我从小就有一个疑问,为什么所有的星球都是漂浮在空中的?

发布网友发布时间：2022-11-17 21:11

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热心网友时间：2024-08-20 12:31

爱因斯坦认为时空不过是物质广延性的体现。一切物体也都在时空中。以相对论的角度来说，所有天体都被时空兜住了，而且时空是这个宇宙中最“坚硬”的东西。

是漂浮，还是坠落？

地面上的我们觉得星星都飘在空中，好像它们都能抵抗地心引力而不掉下来。事实上，地球引力太小了，根本拽不动它们。

但所有的天体却都被更强大的引力拽着，使它们坠向强引力源，只不过天体在形成之时都有一个初速度，于是就变成了被强引力源拽着做圆周运动。

卫星围绕行星转，行星围绕恒星转，恒星围绕星系核转，这些运动都由引力造成，所以所有的天体可以简单地理解为都在坠向其环绕的中心引力源。月球坠向地球，地球坠向太阳，太阳坠向银心，然而银河系又坠向哪里？

以牛顿力学来解答这个问题会产生无止尽的追问。

然而以相对论的角度来思考，物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。

没有引力，只有时空。

时空将一切物质裹在其中，空中的星球也被时空裹挟着运动。所以说，时空撑住了所有的天体、星系，以及我们。

我们安静且渺小，因此时空待我们温柔如水，一生还算过得平静。但宇宙中的天体就不一样了，它们的质量让时空倍感压力，被挤压，被扭曲，但最后总算还撑得住。扭曲的时空，就像被铁球压出一个深坑的乳胶垫，铁球的质量越大这个坑就越大。

也就是说，只有大质量的天体才能让时空表现出明显的弯曲。日常生活中的物体，就像乳胶垫上的微生物，完全不会对垫子产生压迫。一个铁球可以把垫子压出一个深坑，但它能使时空弯曲多少？几乎为零，可以忽略不计。

因为铁球与天体之间的质量天差地别，也可以说支撑天体的时空比支撑铁球的乳胶垫坚硬的多，到底有多坚硬呢？

时空的硬度

假设乳胶垫的坚硬程度为1，那么钢铁的坚硬程度大概就是10^11，而时空的坚硬程度是恐怖的10^43（这个数字刚好和普朗特时间：10^-43s的数字成倒数），这是一个天文数字，意味着亿万倍的强度差。

“时空具有硬度” 这一结论让人感觉违背常理，难以接受，其实只是因为我们习惯性地把时空认为是空的罢了。

如果说，所有的天体都在坠向自己所环绕的引力源，那最终那个最大质量的引力源又坠向哪？如果我们都在以一种感受不到的方式下坠，那我们是否就生活在一个黑洞之中？

这样看来，有时空兜底，反而让人踏实一点。

有时空兜不住的质量吗？

按上面的概念来理解，时空的“硬度”与“韧性”可谓是这个宇宙中最强的，而黑洞可能是时空唯一兜不住的天体。

黑洞是巨大质量被无限压缩成一个不可逆的奇点。不去讨论这个点的物理奇异性，单从承重的角度来看，黑洞周围的时空就像被压破了的纸。

这个被压破的时空豁口到底通向哪？没人知道。或许是另一个时空，另一个“硬度”与“韧性”更大的时空。

黑洞的事件视界就是这个时空的洞口，而黑洞奇点可能根本就不存在于我们这个时空，所以不遵循我们这个宇宙的物理法则。

黑洞这个“向下”坍缩的方向，可以说是我们这个宇宙唯一能确定的 “ 第四空间维度 ” ，通向一个未知的时空。

现代物理学已经明确知道这个时空的大门位于我们时空的下限：普朗克长度（1.61624 10^-35m）与普朗克时间（5.39121 10^-44s），这个下限之下所有的物理学定律都不适用。

在超弦理论中，那里是称之为“弦”存在的时空，且“弦”具有巨大的张力，是一种“硬弦”，这是否和那个时空的“硬度”有关？

如果这样理解，超弦理论就根本不是这个时空的物理理论，而应该是另一个时空的一种理论。弦与其说是构成我们这个世界物质的更基本单位，不如说是那个时空外溢出的能量成就了这个世界，而我们这个世界物质坍缩后凝聚的能量，再次回到另一时空。

