效应”。光线经过大质量天体时，会沿着被天体弯曲的时空飞行，产生引力透镜效应。

第三，引力红移。引力红移也是爱因斯坦的质能方程和广义相对论的预言，当光线从引力场逃逸时，会失去能量，波长会变长，发生引力红移。

第四，也是最关键的一个：引力波。万有引力体系下，无论如何都无法解释引力波的存在，而广义相对论体系下，恰恰预测了引力波的存在，引力波就是时空涟漪，大质量物体的扰动，形成的时空涟漪。

通常情况下，只有中子星或者黑洞碰撞才会出现明显的引力波，但是由于距离太远，即便是强度很强的引力波传到地球，也会变得很微弱，因此只有灵敏度足够高的探测器，才能探测到引力波的存在。

2015年，激光干涉引力波天文台终于探测到了遥远天体碰撞引发的引力波，之后又多次探测到黑洞碰撞引发的引力波，也验证了爱因斯坦提出的时空弯曲理论。

此外，广义相对论还做出了很多其他预言，比如说黑洞，奇点，事件视界，引力会让时间变慢等，都被科学家们相继验证。

说了这么多，既然时空弯曲的概念这么有用，这么精确，是不是说明牛顿的万有引力定律错了？为什么不用时空弯曲完全取代万有引力理论呢？

科学，虽然是很严谨的学科，但终归要回到实用性，也就是要走进人类，为人类服务。

有句话是这样说的：不管黑猫白猫，抓着老鼠就是好猫。而时空弯曲和万有引力的关系也是如此，能更好地为人类服务才是最重要的。

其实引力和时空弯曲或者引力场方程最大的区别在于，万有引力在弱引力环境下很适用，很精确。而到了强引力环境下，万有引力的误差就比较大了，就必须用更精确的引力场方程了。

说白了，万有引力定律只是时空弯曲（引力场方程）在低引力世界的近似值，而这个近似值其实是相当精确的，在我们生活的地球上，误差微乎其微，基本上不会有任何影响。

最关键的是，万有引力公式如此简单，初中数学水平就能求解，而引力场方程太复杂了。这也是为什么如今统治我们生活的仍旧是万有引力，火箭发射，卫星上天，汽车火车的行驶，用万有引力就足够了，没必要用更复杂的引力场方程！

打个比方，引力场方程就相当于高等数学，而万有引力就相当于小学数学的加减法。平时生活中买菜啥的，谁会用到高等数学呢？

不过一旦上升到宇宙的高度，尤其是研究强引力环境下的天体运动规律，万有引力就失效了，必须用时空弯曲的概念去分析和预测！

完！