為什麼重達60萬億億噸的地球，能夠不受任何牽引的，懸浮在太空中？

1972年，阿波羅17號的宇航員在48萬公里外的太空上給地球拍攝了一張照片，在這張照片里，我們的藍色星球懸浮在太空中。阿波羅17號是迄今為止阿波羅計劃中的最后一個載人航天任務，因此這也是人類最近一次在太空中遠眺母星。

人們給這張著名的照片命名：藍色瑪瑙。可能很多人看到這張照片會忍不住去思考我們一開始提到的問題，地球為什麼能懸浮在太空中呢？

古希臘的學者們就曾經思考過這個問題，當時，亞里士多德認為，地球上（月球下方）的萬物都是由水火土氣構成，而宇宙中（月球上方）的物質都是由以太構成的，因為構成不同，所以宇宙中的物質可以按照圓周運動運轉，不存在下墜的事情。

這聽上去跟沒解釋差不多，我們還是看看牛頓怎麼說吧。

最終真正奠定天文學基礎的是伽利略、開普勒和牛頓，牛頓的牛頓力學和萬有引力，成功統一了地球上和宇宙上的物理學定律，也解答了地球懸浮的問題。

根據牛頓第一定律，力是改變物體運動狀態的原因，地球上的物體會下落，是因為受到了地心引力和向心力的合力的作用，我們也把這個合力稱為重力，重力的方向是豎直向下的。

牛頓提出過一個著名的「思想實驗」：牛頓大炮。

也就是假設有一個理想的大炮，如果賦予炮彈一個初速度，炮彈的運動軌跡會像拋物線一樣，最終落回地面上，由于地球是圓形的，如果炮彈的初速度下落的速率恰好和地球向下彎曲的程度一致，那麼炮彈就會繞著地球運動，而不會落到地面上，這時炮彈的速度我們就稱為第一宇宙速度，也就是7.9千米/秒。

這在當初只是一個理想實驗，但我們現行已經應用牛頓的推論，利用現代科技制成了用于發射衛星的火箭，炮彈模擬的，就是地球的人造衛星。

其實地球繞太陽運行的原理與衛星繞地球運行的原理是一樣的，地球也有一個大約30公里/秒的速度，由于受到太陽的引力，而繞著太陽運動，相當于太陽的衛星。

所以說，地球是沒有「向下墜」的說法的，在太空中，根本沒有所謂的「上下左右」，如果地球的初速度為0，那它的下場應該是「墜入」太陽。

牛頓對天體運行的解釋很準確，但如果引力特別大時，萬有引力定律的誤差就會變大，愛因斯坦的相對論就彌補了這個缺陷。

在狹義相對論中，時間和空間共同組成時空，人類就生活在一個四維時空中，而在廣義相對論中，愛因斯坦認為，引力并不存在，引力現象的本質就是時空的彎曲，更專業地說，是「質量扭曲時空產生的幾何跌落效應」。

地球可以繞著太陽轉，是因為太陽質量足夠大，在太陽系中，太陽的質量占到了太陽系總質量的99.86%，而其他所有天體的質量加起來還不到1%，太陽壓彎了周圍的時空，所以地球只是沿著地球的「測地線」在運動。這里的「測地線」是指地球沿著彎曲空間中最接近于直線的軌跡運動。

所以是地球在貼著時空的「地面」在跑，從三維空間的角度來看，地球就是在做圓周運動。

一個有質量的物體，必定會產生引力，引力的大小也跟質量成正比，在太陽系內，太陽的質量最大，所有的物體都在圍著太陽轉，但宇宙中比太陽更大的天體比比皆是。

而太陽自身，也在圍繞著銀河系中心的超大質量黑洞公轉，與此同時，銀河系也在圍繞著室女座超星系團公轉，整個宇宙就是一個在不斷運行的空間范圍，相互影響而又相互吸引。

但也有科學家提出了另一種看法，他們認為，除了引力這一因素外，能讓天體「懸浮」的原因，還涉及到暗物質和暗能量。

暗物質看不見摸不到，但卻被認為是宇宙物質的重要組成部分，既然看不見也測不到，科學家們為什麼能肯定它的存在？

根據萬有引力定律，離恒星越遠的行星受到的引力越小，但經過觀測，科學家們發現，處于遠離銀河系星系中心的恒星卻不遵守這一規律，它們公轉的速度更大，說明還受到一種神秘的力量的影響。

所以科學家們就將能產生這種力量的物質稱為暗物質了，而暗能量是驅動宇宙運動的一種能量，它比起暗物質更加神秘，根據最新的觀測數據，暗物質在整個宇宙中占了68.3%，暗物質占了26.8%。

可以說，暗物質和暗能量分布在宇宙的各個空間角落，他們產生的力量，應該也能「托住」宇宙中的天體。