总结

如果时空是一种具有广延性的物质，那时空是否也该具有“时空密度”的概念。如果是，时空扭曲就是由于时空密度的分布不均造成的，只是唯有巨大的质能才能造成时空密度的分布不均。

而就宏观宇宙与微观宇宙而言，我们身处的这个时空与普朗克尺度下的时空，其时空密度属于不连续的两个量级，类似与“能级”的概念。

两个时空内的物质，就像电子一样只会在自己的时空能级上运动。黑洞的出现就像是一次时空能级的“跃迁”，而逆向“跃迁 ”是否就是暗物质的产生机制？毕竟暗物质和黑洞本身一样，都无法用电磁波探测。

这样的脑洞结论，你认为如何？？

在现实的生活中，有许多类似的问题。例如，为什么飞机可以在天上飞，为什么轮船可以在海上航行，为什么加速运动会产生惯性力，为什么会有黑天白昼？如果我们只是把目光局限在具体的现象，那么类似的问题是无穷无尽的。

这是因为，现实的世界是一个有机的整体，不存在绝对孤立的自由物体。每一个物体的行为，除其自身的因素外，还会受到外部环境的影响与约束。因此，我们可以把现实的世界划分为两大类，其一是物理背景，其二就是物理对象。

物理对象是显而易见的，而物理背景则往往是深藏不露的。例如，在三百年前，我们并不知道空气的存在。当年，也只是间接地用两匹马拉不开两个半球，证明了空气的存在，人们并没有眼见为实地看见气体分子的运动。

同理，当人类的认识拓展至高速领域、宇观领域和微观领域时，发现了许多新的现象与实验。例如，物体的运动受到了*，其速度无法达到光速；包括光子在内的各种物体，它们的运动轨迹受到了其他物质超距的影响；所有的微观粒子都具有波动性。这些现象，如果按照经典力学的做法，仅从作为物理对象的物体来寻找原因的话，是难以理解的。

比如，哥本哈根学派认为，粒子的波动性是粒子的内在天然属性。因此，所有物体的存在形式都是各种可能性的堆积，即是概率的叠加态。只有当我们观察某物体时，该物体才会瞬间由概率的状态随机地转变为现实的物体。由此，得出了量子纠缠的结论。

由于我们的宇宙是一个相对独立的系统，其必定是由不可再分的最小粒子构成的。此外，由于普朗克常数h的存在，使能量具有了不连续性，说明该常数定义和定量了最小粒子。因此，作为宇宙基石的最小粒子被命名为量子，其是能量的最小单元，是宇宙中唯一的实体粒子。

于是，根据前面所说的两大分类，离散的基态量子构成了宇宙的本底物理背景，由高能量子的运动所形成的封闭体系，就是宇宙中的物理对象。前者为量子空间，后者则是各种基本粒子、原子和分子等，属于物质的范畴。

因此，如果我们把量子空间比作是大海的话，那么各种物质就仅只是由于海水的涌动所泛起的泡沫。所谓海水的涌动，是指宇宙的极速膨胀。所以，作为泡沫的物体，它们运动的本质是在量子空间随波逐流。所有物体的行为，都取决于空间量子对物体碰撞的对称性。

比如，微观粒子受到了空间量子的不对称碰撞，因而具有了波动性；宏观物体的加速运动，引起了空间量子的不对称碰撞，产生了惯性力；当物体相对于量子空间高速运动时，会引起大量的空间量子不对称碰撞，从而*了物体的增速，使该物体以势能的形式增加能量，表现为速度的不变性；由于物质的封闭性小于1，会对外辐射热能，使量子空间围绕着该物体形成热的梯度分布，从而使另一物质受到了空间量子的不对称碰撞，产生了万有引力。

因此，天体的运动轨迹是由其初始的运动、加速度（离心速度）和热辐射等多种引起空间量子不对称碰撞的综合结果。类似于漂流，天体现有的运动，是其受到空间量子不对称碰撞最小的状态，即是该天体最自然的存在状态。

总之，空间不空和物质不实。宇宙的主体是量子空间，宇宙极速膨胀的副产品是各种天体。因而，天体悬浮在量子空间，其运动的状态取决于空间量子碰撞的对称性，是随波逐流的。

题主之所以会问这个问题，就是因为没有从宇宙的角度看。

如果把没有恒星、行星这类天体存在定义为“空”，那么宇宙的大部分地方都是空的。

比方说我们太阳系，99%的质量都集中在中心天体——太阳上，太阳系半径保守估计也得有几百亿公里，太阳半径只有不到70万公里，考虑到算体积还要再来个立方，所以剩下的空间留给八颗大行星、一堆矮行星、小行星、彗星等，可以说是绰绰有余。

