有甚麼東西托起整個地球?

萬有引力（Gravitation），又名引力相互作用或重力相互作用。在一般使用上，常亦稱為重力（Gravity）。
在物理學上，萬有引力或重力是指具有質量的物體之間加速靠近的趨勢。萬有引力即重力相互作用是自然界的四大基本相互作用之一，另外三種相互作用分別是電磁相互作用、弱相互作用及強相互作用。萬有引力是上述相互作用中作用力最微弱的，但是在超距上萬有引力仍然具有吸引力的作用。在經典力學中，萬有引力被認為來源於重力的力的作用。（Gravity即重力，亦通常被用作gravitation，即萬有引力的同義詞）。在廣義相對論上，萬有引力來源於存在質量對時空的扭曲，而不是一種力的作用。 在量子重力中，引力微子被假定為重力的傳送媒介。[1]
在地球上重力的吸引作用賦予物體重量並使它們向地面下落。此外，萬有引力是太陽和地球等天體之所以存在的原因；沒有萬有引力天體將無法相互吸引形成天體系統，而我們所知的生命形式也將不會出現。萬有引力同時也使地球和其他天體按照它們自身的軌道圍繞太陽運轉，月球按照自身的軌道圍繞地球運轉，形成潮汐，以及其他我們所觀察到的各種各樣的自然現象。


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萬有引力使行星按照自身的軌道圍繞太陽運轉

萬有引力理論的歷史
在古代和中世紀，萬有引力被認為是位置的一種性質，而不是物質的性質。從公元前4世紀的希臘哲學家亞里士多德起，歷史上對萬有引力就有著眾多的猜想或解釋。亞里士多德認為沒有起因就沒有結果，因此沒有力的作用的運動是不存在的。他推斷在水晶球模型中，所有物體都有朝它們正確的位置靠近的趨勢，並且物體按他們自身的重量的比例向地球的中心墜落。在公元628年，印度天文學家婆羅摩笈多（Brahmagupta）首先認識到重力是一種吸引力的作用。他解釋說：「物體向地球墜落是因為地球對物體自然地吸引，就如同水自然地流動一般」。他用了一個梵語術語「gruhtvaakarshan」代表重力，在發音上，與英語中的「gravity」相像，並且都表示同一個意思「吸引力」。婆羅摩笈多亦堅持阿里亞哈塔（Aryabhata）於公元499年提出的以萬有引力維持的太陽為中心的太陽系觀點。因此，他理解到了太陽和地球之間存在著一種吸引力的作用。從17世紀起，科學家把萬有引力看作是物質的一個屬性。一個物體吸引另一個物體的力量大小，視物體所含物質的多少和隔開它們的距離而定，這種力量是相互作用的。哥白尼認為萬有引力是物質集聚的一種方式，萬有引力的中心是一個幾何性質的點。1600年威廉·吉爾伯特提出磁力可能是維持太陽系存在的原理。他設想萬有引力就是地球這塊龐大磁石作用於周圍物體的磁力，而且遍及整個太陽系，成為宇宙的外膜。吉爾伯特證明，磁石對一塊鐵的吸力大小視磁石的大小而定，磁石越大，對鐵塊的吸力也越大。而且吸引是互相作用的，磁石吸鐵，鐵也同樣吸引磁石。他的研究為近代引力觀念提供了一個模型。萬有引力的中心並不是什麼幾何點，而是具體的一堆物質，它的力量隨著物質數量的增加而增加。開普勒發展了吉爾伯特的萬有引力觀念，他假定萬有引力是和磁力類似的東西，是同性物體之間的一種相互感應，這種力視物體的大小而定。在這些基礎上，英國數學家艾薩克·牛頓爵士於1687年發表了著名的《原理》一書，第一次假定了萬有引力定律。他寫道：「我推斷這種使行星圍繞既定軌道運動的力一定與它們與繞軸轉動中心的距離平方成反比；而依此將使月球圍繞她的軌道運動的力與地表的重力進行比較之後，發現它們的結果是如此的接近。」絕大多數現代非相對論性萬有引力的計算都賴以牛頓當年的工作。

牛頓萬有引力定律
在1687年，牛頓在他的《自然哲學的數學原理》一書中發表了萬有引力定律。牛頓的萬有引力定律的陳述如下：
宇宙中每個質點都以一種力吸引其他各個質點。這種力與各質點的質量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。
every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them.
如果這些質點具有質量m1、m2，並且在它們之間具有距離r（它們質心的連線長度），它們之間以萬有引力相互作用的量值如下：



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G是被稱為萬有引力常數（重力常數）的普遍常數。
注：只有當兩個物體之間的距離遠大於物體的幾何尺寸時，物體可以近似看作質點，這個公式才是適用的。否則應當把物體分割為足夠小的質點，兩兩之間計算引力，而後進行積分。

愛因斯坦萬有引力理論




圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/26/Gravitation_space_source.png/180px-Gravitation_space_source.png


引力源附近扭曲的時空
牛頓的萬有引力的概念和量化一直持續到了20世紀初，直到相對論證明其在超距作用上的觀點站不住腳後。在廣義相對論中，誕生於德國的物理學家阿爾伯特·愛因斯坦對萬有引力進行了全新的解釋。愛因斯坦認為：存在的物質對四元時空的扭曲，產生了牛頓以某些吸引力為原因解釋的所謂天體按照測量出的彎曲軌道運行的宇宙。