恒星之间的距离更是大的吓人，离太阳最近的恒星大概有40万亿公里远，光都得跑上四年多，恒星和恒星之间只有些稀薄的气体和尘埃，也是十分空旷的。

星系和星系之间的距离虽然比例上比恒星间的看着小，但是因为星系本身的尺度很大（比如包含几千亿颗恒星），实际上的空间仍然非常辽阔。

星系群、星系团、超星系团、一直到宇宙尺度上，仍然有巨大的“空洞”存在，“空洞”的直径可达几亿光年，也就是几十万亿亿公里，这种巨大已经很难用语言形容，如果公里前的每个零都对应一个“非常”的话，那么这种宇宙中的“空洞”可以说是非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常的大。

我们说脚踏实地，要想不悬空，首先得有固态的地面可以踩，通常是地球这种行星表面才可以做到。既然宇宙中大部分地方都是空的，那么剩下的天体待在空中，从宇宙的角度来看，就是非常非常正常的状态。

我们待在地面上，所以思维观念上会有上下的区分，觉得天上东西总要掉下来，但是宇宙中的东西并不会受到“地面”的束缚，待在空中才是它们的正常状态。至于说为何星星不会因为引力的作用全部吸到一块去，那就得把运动和力放到一起考虑了，具体请参考，行星为什么不会被恒星的引力场吸进内部？https://www.wukong.com/user/?type=0

漂浮，只是我们生活在地球这个狭小空间内造成的一种错觉，事实上，所有的天体都在不断的“坠落”，比如，地球向太阳坠落，太阳向银河系中心坠落，但坠落不代表一定会坠落到太阳上（或银河系中心），只是说有坠落的趋势。

拿地球和太阳举例子，事实上地球无时无刻不向太阳坠落，但由于速度够快，地球以弧形坠落，而且弧形的性状恰好与太阳的引力弧度一致（或太阳的表面弧度），所以地球不会坠落到太阳上！

不太明白？没关系，举个现实中更通俗的例子。

在马路上随便捡起一块石头向前方扔去，你会发现石头会按照一定弧度坠落到地面上。随着你仍石头的力量增大，石头会飞的更远。如果你力量足够大，给石头一个很大的初速度（第一宇宙速度7.9千米/秒），石头就不会坠落到地面上，但石头确实一直在坠落，只不过石头坠落的弧度与地面的弧度一直，所以石头不会坠落到地面上，而会环绕地球运动。

所有的星球都是这样的，都一直向某个质量中心坠落，但由于速度够快，并不会坠落到质量中心。而这种坠落的趋势常常给我们一种“漂浮”的感觉。

就像地球上空的卫星，国际空间站等也是一样的，事实上它们都一直在向地面做自由落体运动，一直在向地面坠落，这也是为什么在空间站上感受不到重力。

我小时候也这样的疑问。地球、太阳和月球等所有宇宙中的天体都像是漂浮在太空中一样。这看上去非常的神奇而不可思议！为什么会这样呢？

图示：地球和月球“漂浮”在宇宙中

为了弄清楚这个问题，我们先从生活中的一些常见的现象说起吧。我们拿起一块石头然后再松手就会发现这块石头受到地球的引力影响很快掉落到了地面上。它在空中停留的时间很短。但是我们用力的将石头扔出去的话，石头就飞在空中飞上一会儿才会落到地面上。如果我们抛石头用的力气越大，石头飞的速度就越快。它在空中停留的时间也就越长。

着这么推断下去，当石头的速度达到一定临界值时，它是不是就围绕着地球转再也掉不下来了呢？的确，当这块石头的速度达到了每秒钟7.9公里的时候，它就会一直在天空中飞行，再也掉不下来了。这样我们在地面上看这块石头时，它就像是漂浮在了空中一样。

图示：人造卫星达到了一定速度就可以“漂浮”在地球上空

这个不让石头掉落到地面上的速度7.9公里/秒叫做第一宇宙速度。利用这个原理我们像太空发*人造卫星。人造卫星位于地球上空几百公里到几万公里的轨道上围绕着地球运行着。地球的引力想把卫星拽下来，但是卫星围绕着地球高速运转产生的离心力平衡了地球的引力。这样卫星就“漂浮”地球上空掉不下来了。

图示：月球围绕地球旋转

地球的卫星月球到地球的平均距离有38万4000公里。月球看上漂浮在空荡荡的宇宙中，其实它和人造卫星一样也是在围绕着地球旋转。同样的道理地球和太阳系中的所有天体都在围绕着太阳公转。太阳的引力时刻都想把太阳系的天体拉进太阳中，而这些天体都在以各自不同的速度围绕太阳运转着来抗衡太阳的引力。

图示：太阳系的八大行星都在“太阳上空”围绕太阳公转

例如地球围绕太阳公转的速度大约30公里/秒。水星是距离太阳最近的行星。它要想不掉进太阳内部，公转速度就必须快。水星的公转速度是太阳系八大行星中最快的，达到了每秒钟47.87公里/秒。如果水星稍有懈怠，转的慢了一些，它就有掉落到太阳内部的危险。水星在想“漂浮”在宇宙中是不可能的了。

图示：旋转的银河系

银河系中的所有星球也都在围绕着银河系中心的超大质量黑洞旋转着。最近科学家发现在银河系正在以每小时200万公里的速度狂奔。这个神秘的引力源被科学家称作“巨引源”。

我们感觉宇宙中的所有星球好像都是漂浮着的，其实它们都像地球上空的人造卫星那样高速运动着。

朋友们说是不是这样呢？

这个说法其实不太对，首先我们都知道地球存在引力，这个引力的指向是朝地心的，所以地球上的所有物体，都会受到地心引力的作用，被牢牢的绑在地上，人类才有了上面和下面的概念，

但宇宙中就不一样了，宇宙的空间是虚无的，没有所谓的上下左右之分，如果某个星球要掉来下来,它该往哪里掉呢，所以这就解释不通，而且如果说宇宙中，真的有什么上面和下面的话，那就是引力的作用方向。

举个例子，地球受到了太阳的引力作用，这个作用方向就可以看成是下面，因为太阳弯曲了一大片的宇宙空间，某种角度来说，这个空间的内的所有天体，都是要掉进太阳当中的，但这些天体是在运动的，它们产生的离心力和太阳的引力达成了一个平衡，所以这些天体都没事。

而太阳系也是一样的，太阳系围绕着银河系旋转，银河系的质量更大，弯曲的空间范围也更大，那么银河系的引力作用方向，就可以看成是下面，但还是和上面的原因一样，只要天体运动的速度足够，它们是可以抵消，来自于银河系中心的引力作用。

不过引力的作用，差不多就到此为止了，包括银河系，仙女座在内的一系列大星系，这些大星系的运动轨迹是自由的，它们没有我们常说的公转现象，也没有什么物体对它们产生引力的作用。

既然没有了引力作用，上下的概念就消失了,当然了，这些大星系也是在运动的，但运动的轨迹并不是绕圈，而是朝一个方向直直的飞，所以在经过漫长的时间之后，有些星系就会发生碰撞的现象，两个星系就会融合成一体。

例如说在很多很多年以后，我们银河系就会和邻近的仙女座发生接触，到时候两个星系就要融为一体，但这个时间会非常的漫长，至少估计都要在30亿年之后，所以如果人类还活着的话，或许可以看到这个宇宙奇观。

最后这个问题很清楚了，一个物体之所以会掉下来，是因为受到了引力的作用，而宇宙的空间是虚无的，没有上没有下，而地球看起来好像是漂浮在宇宙中，但实际上是因为地球旋转的速度足够快，它才没有掉进太阳当中……..

不是有的星球飘浮在空中！所有星球都悬吊在空中。有一天所有星聚会，就像一个大玻璃瓶子装满琉璃球！

这是因为你还不明白，什么是宇宙，什么是地球，我们生活在地球上，由于地心引力而形成脚踏实地感。而地球在宇宙中，只是无数星球中一个，而宇宙是无边际的，我们感觉的东西南北是地球磁场及太阳形成的，在宇宙中不存在方向，上下的。你知道，人在太空中是飘浮着的，因为只要离开地球引力，进入真空，就没有压力了。